Mètodes i tecnologies de cimentació de pous: com preparar i abocar morter de planxa

Després de perforar un pou en sòls sorrencs solts, comença una fase destinada a reforçar les canonades de la caixa. Al mateix temps, el tronc s’ha de protegir dels danys, les aigües subterrànies agressives, la corrosió i altres fenòmens negatius. Es tracta d’un procés com el ciment de pous.

Realitzar treballs de cimentació pel vostre compte és molt difícil, però és possible si teniu coneixement de la tecnologia de l’esdeveniment. Us expliquem per què és necessari el ciment i què cal prestar atenció a l’hora de realitzar els treballs. Per a més claredat, el material conté fotos i vídeos temàtics.

Per què cimentar un pou?

El ciment del pou és un procés que es desprèn immediatament després de la seva finalització. operacions de perforació. El procediment de cimentació consisteix en que la purina de ciment s’introdueix a l’anular o anular (si la carcassa es col·loca al seu torn en una canonada de polietilè més ampla), que s’endureix amb el pas del temps, formant un forat monolític.

El morter de ciment en aquest cas s'anomena "esqueix", i el procés en si és "endollar". Un procés d’enginyeria complex, anomenat tecnologia de cimentació del bé, requereix certs coneixements i equipament especial.

En la majoria dels casos, les fonts d’aigua es poden manipular amb les vostres pròpies mans, que és molt més barat que atreure especialistes.

El ciment del pou és un conjunt de mesures destinades a reforçar l’anul·lació i la cobertura de la pressió lateral destructiva de les roques i l’impacte de les aigües subterrànies

L'enxufatge dels pous a l'aigua correctament realitzat contribueix a:

• assegurant la força de l'estructura del pou;
• protecció dels pous contra aigües subterrànies i altes;
• reforçar la carcassa i protegir-la de la corrosió;
• augmentar la vida de la font d’aigua;
• eliminació de grans porus, buits, buits pels quals poden entrar partícules no desitjades a l’aqüífer;
• desplaçament del fluid de perforació amb ciment, si es va utilitzar el primer durant la perforació.

La qualitat de l’aigua produïda i les característiques de funcionament del pou depenen de com es realitzi el cimentat. El ciment també es fa per pous abandonats que ja no seran explotats.

Passos de cimentació de la font d’aigua

Tot el procés de cimentació consta de diverses etapes, cadascuna de les quals té els seus matisos:

1. Preparació de purins de ciment per omplir l’anul·lus.
2. Subministrament de ciment preparat al pou.
3. Injecció de morter de rejuntat a l'anul.
4. Període de durada del morter de ciment.
5. Control de qualitat del ciment.

Cada etapa requereix l’ús de determinades eines i equipaments especials. Els càlculs dels materials necessaris es fan millor abans de l'inici del rejuntat, ja que el procés d'encobriment hauria de durar contínuament i, per exemple, si no teniu prou morter de ciment, això afectarà negativament la qualitat del ciment. Considerem les etapes més importants amb més detall.

En rares ocasions, els aqüífers no necessiten cementar, estem parlant de pous, tota la profunditat dels quals es troba en sòls argilosos densos

Etapa número 1: preparació d'equips

Totes les tasques de cimentació d’aqüífers s’han de dur a terme estrictament d’acord amb els requisits tècnics, la violació dels quals comportarà un cimentat de mala qualitat.

En iniciar-se en el connexió del pou, heu de saber que es tracta d’un procés irreversible; és impossible arreglar res després de l’enviament de la solució a l’anul·lus del pou, per tant, els treballs preparatoris, és a dir, preparar la planxa per a la cimentació i la selecció d’equips, s’han d’apropar de la forma més responsable possible.

La forma més fàcil i efectiva és llogar equipament en una plataforma de vehicles. Aquest complex serà capaç de preparar un morter de ciment i bombejar-lo a un pou sota pressió, mentre que un motor automobilístic potent serveix com a font d’energia per a l’equip.

