Оборудование добычных скважин

Под оборудованием добычной скважины подразумевается спуск в нее колонн эксплуатационных труб, специально изготовленных для ведения технологического процесса добычи. Не только каждый геотехнологический метод требует определенного оборудования добычных скважин, но даже один и тот же метод в различных условиях требует различного оборудования скважин.

Ниже в качестве примера рассмотрено оборудование скважин для ряда геотехнологических методов.

При ПВС добычные скважины оборудуются концентрически расположенными эксплуатационными трубами диаметром 6—8" для подачи воды, диаметром 3—4" для выдачи полезного ископаемого и трубками диаметром 1" для подачи сжатого воздуха при откачке полезного ископаемого. Серодобычная скважина оборудуется колонной водоподающих муфтовых труб. Как правило, колонна этих труб опускается до забоя скважины и опирается на него или подвешивается на оголовке скважины.

Интервалы водной и серной перфорации труб проектируются для каждой скважины индивидуально. Во избежание значительных потерь серы в недрах серная перфорация поднимается над уровнем почвы залежи на 0, 3— 1 м и опускается в зумпф на величину перебура. На расстоянии 150—300 мм от верха серной перфорации жестко устанавливается внешняя часть пакера (рисунок 5.1). На расстоянии 300—1000 мм от пакера начинается водная перфорация, по которой в залежь нагнетается горячая вода. Длина водной перфорации не превышает 0, 5—1, 5 м и зависит от мощности залежи и приемистости скважины. Перфорация труб осуществляется круглыми отверстиями диаметром 18—20 мм, расположенными в шахматном порядке на расстоянии 80—100 мм друг от друга. После монтажа колонны водоподающих труб в скважину опускают колонну труб для выдачи серы. На расстоянии 300—500 мм от конца на колонну этих труб приваривают вторую (внутреннюю) часть пакера, которая отделяет колонну водоподающих труб.

Рассолодобычная скважина во многом подобна серодобычной. Колонна водоподающих труб опускается до кровли предполагаемого гидровруба, а колонна рассолоподъемных труб—на 1, 5 м ниже. Расстояние между башмаком и нижним концом колонны водоподающих труб равно высоте гидровруба. Колонна водоподающих труб свободно подвешивается к оголовку на устье скважины. На башмак этой колонны опирается колонна рассолоподъемных труб посредством отражательной муфты. Башмак предназначен для изменения вертикального направления движения воды (в трубах) в горизонтальное.

Выбор диаметра труб в основном зависит от диаметра скважины. Для уменьшения гидравлического сопротивления трубы выбираются возможно большего диаметра. Скважины оборудуются трубами непосредственно перед пуском в работу, так как из-за агрессивности среды нерационально консервировать оборудованную скважину. Процессу оборудования скважин трубами должно уделяться особое внимание, так как успех работы скважин зависит от надежной герметичности труб. Поскольку негерметичность труб для подъема полезного ископаемого может повлечь за собой прорыв воды в трубы и нарушение режима работы. Надежная герметичность труб достигается сварным их соединением. Трубы, соединенные при помощи электросварки, по сравнению с трубами, соединенными муфтами, имеют более надежную герметичность, меньшую стоимость, большую прочность на разрыв, меньшие гидравлические сопротивления и большее сечение межтрубного пространства. При муфтовом соединении труб их свинчивание производится станком. Резьбу на трубе и муфте необходимо предварительно очистить и смазать специальной графитовой смазкой. Трубы с дефектной резьбой следует заменять, так как дефекты резьбы являются наиболее частыми причинами их негерметичности.

Оборудование устья скважины заключается в обвязке колонн труб устьевой арматурой, которая герметизирует устье и обеспечивает возможность раздельного движения рабочих агентов (горячая вода, жидкая сера, воздух или вода, рассол, нерастворитель) в трубах. Оборудование устья может осуществляться различно в зависимости от конкретных условий работы скважины. Обвязка арматуры на устье скважины должна предусматривать возможность поступления горячей воды как в водоподающие, так и в серодобычные трубы.

Выбор оборудования СГД в основном обусловлен свойствами рудного пласта, глубиной залегания и гидростатическими условиями. Для глубин до 25 метров разработано несколько вариантов цельносварного одно- и двухскважинного оборудования, состоящего из гидромонитора и эрлифта или гидроэлеватора, управление которыми осуществляется со специального гидродобычного агрегата. Для глубин более 25 м создано секционное оборудование на быстроразъемных соединениях, работающее с помощью манипулятора или бурового станка. Совершенствование добычного оборудования СГД связано с использованием высокого давления воды для размыва руды, применения гибких высоконапорных шлангов, подвижного всаса.

Основное оборудование для подземного выщелачивания металлов связано с обустройством нагнетательных и откачных скважин.

Технологические (эксплуатационные) скважины оборудуются трубами, как правило, из неметаллических материалов (полиэтилен, полипропилен, винипласт, стеклопластик, фанера и т.д.). Кроме этого, используются трубы и оборудование, изготовленное из армированных труб и шлангов. Полиэтиленовые трубы при опускании в скважину соединяют термосваркой встык или на резьбе. Забой нагнетательных скважин в интервале продуктивного горизонта оборудуется трубчатыми фильтрами с круглой и щелевой перфорацией, используются также сетчатые фильтры и гравийно-обсыпные фильтры (рисунок 5.5).

Оголовки нагнетательных скважин, работающих в режиме свободного налива, снабжены запирающим поплавком при отсутствии газовых выбросов или специальным запорным устройством с клапаном для выпуска газовых выбросов (рисунок 5.6). Нагнетательные скважины, работающие в напорном режиме, также оборудуются поплавковым клапаном, открывающимся при давлении газов, превышающем давление рабочих флюидов.

Подъем продукционных растворов из откачных скважин производится с помощью погружных насосов или эрлифта.

Устья откачных скважин оборудуются сепараторами для отделения газов и механических взвесей, изготовленных из полиэтилена (рисунок 5.7).

Сжатый

а—откачная насосная; б—откачная эрлифта; в – закачная

Рисунок 5.5 – Оборудование скважин ПВ [27]