При ударном способе бурения перед спуском фильтра необходимо на забой засыпать гравий для образования подушки. После спуска фильтра поднимают обсадную колонну, при этом следят за тем, чтобы фильтр не был захвачен трубами и не поднимался. При извлечении труб в скважину рекомендуют подливать воду и поддерживать ее несколько выше статического уровня.

При извлечении труб с одновременной гравийной обсыпкой высота засыпаемого слоя гравия не должна превышать 2 м, а фильтр должен иметь центрирующие фонари, устанавливаемые на отстойнике, надфильтровой трубе и рабочей части.

Во избежание прихвата колонны и возможного разрыва слоя гравия применяют вибромолоты.

Предохранение фильтра от глинизации. При спуске в заглинизированный ствол скважины фильтры замазываются глиной, особенно сильносетчатые.

Во избежание этого поверхность фильтра покрывают легкорастворимыми материалами, например пастой, состоящей из бурового крахмала, жидкого стекла и талька.

После установки фильтра в скважину и разглинизации ее паста постепенно растворяется в воде, сохраняя водопроницаемость фильтра.

Установка фильтров с одновременным разбуриванием водоносного горизонта дает возможность устранить отрицательное действие на пласт глинистого раствора при роторном бурении и отказаться от трудоемких работ по извлечению обсадных труб для обнажения фильтров при ударном бурении. Кроме того, можно создать гравийную обсыпку вокруг фильтров с расширенным контуром, то есть с диаметром фильтра больше диаметра ствола самой скважины. Для этого используют специальные приспособления и инструмент.

Рис. 1. Схема посадки фильтра в водоносный пласт гидродинамическим способом:
1 — шланг от насоса; 2—бурильные трубы; 3 -кондуктор; 4 — рабочая колонна обсадных труб; 5 —фильтровая колонна; 6 — затрубная цементация; 7 —рабочая часть фильтра; s — гидравлическая насадка.

Такие работы рекомендуют проводить при сооружении скважин в слабонапорных водоносных горизонтах, представленных мелкозернистыми и тонкозернистыми песками. Ствол скважины бурят только до водоносного горизонта. Скважину закрепляют трубами и цементируют. Затем начинают установку фильтра. Ниже дано описание некоторых таких способов.

Установка фильтра гидродинамическим способом возможна при небольших глубинах скважин и небольших размерах фильтров. Для этого в фильтровую колонну опускают бурильные трубы, концы которых, оборудованные гидронасадком, выходят ниже отстойника фильтра. Через трубы подается вода от насоса. По мере размыва песков фильтр входит в пласт. Обычно при этом способе надфильтровые трубы выводят на поверхность.

Рис. 2. Схема установки фильтра с помощью эрлифта. Позиции даны в тексте.

Рис. 3. Схема устройства гравийных фильтров с конусным баш-маком-расширителем.

Для установки фильтров с расширенным контуром при ударном способе бурения применяют башмак-рас-ширитель, который крепится к фильтру. Обычно в качестве фильтра используют перфорированные обсадные трубы с отверстиями, подбираемыми согласно составу гравийной обсыпки и водосодержащих песков. Через спущенную колонну желонкой отбирают песок. При этом фильтр постепенно погружается в водоносный горизонт. По затрубному пространству на забой подается гравий, который опускается вместе с фильтром вниз. За гравийной засыпкой постоянно ведут контроль, чтобы в ней не образовывались разрывы.

Установку фильтра, с промывкой и одновременной засыпкой гравия в зафильтровое пространство проводят следующим образом. Фильтр опускают в скважину на вспомогательной колонне труб, которая имеет левое резьбовое соединение. Внутри вспомогательной колонны и фильтра пропускают бурильную колонну, которая левой резьбой соединена с отстойником фильтра. В отстойнике имеются обратный клапан и отверстия для пропуска воды. Вода размывает глинистую корку со стенок скважины. После разглинизации в скважину засыпают гравий. При прекращении подачи воды клапан закрывается, тем самым предотвращая поступление песка в фильтр. Водоподающую и вспомогательную колонны отвинчивают при правом повороте и извлекают на поверхность. Роль сальника выполняет гравий, находящийся между надфильтровой трубой и эксплуатационной колонной обсадных труб.

Создание гравийного фильтра путем подачи гравия через бурильные трубы. Данный метод используют при устройстве гравийных фильтров в глубоких скважинах (глубиной от 300 м и более). Как правило, такие скважины имеют диаметры не более 200 мм, поэтому при засыпке гравия происходит его заклинивание и образование гравийных пробок, которые очень трудно ликвидировать. Гравий подают через бурильные трубы принудительной закачкой через гравиепитатель и специальный гравиераспределитель.

Гравиепитатель представляет собой эжекторное устройство, к которому крепят воронку для засыпки гравия. В верхней части фильтровой колонны устанавливают патрубок с опорным кольцом, окнами и клапанами. Опорное кольцо имеет специальный выступ, который фиксирует корпус гравие-распределителя таким образом, что окна совмещаются с соответствующими каналами для подачи гравия в зафильтровое пространство. К нижнему торцу гравиераспределителя крепят трубу, которая через специальное отверстие соединяется с пространством, находящимся выше гравиераспределителя.