Si no és possible utilitzar unitats basades en un vehicle especial, haurà de:

• batedora per a la preparació de morter de ciment;
• bomba d’alta pressió, bombejant la solució al pou;
• cap de ciment per injectar la solució al pou;
• taps de farcit (la quantitat depèn del mètode de cimentat);
• diversos equips petits (mànegues, tancs de mesurament).

Com a mànega, molts experts recomanen utilitzar una mànega de foc flexible en lloc de canonades de HDPE tradicionals amb un diàmetre de 32 cm. És pla i passa perfectament a l'anul·lus, proporcionant un flux de solució eficient.

L’equip per cimentar pous és gran i requereix una potent font d’energia, com un compressor, generador, accés ininterromput a la xarxa elèctrica

Etapa número 2: preparació de la solució

El purí de ciment per cementar el pou ha de complir diversos requisits i ha de tenir:

• altes propietats adhesives amb superfícies de qualsevol tipus;
• gran resistència després de la solidificació, resistència a la tensió mecànica;
• ductilitat i bona fluïdesa per omplir totes les esquerdes i buits;
• neutralitat química respecte a les capes de sòl endollades;
• resistència a l’erosió per les aigües subterrànies;
• falta de contracció durant l’enduriment.

A més, la solució ha de tenir una consistència tal que pugui ser lliurada sense problemes al pou i injectada. La solució s'ha de rentar bé de l'equip, no ser agressiu químicament contra ell i tenir un coeficient de pèrdua mínim durant el transport al pou.

Els purins de ciment emprats han de tenir una estructura suficientment líquida per bombejar mitjançant equips d’injecció i, alhora, tenir característiques d’alta resistència

El procés de preparació d’un morter de ciment per endollar consisteix a barrejar uniformement els components que el formen, seguit d’abocar aigua a ell, amb additius especials prèviament dissolts en ell.

Les solucions més senzilles que podeu preparar a vosaltres mateixos són:

1. Ciment Portland + sorra de quars (1: 1) + additius especials i aigua fins a obtenir la consistència desitjada. Aquesta solució té una densitat baixa i la seva preparació és difícil perquè la sorra inclosa a la composició sovint precipita i l’ús d’una solució es fa impossible.
2. Ciment Portland + barita (1.1: 1) + additius especials i aigua. L’inconvenient d’aquesta solució és la seva baixa resistència.
3. Ciment Portland + farcit. L’amiant (sobre sòls sorrencs), s’utilitzen materials fibrosos com a farcit.

Per a la preparació d’una mescla de ciment, el millor és utilitzar el replegament de ciment Portland, que és un tipus de ciment a base de silicats.

Aquest ciment, per descomptat, és més car que el ciment Portland normal, però les seves característiques de força són molt superiors a les habituals. La barita és un mineral pesat que augmenta la densitat de la solució. Barite es pot comprar en una ferreteria que ven materials de construcció a granel.

Per additius especials que formen part de morters de ciment, entenem diverses substàncies que proporcionen a la solució propietats especials.

Aquests inclouen:

• configuració d’acceleradors ciment (clorur de calci, soda de cendra, potassa), usat si el ciment es produeix a una temperatura per sota dels +5 graus;
• retardadors de configuraciós'utilitza per evitar l'enduriment ràpid (es tracta de clorurs de calci o sodi, nitrit de sodi, etc.);
• plastificants per a una viscositat òptima (modificadors de polímer);
• additius resistents a les gelades (compostos organosilicons, units a plastificants);
• additius absorbents d'humitat (substàncies obtingudes a partir de compostos pertanyents als grups d’àcids cítrics, cítrics, tàrtics i tetraoxiadíptics), etc.

Additius especials es barregen en aigua, que s'utilitza posteriorment per a la preparació de purins de ciment. Barregeu la solució amb màquines especials: batedores. De vegades es permet l’amassat manual, però requereix una mica d’habilitat i molta mà d’obra.

La pedra de ciment formada durant l’enduriment del ciment Portland té propietats d’alta resistència, resisteix càrregues, efectes mecànics i físics.

Etapa número 3: abocant la solució al pou

Els principals mètodes de cimentació de pous són:

• contínua o d’una sola etapa;
• de dues etapes;
• mangueta;
• tot el contrari.

