ГЭСН 04-03-004-02: Цементация затрубного пространства

Введение

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 04-03-004-02 является ключевым документом для сметчиков и специалистов, занимающихся бурением и обустройством скважин. Данная норма регламентирует процесс цементации затрубного пространства при колонковом бурении, когда глубина посадки цементируемой колонны составляет до 100 метров.

Цементация затрубного пространства – это важнейший этап в строительстве скважин, направленный на укрепление обсадной колонны, повышение уровня герметизации и продление срока службы всей водозаборной или эксплуатационной системы. Она позволяет надежно изолировать водоносные горизонты, предотвращая попадание загрязненных вод (например, верховодки) в более глубокие и чистые слои, а также защищает обсадные трубы от коррозии и внешних воздействий.

Норма 04-03-004-02 входит в состав Сборника ГЭСН 04 "Скважины", который содержит элементные сметные нормы на различные виды работ, связанные с бурением и креплением скважин. Ее правильное применение обеспечивает точность сметных расчетов и соответствие выполняемых работ технологическим требованиям.

Техническая информация

Состав работ по норме

ГЭСН 04-03-004-02 охватывает полный комплекс операций, необходимых для качественной цементации затрубного пространства. В состав работ включены следующие технологические процессы:

1. Приготовление цементного раствора.
2. Промывка скважины перед цементированием.
3. Навертывание заливочной головки на колонну труб.
4. Закачка цементного раствора в колонну.
5. Отвертывание крышки головки, спуск пробки и завертывание крышки.
6. Продавка цементного раствора водой или глинистым раствором, закрытие крана и отсоединение нагнетательной линии от заливочной головки.
7. Ожидание затвердения цемента.
8. Опрессовка обсадной колонны.
9. Подготовительно-заключительные работы, связанные с подъемом и спуском бурового инструмента и обслуживание внутрипостроечного транспорта.

Материалы и ресурсы

Для выполнения работ по цементации затрубного пространства согласно ГЭСН 04-03-004-02 предусмотрены следующие основные ресурсы: [Входные данные]

• Трудозатраты рабочих-строителей: Средний разряд работы 4,0 – 147 чел.-ч.
• Машины и механизмы:
• Станки буровые вращательного бурения несамоходные, глубиной бурения до 500 м, диаметр скважин 151-42 мм: 26.57 маш.-ч.
• Установки цементационные автоматизированные, производительность 15 м3/ч: 23.38 маш.-ч.
• Автоцистерны, объем 8 м3: 0.8 маш.-ч.
• Автоцементовозы, объем цистерны 13 м3: 1.93 маш.-ч.

Важно отметить, что в качестве основного материала для цементации используется тампонажный портландцемент, часто с добавлением специальных присадок, ускоряющих процесс затвердевания и улучшающих свойства цементного камня. Нормы расхода цемента, воды и других материалов, таких как химические реагенты, принимаются по проекту и приведены в приложениях к сборнику ГЭСН 04.

Трудозатраты и время выполнения

Основной показатель трудозатрат по норме 04-03-004-02 составляет 147 человеко-часов для рабочих-строителей со средним разрядом 4,0. Эти затраты включают в себя выполнение всех операций, перечисленных в составе работ. Помимо этого, справочно учитываются трудозатраты машинистов (51,88 чел.-ч), которые уже входят в стоимость эксплуатации машин и механизмов.

Время выполнения работ напрямую зависит от сложности конкретного объекта, характеристик грунта, а также от времени, необходимого для ожидания затвердевания цемента, которое может составлять от одних до двух суток.

Требования к квалификации

Работы по цементации затрубного пространства требуют высокой квалификации исполнителей. Средний разряд работы 4,0 указывает на необходимость привлечения опытных рабочих, способных выполнять сложные технологические операции. [Входные данные, 2] Кроме того, работы по цементированию скважин должны выполняться под руководством опытных инженеров, которые определяют необходимость цементажа, выбирают состав раствора и контролируют соблюдение технологии.