Рис. 4. Схема разглинизации скважин прямой промывкой с последующей гравийной засыпкой:
1 — вспомогательная труба на левой резьбе; 2 — надфильтровая труба: 3 — фильтр; 4 — промывочная колонна; 5 — обратный клапан.

Рис. 5. Схема подачи гравия в зафильтровое пространство:
1 — гравиепитатель; 2 —воронка; 3 — нагнетательная линия; 4—бурильные трубы; 5 —гравиераспределитель; 6— окна; 7 — клапаны; 8 — опорное кольцо; 9 — сальники; 10 — фильтр; 11 — труба.

Гравиераспределитель можно опускать в скважину вместе с фильтровой колонной или отдельно от нее на бурильных трубах. На корпусе гравиераспределителя устанавливают два сальника.

При опускании гравиераспределителя на бурильных трубах его устанавливают на опорное кольцо 8 и ключом вращают бурильные трубы вправо, в результате чего корпус поворачивается и фиксирующий вырез на его нижнем конце совмещается с соответствующим выступом на опорном кольце. При этом происходит некоторое опускание инструмента, свидетельствующее об установке гравиераспределителя.

Для засыпки используют сортированный гравий размерами 2…5 мм. Гравий засыпают в воронку с одновременным включением бурового насоса. Вода, проходя через смеситель, засасывает зерна гравия в нагнетательную линию и подает их через бурильные трубы и гравиераспределитель в зафильтровое пространство.

Гравий заполняет зафильтровое пространство, образуя гравийный фильтр уширенного контура.

В процессе откачки воды из скважины окна перекрываются клапанами и препятствуют попаданию механических частиц в скважину. В случае установки фильтра впотай в скважину опускают специальную заглушку с конусом для перекрытия отверстия фильтра. Выше заглушки расположен паккер.

По этой схеме не требуется боковых клапанов и опорного кольца.

Устройство гравийных фильтров с расширением диаметра скважины при прямой промывке. Существуют механические и гидравлические способы вскрытия пластов.

При механическом способе применяют специальный расширитель, лопасти которого разводятся при вращении и позволяют создавать ствол уширенного диаметра. При гидравлическом способе ствол расширяют с помощью струй воды, выходящей под напором из сопел расширителя (гидроерша).

Основное условие процесса вскрытия с использованием в качестве промывочной жидкости воды — необходимость излива ее на поверхность через устье скважины. Для этого на буровой должен быть достаточный запас воды. Сооружение ствола скважины при вскрытии водоносного горизонта с его расширением является эффективным способом повышения дебита скважин.

Вскрытие пласта с расширением диаметра скважины при обратной промывке. Бурение скважин вращательным способом с обратной промывкой позволяет вскрывать водоносные горизонты со значительно большим диаметром водоприемной части, нежели при бурении с прямой промывкой. Расширитель имеет корпус длиной 3,5 м, диаметром 270 мм. Внутри него помещен груз с внутренним проходным каналом для промывки. К грузу посредством шарнирных тяг подсоединены рычаги. Кромки рычагов снабжены твердосплавными резцами. При выходе расширителя из-под башмака обсадной колонны рычаги под действием груза и вращения колонны раскрываются и происходит расширение ранее пробуренной скважины до 1000 мм.

Рис. 6. Схемы вскрытия водоносного горизонта с расширением диаметра скважины при прямой промывке:
а — вскрытие механическим расширителем; б — вскрытие гидравлическим расширителем.

Рис. 7. Схема вскрытия водоносного горизонта с расширением диаметра скважины при обратной промывке:
1 — корпус; 2 — груз; 3 — рычаги.

Создание гравийной обсыпки в расширенной водоприемной части фильтра. По окончании расширения водоприемной части в скважину на бурильных трубах опускают фильтровую колонну на левом переходнике с обратным клапаном.

Бурильные трубы, находящиеся в перфорированном каркасе фильтра, имеют промывочные отверстия, которые закрыты специальной муфтой, закрепленной двумя заклепками.

У муфты есть внутренний проходной канал для прямой промывки при посадке фильтра с целью удаления шлама из отстойника. Верх фильтра закрыт деревянной пробкой.

После установки фильтровой колонны в бурильные трубы забрасывают шарик, который закрывает проходное отверстие для промывки. Затем в бурильные трубы монтируют воздухопроводные трубки диаметром 42 мм и включают буровой насос; под давлением воды срывается муфта, открывая промывочные отверстия в бурильных трубах.

Одновременно с этим проводят гидравлическую заброску гравия в скважину и включают эрлифтную установку.

Гравий подается на вибросито, где просеивается и промывается. Затем он транспортируется водой в смесительную воронку, откуда поступает через кольцевое пространство между обсадными и бурильными трубами в прифильтровую зону скважины.

Рис. 8. Схема устройства гравийного фильтра уширенного контура. Позиции даны в тексте.

После заполнения уширенной водоприемной части гравием у фильтра образуется гравийный контур.