Tots els mètodes de cimentar els pous d’aigua es basen en un principi: bombar la llota a l’anul·lus. Al mateix temps, l’elecció de la tecnologia de cimentació depèn de condicions específiques: tipus de sòl, profunditat de pou, material de caixa, condicions climàtiques i hidrogeològiques de la zona.

La tecnologia seleccionada per connectar el pou a l'aigua hauria de proporcionar:

• omplint la solució amb l’alineació del pou a tota la profunditat;
• desplaçar completament el líquid de rentat (si n’hi ha);
• creació de pedra de ciment d’alta resistència resistent a influències físiques, mecàniques i químiques;
• elevada taxa d’adherència amb les parets del sòl del pou, tubs d’envolupament.

Per als pous profunds s’utilitza el ciment segmentari, és a dir. no tota la tija del pou es cimenta alhora, sinó només els seus segments individuals.

Aquest procés és molt complex i la pràctica demostra que és gairebé impossible fer-ho tu mateix. Per tant, considerem amb més detall la tecnologia de la cimentació d'una i dues etapes i dels punys.

Ciment d'una sola etapa o continu

Aquest mètode s’utilitza més sovint per cimentar aqüífers domèstics. Durant la seva implementació, la solució cementosa és bombada a l'anul·les.

La solució es bomba a pressió utilitzant equips instal·lats a la plataforma d’un vehicle especial o estacionari proper al pou. El morter de ciment, amb el seu propi pes, es trasllada a la base de la sabata, omplint totes les cavitats anulars.

El treball de cimentació d'una sola etapa es realitza en un cicle sense interrupcions, per tant, cal tenir cura d'una quantitat suficient de morter de rejuntat

Abans de començar a cimentar ben rentati després s’introdueix el tap inferior, que actuarà com a limitador. La bomba de formigó s’encén i la solució d’enxufatge comença a bombar, sota la influència de la qual baixa el suro fins arribar a la “sabata” de la carcassa.

Després de la injecció del morter, s’instal·la el tap superior i la mescla de ciment comença a compactar-se fins que la tapa superior s’aboca del inferior. Això voldrà dir que la solució va omplir tot l’anul·lus. La compactació es realitza mitjançant un vibropressor, bombejant el morter amb una bomba de formigó.

Es deixa reposar el pou amb ciment durant 36-48 hores per a una solidificació completa de la solució. Aquest mètode només és adequat per a pous poc profunds i amb forma. L’inconvenient d’aquest mètode és la incapacitat de rastrejar el moment en què la suspensió de ciment va arribar al fons del pou.

Sistema d’imprimació de dues etapes

Aquest mètode de cimentació s'ha desenvolupat per a pous de la indústria petroliera. Degut al fet que requereix l’ús d’equips industrials greus (una bomba de formigó potent), no s’utilitza sovint en la construcció de pous. En els casos següents s'utilitza el ciment en dues etapes:

• morter de ciment estableix tan ràpidament que el ciment no es pot completar en un cicle;
• quan voleu ressaltar dos trams a l'anul·les, que estan separats per una distància significativa;
• amb una gran profunditat del pou, quan és impossible realitzar treballs en un cicle.

En altres casos, l'ús d'un mètode de dues etapes no és pràctic a causa de la durada del procés i dels indicadors econòmics.

El cimentat en dues etapes té més temps, ja que la segona etapa comença després de la solidificació del purí de ciment de la primera etapa

El principi del cimentat en dues etapes es basa en el fet que el ciment es bombeja a l'anul·lus en dues etapes.

Es carrega i esprima la primera part del llevat.Es baixa el tap més baix que, per l’acció de la solució, l’endoll cau a la part inferior. La segona porció de la solució es bomba en 12-36 hores després de l’enduriment final de la primera porció.

En la pràctica de perforació profunda de pous artesanals en presència de formacions absorbents a la part superior de la secció geològica i, en altres casos, s'utilitza el cimentat en dues etapes

L’ús del mètode del punyal

Aquest mètode de cimentació s’utilitza si només s’ha de reforçar la part superior del pou. En aquest cas, la tasca inicial serà determinar el nivell fins al qual es realitzarà el cimentat.