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Для корректного применения ГЭСН 04-03-004-02 в сметной документации рекомендуется следующий алгоритм:

1. Определение объема цементируемой части скважины: На основе проектной документации и данных бурения необходимо точно рассчитать объем затрубного пространства, подлежащего цементации, в метрах.
2. Расчет расхода сухой цементной смеси: Исходя из проектного расхода сухой смеси на 1 метр цементируемой части скважины (до 400 кг или более), определяется общее количество цемента, необходимое для выполнения работ. [Входные данные]
3. Определение потребности в ресурсах по норме: Применяется норма 04-03-004-02, которая учитывает затраты труда рабочих, машино-часы бурового и цементационного оборудования, автоцистерн и автоцементовозов на 1 колонну. [Входные данные, 2]
4. Учет дополнительных материалов: Отдельно учитываются материалы, расход которых не включен в норму, но необходим по проекту (например, активные добавки к цементу, расход воды).
5. Применение индексов пересчета: Для перевода сметной стоимости из базисного уровня цен в текущий необходимо использовать соответствующие индексы пересчета.
6. Учет потерь и отходов: При расчете потребности в материалах следует учитывать неизбежные трудноустранимые потери и отходы, возникающие при их транспортировке и обработке.

Примеры использования

Норма ГЭСН 04-03-004-02 применяется в различных сферах строительства и инженерных изысканий, где требуется надежное крепление скважин:

• Водозаборные скважины: При бурении скважин на воду, особенно артезианских, цементация затрубного пространства необходима для предотвращения смешивания водоносных горизонтов и защиты чистой воды от загрязнений с поверхности или из вышележащих слоев.
• Инженерно-геологические изыскания: При бурении скважин для изучения грунтов и гидрогеологических условий, цементация может использоваться для изоляции отдельных интервалов или для обеспечения устойчивости скважины.
• Горнодобывающая промышленность: При строительстве разведочных и эксплуатационных скважин, где требуется надежное крепление и изоляция пластов.

Особенности и ограничения

При применении ГЭСН 04-03-004-02 необходимо учитывать следующие особенности и ограничения:

• Способ бурения: Норма предназначена специально для работ, выполняемых при колонковом бурении. Для других способов бурения (например, роторного или ударно-канатного) следует применять другие нормы, такие как ГЭСН 04-03-001.
• Глубина посадки колонны: Норма 04-03-004-02 применима для глубины посадки цементируемой колонны до 100 метров. Для меньших глубин (до 50 м) используется ГЭСН 04-03-004-01, а для больших (до 200 м) – ГЭСН 04-03-004-03.
• Расход сухой смеси: Норма учитывает расход сухой цементной смеси на 1 м цементируемой части скважины до 400 кг или более. [Входные данные]
• Перемещение оборудования: В норме учтено перемещение оборудования, деталей и вспомогательных материалов в рабочей зоне в радиусе до 10 м.
• Дополнительные затраты: Норма не учитывает затраты, связанные с применением активных добавок к цементу, а также с повторным нагнетанием раствора. Эти затраты определяются дополнительно на основании проектной документации или актов о необходимости повторного нагнетания.
• Затраты на бурение: Затраты на само бурение скважин для последующей цементации определяются по нормам Сборника ГЭСН 4 "Скважины".

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

При применении ГЭСН 04-03-004-02 и выполнении работ по цементации скважин сметчики и исполнители могут столкнуться с рядом типичных ошибок:

1. Неточный расчет объема затрубного пространства. Ошибки в определении истинного объема заколонного пространства могут привести к неверному расчету необходимого количества цементного раствора, что повлечет за собой либо перерасход материалов, либо недостаточную цементацию.

• Как избежать: Проводите тщательные инженерные расчеты, используя данные геофизических исследований и фактические параметры скважины. Применяйте поправочные коэффициенты для компенсации неточностей.

