Ін’єкція через манжетну колону труб - Меліоративні та будівельні машини
Мал. 2.17. Манжетна колона а-загальний вигляд колони: 1 - труба насосно-компресорна перфорована; 2 – гумова манжета; 3 - наполегливе кільце; 4 - скоби напрямного «ліхтаря»; 5 – отвори перфорації; б – обладнання манжетної колони для цементації алювіальних піщаних відкладень: 1 – труба; 2-стінка свердловини; 3- заливання з цементно-глинистого розчину; 4 – отвір; 5 - верхній тампон подвійного ущільнювача; 6 - гумова манжета
Приклади конструкцій ін'єкційних свердловин, здійснених на греблі Асуанської, наведені на рис. 2.18.
Манжетна колона є складом труб необхідного діаметра, що має через кожні 33 см кілька отворів (шість - вісім) діаметром 6 мм. Отвори закриті зовні гумовими манжетами. Для запобігання зсуву манжета з обох боків фіксується сталевими завзятими кільцями з 6-міліметрової арматурної сталі. Між цими кільцями та торцями манжети залишаються зазори в 3-8 мм, що полегшують вихід розчину в ґрунт. Манжета виконана у вигляді циліндра із еластичної гуми довжиною 100 мм, внутрішнім діаметром. 59,6-60 мм та зовнішнім діаметром 70-76мм при зовнішньому діаметрі труб колони 60,3мм. При ін'єкції манжета відіграє роль зворотного клапана, пропускаючи розчин тільки в ґрунт і запобігаючи потраплянню його в колону ззовні у процесі нагнітання розчину через сусідні свердловини. Для щільного прилягання манжети до труби внутрішня поверхня її має бути гладкою, а зовнішня поверхня труби під нею повинна мати каверн і нальотів іржі.
Положення манжетної колони труб по осі свердловини фіксують напрямними «ліхтарями», виконаними з трьох-чотирьох скоб круглої або смугової сталі, які розміщують через 3-8 м за висотою колони.
Манжетну колонувстановлюють свердловину після її буріння і промивання очищеним буровим розчином, прокачуваним через буровий снаряд з максимальним дебітом протягом 0,5-3,5 год. При підйомі бурового снаряда щоб уникнути обвалення стінок свердловини в неї доливають буровий розчин. Спуск манжетної колони свердловину зазвичай виробляють буровим снарядом. Перед спуском перевіряють якість манжет, різьбові з'єднання труб і т. д. У разі утруднення при спуску колону обережно піднімають, а потім з поворотом продовжують спуск без ударів. примусового задавлювання. Всі ці запобіжні заходи при спуску колони необхідні для збереження положення манжет і цілісності свердловини.
Великі ускладнення під час спуску манжетної колони викликають надмірні викривлення свердловини.
Манжетну колону після спуску піднімають на 10-15 см над вибоєм свердловини і в такому положенні приварюють до кондуктора у гирла. Це створює натяг труб під дією їхньої ваги та покращує центрування колони в свердловині. Після спуску колони між нею та стінками свердловини влаштовують глиноцементну обойму, яка в процесі ін'єкції розчину запобігає його прориву на поверхню землі по затрубному простору та забезпечує його рівномірний розподіл у межах кожної манжети. Для обойми в колону на ніпельних штангах опускають ін'єкційний тампон, встановлюючи його над нижньою манжетою. Потім свердловину безперервно протягом 10-30 хв промивають водою або глиносилікатним розчином з максимально можливою подачею, що виключає обвалення стінок. Після цього затрубний простір заповнюють обойменним розчином. Склад обойменного розчину та його міцність визначаються часом, через який потрібно розірвати обойму при ін'єкції. Так, при розриві обойми віком 7-9 дніврекомендується склад 1:0,5:1,3 (цемент:глина:вода), а віком 3-5 днів - склад 1:0,33 :1,16.
Ін'єкцію розчину в пісок зазвичай виробляють через 7-12 діб після обойми. За цей час вона набирає необхідної міцності. Не раніше ніж через 20-30 год і не пізніше, ніж через 3 діб після пристрою обойми проводять промивання колони від обойменного розчину водою під тиском 0,1-0,4 МПа. Ізоляцію цементованої зони здійснюють подвійним ущільнювачем, що самоущільнюється (тампоном) (див. рис. 2.5 і 2.7), що спускається в манжетну колону на ніпельних штангах і встановлюваним для ін'єкції на відповідному ділянці труб з однією манж.
Розчин, що нагнітається в трубу, відкриває гумову манжету як клапан і викликає появу в обоймі на ділянці ін'єкції тріщин, через які він проникає в грунт. При цьому в ґрунті утворюються канали, довжина яких у початковий період залежить від їх кількості, властивостей ґрунту, тиску та витрати розчину. Цей спосіб дозволяє робити багаторазове нагнітання розчину в будь-яку зону, дає можливість обробляти кожну зону диференційовано, застосовуючи розчини відповідно до крупності та пористості піску. Спочатку ін'єктують відповідний розчин у зони великого піску, а потім добре проникні розчини в зони дрібніших пісків, що виключає попадання добре проникаючих розчинів у зони великого піску.
Для ін'єкції можна застосовувати кілька схем розташування подвійного ущільнювача (тампона) та його перестановки з манжети на манжету (рис. 2.19). При ін'єкції знизу вгору в один прийом (мал. 2.19, а) тампон встановлюють спочатку на нижній манжеті і потім переставляють з манжети на манжету послідовно знизу вгору. Спосіб «знизу нагору в два прийоми» (рис. 2.19,6) застосовують при цементаціїрізняться, зон пісків. Спочатку тампон встановлюють на нижній манжеті і потім переставляють знизу вгору по зонах 1, однотипним ін'єктованим розчином. Таким чином, закріплення деяких зон (наприклад, 2) спочатку не провадять (схема на рис. 2.19, б). Після цього тампон виймають та промивають манжетну колону до підошви пропущеного інтервалу. Потім тампон знову встановлюють на потрібній глибині, і при русі знизу вгору закріплюють пропущений інтервал (схема // на рис. 2.19,6).
Свердловини незначної глибини ін'єктують за схемою зверху вниз (рис. 2.19, в); при цьому тампон спочатку встановлюють на верхню манжету і потім переставляють
де:П - продуктивність ін'єкційного насоса під час роботи їх у три зміни, число манжет на добу;К і - коефіцієнт використання насоса, приблизно рівний 0,6;N cp - середня норма закачування розчину однією манжету, л;Q cp - середня витрата закачування розчину, л/хв;t п.т - час, що витрачається на перестановку тампона з манжети на манжету, хв.