Es nota el nivell a la carcassa mitjançant la instal·lació d'un punyal especial. La part inferior de l’alineació està protegida de forma fiable pel punyal de la penetració de la solució d’enxufat.

La solució es bombeja exactament de la mateixa manera que amb el cimentat d’un sol estadi. S'utilitza un mètode de mangueta si la part superior del pou està situada en sòls arenosos i la part inferior és en sòls argilosos. Això és prou rar, per la qual cosa aquest mètode no ha trobat una aplicació àmplia.

Procés de formació de ciment de pedra

El procés de formació de la pedra de ciment s’inicia immediatament després de la injecció de la solució d’enxufat i té una durada de 12 a 36 hores. Els principals factors que afecten la durada de la solidificació del morter a l’estat de la pedra de ciment:

• propietats dels components que configuren la solució;
• sòl, material de caixa;
• les condicions hidrogeològiques i climàtiques del jaciment;
• densitat d'injecció, correcta implementació del procés d'encobriment.

Durant el període de solidificació, cal deixar el pou en repòs. Està prohibit l’ús de cables, paletes, filferros per avaluar la qualitat de la cimentació, tal com això pot alterar la integritat de la pedra de ciment resultant.

Si no sabeu el temps que es necessita per completar el morter de ciment, espereu tres dies i continueu amb les mesures de control.

Avaluació de la qualitat del ciment

Cal destacar: malgrat que avaluar la qualitat del ciment dels aqüífers és una etapa molt important, és impossible realitzar-la tu mateix.

Per a la seva implementació es requereix equipament de laboratori especial, cosa molt rara fins i tot per a organitzacions que es dediquen a la perforació.

Si teniu la intenció d'avaluar el connector realitzat, podeu ordenar el servei de control de qualitat d'una de les tres maneres:

• acústic, basat en tocar les parets de la caixa, seguit del tractament de les dades mitjançant programes informàtics;
• radiològic quan es mesura amb dispositius de ràdio;
• tèrmica, basada en el principi de mesura de la calor alliberada durant l’enduriment del morter de ciment.

A casa podeu utilitzar el mètode tèrmic simplificat mesurant la temperatura a les parets del pou. Quan arriba a la temperatura ambient de l’aire i es baixa 0,5-1,5 graus, es pot parlar de solidificació completa. Tot i això, fins i tot després d’això, es recomana esperar 2-3 dies i només després posar en funcionament el pou.

Un cop finalitzada la prova, es neteja el fons de purins de ciment bastards. A continuació, es realitza una prova de fuites, per a la qual s’afegeix aigua a alta pressió a la canonada del pou durant 30 minuts. El criteri d’estanquitat serà una caiguda de pressió d’uns 0,3-0,5 MPa. El pou ja està totalment preparat per al seu ús.

L’estanquitat de l’enxufatge augmenta el dèbit del pou, augmenta la vida útil de les cordes de la caixa, protegint-les de la corrosió, així com de la pròpia font d’aigua

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

En els vídeos següents, parlem de pous de la indústria del petroli i el gas, però el principi de la tecnologia de producció és el mateix que per als aqüífers.

Procediment de cimentació d'una sola etapa:

Especificació de la producció de cimentat de punys:

Característiques tecnològiques del cimentat en dues etapes:

El ciment és un procés complex que requereix l’ús d’equips especialitzats. Tot i això, això no vol dir que sigui impossible conduir-lo tu mateix. Si escolliu i prepareu correctament el morter de rejuntat, utilitzant el conjunt mínim d’àrids, és molt possible fer front a vosaltres mateixos.

En qualsevol cas, el funcionament del pou sense cimentar el pou no serà llarg, i el cost de perforant una nova font d’aigua no serà menys.

Si després d’estudiar el material, encara teniu preguntes sobre com cimentar correctament el pou després de perforar, o si teniu un coneixement valuós sobre aquest tema, deixeu els vostres comentaris al bloc següent.