2. Игнорирование технологической паузы. Несоблюдение необходимого времени для затвердевания цементного раствора может привести к нарушению целостности цементного камня, образованию трещин или микрозазоров между цементом и обсадной колонной.

• Как избежать: Строго соблюдайте технологический регламент и рекомендации по времени ожидания затвердевания цемента, которое обычно составляет от одних до двух суток.

3. Неправильный выбор или качество тампонажного раствора. Использование цемента, не соответствующего условиям бурения (например, агрессивным пластовым водам, высоким температурам), или нарушение водоцементного отношения при приготовлении раствора может значительно снизить прочность, герметичность и долговечность цементного камня.

• Как избежать: Всегда используйте тампонажный портландцемент, предназначенный для буровых работ, с учетом характеристик грунта и пластовых условий. Контролируйте состав раствора и качество добавок.

Практические советы

Для эффективного и безошибочного применения нормы 04-03-004-02 и выполнения цементационных работ:

• Детальное проектирование: Перед началом работ обязательно составляйте подробную схему цементации, учитывая конструкцию скважины, характеристики грунта, протяженность цементируемого участка и марку тампонажного раствора.
• Контроль качества материалов: Обеспечьте точное дозирование всех компонентов цементного раствора (воды, цемента, добавок) с точностью до 3% для воды и цемента и до 5% для добавок.
• Обязательная опрессовка: После затвердевания цемента проведите опрессовку обсадной колонны. Это позволит убедиться в герметичности и надежности крепления.
• Применение современных методов контроля: Для оценки качества цементирования рекомендуется использовать акустический каротаж, который позволяет определить полноту заполнения затрубного пространства цементом и степень его сцепления с обсадной колонной и породой.
• Учет опыта: При планировании работ учитывайте опыт цементирования скважин, проведенных в сходных условиях.

Связанные нормы

ГЭСН 04-03-004-02 является частью широкого комплекса норм, регулирующих буровые и скважинные работы. Сметчикам полезно знать о связанных нормах, которые могут применяться в зависимости от конкретных условий:

• Цементация затрубного пространства комплектом бурового оборудования и цементационной установкой с расходом сухой смеси на 1 м цементируемой части скважины до 400 или более 400 кг при колонковом бурении, глубина посадки цементируемой колонны: до 50 м: Применяется для аналогичных работ, но при меньшей глубине посадки цементируемой колонны (до 50 м).
• Цементация затрубного пространства комплектом бурового оборудования и цементационной установкой с расходом сухой смеси на 1 м цементируемой части скважины до 400 или более 400 кг при колонковом бурении, глубина посадки цементируемой колонны: до 200 м: Используется для аналогичных работ, но при большей глубине посадки цементируемой колонны (до 200 м).
• Цементация затрубного пространства при роторном и ударно-канатном бурении: Эта норма применяется для цементации затрубного пространства при использовании других способов бурения (роторного и ударно-канатного), в отличие от 04-03-004, которая специфична для колонкового бурения.
• Сборник ГЭСН 4 "Скважины": Общий сборник, содержащий нормы на бурение скважин различными способами, а также общие положения и технические требования, которые необходимо учитывать при расчете затрат на бурение для последующей цементации.

Контрольные моменты

Для обеспечения высокого качества цементации и соответствия работ нормативным требованиям, необходимо уделять внимание следующим контрольным моментам:

• Проверка качества тампонажа: После завершения цементации и затвердевания раствора обязательно проводится проверка качества тампонажа.
• Оценка водопроницаемости: При противофильтрационном назначении цементации после завершения работ должна быть установлена водопроницаемость зацементированных грунтов, в том числе путем бурения и опробования контрольных скважин.
• Документирование: Все этапы работ, включая приготовление раствора, процесс закачки, время ожидания и результаты опрессовки, должны быть тщательно задокументированы. Это позволит в дальнейшем подтвердить соответствие выполненных работ проектным требованиям и нормам.