Métodos y tecnologías para cementar pozos: cómo preparar y verter mortero de lechada

Después de perforar un pozo en suelos arenosos sueltos, comienza una etapa destinada a fortalecer las tuberías de revestimiento. Al mismo tiempo, el tronco debe estar protegido contra daños, aguas subterráneas agresivas, corrosión y otros fenómenos negativos. Este es un proceso como la cementación de pozos.

Realizar el trabajo de cementación por su cuenta es bastante difícil, pero es posible si tiene conocimiento sobre la tecnología del evento. Le diremos por qué es necesario cementar y a qué debe prestar atención al realizar el trabajo. Para mayor claridad, el material contiene fotos y videos temáticos.

¿Por qué cementar un pozo?

La cementación de pozos es un proceso que sigue inmediatamente después de la finalización. operaciones de perforación. El procedimiento de cementación consiste en el hecho de que la suspensión de cemento se introduce en el anular o en el anular (si la carcasa se coloca a su vez en un tubo de polietileno más ancho), que se endurece con el tiempo, formando un pozo monolítico.

El mortero de cemento en este caso se llama "rejuntado", y el proceso en sí mismo se está "obstruyendo". Un proceso de ingeniería complejo, llamado tecnología de cementación de pozos, requiere cierto conocimiento y equipo especial.

En la mayoría de los casos, las fuentes de agua pueden manipularse con sus propias manos, lo cual es mucho más barato que atraer especialistas.

La cementación de pozos es un conjunto de medidas destinadas a fortalecer el anillo y la cubierta de la presión lateral destructiva de las rocas y el impacto del agua subterránea.

El taponamiento correcto de los pozos en el agua contribuye a:

• asegurando la resistencia de la estructura del pozo;
• protección de pozos de aguas subterráneas y aguas altas;
• fortalecer la carcasa y protegerla de la corrosión;
• aumentar la vida de la fuente de agua;
• eliminación de poros grandes, huecos, huecos a través de los cuales las partículas no deseadas pueden ingresar al acuífero;
• desplazamiento del fluido de perforación con cemento, si el primero se usó durante la perforación.

La calidad del agua producida y las características operativas del pozo dependerán de qué tan bien se realice la cementación. La cementación también se realiza para pozos abandonados que ya no serán explotados.

Fuente de agua pasos de cementación

Todo el proceso de cementación consta de varias etapas, cada una de las cuales tiene sus propios matices:

1. Preparación de lechada de cemento para llenar el anillo.
2. Suministro de cemento preparado al pozo.
3. Inyección de mortero de lechada en el anillo.
4. Período de endurecimiento del mortero de cemento.
5. Control de calidad de cementación.

Cada etapa requiere el uso de ciertas herramientas y equipos especiales. Los cálculos de los materiales necesarios se realizan mejor antes del inicio de la lechada, porque el proceso de taponamiento debe durar continuamente y si, por ejemplo, no tiene suficiente mortero de cemento, esto afectará negativamente la calidad del cemento. Consideraremos las etapas más importantes con más detalle.

En casos raros, los acuíferos no necesitan cementación, estamos hablando de pozos, cuya profundidad total se extiende en suelos arcillosos densos.

Etapa número 1 - preparación del equipo

Todo el trabajo de cementación de acuíferos debe realizarse estrictamente de acuerdo con los requisitos técnicos, cuya violación conducirá a una cementación de baja calidad.

Al embarcarse en el taponamiento del pozo, debe saber que este es un proceso irreversible; ¡es imposible arreglar algo después de la presentación de la solución en el anillo del pozo, por lo tanto, el trabajo preparatorio, es decir, preparar la lechada para la selección del cemento y el equipo, debe abordarse de la manera más responsable posible!

La forma más fácil y efectiva es alquilar equipo en la plataforma de un vehículo. Tal complejo podrá preparar un mortero de cemento y bombearlo a un pozo bajo presión, mientras que un potente motor de automóvil sirve como fuente de energía para el equipo.

Si no es posible utilizar unidades basadas en un vehículo especial, necesitará:

• mezclador para la preparación de mortero de cemento;
• bomba de alta presión, bombeando la solución al pozo;
• cabeza de cementación para inyectar la solución en el pozo;
• tapones de llenado (la cantidad depende del método de cementación);
• Varios equipos pequeños (mangueras, tanques de medición).

Como manguera, muchos expertos recomiendan usar una manguera flexible contra incendios en lugar de las tuberías de HDPE tradicionales con un diámetro de 32 cm. Es plano y pasa perfectamente en el anillo, proporcionando un flujo de solución eficiente.

El equipo para cementar pozos es grande y requiere una poderosa fuente de energía, como un compresor, generador, acceso ininterrumpido a la red eléctrica.

Etapa número 2: preparación de la solución.

La lechada de cemento para cementar el pozo debe cumplir una serie de requisitos y tener:

• altas propiedades adhesivas con superficies de cualquier tipo;
• alta resistencia después de la solidificación, resistencia al estrés mecánico;
• ductilidad y buena fluidez para llenar todas las grietas y huecos;
• neutralidad química con respecto a las capas de suelo obstruidas;
• resistencia a la erosión por las aguas subterráneas;
• falta de contracción durante el endurecimiento.

Además, la solución debe tener una consistencia tal que pueda administrarse sin problemas al pozo e inyectarse. La solución debe lavarse bien del equipo, no ser químicamente agresiva contra él y tener un coeficiente de pérdida mínimo durante el transporte al pozo.

La suspensión de cemento utilizada debe tener una estructura suficientemente líquida para bombear mediante equipos de inyección y al mismo tiempo tener características de alta resistencia.

El proceso de preparación de un mortero de cemento para taponar consiste en mezclar uniformemente los componentes que lo componen, seguido de verter agua en él, con aditivos especiales previamente disueltos en él.

Las soluciones más simples que puede preparar usted mismo son:

1. Cemento Portland + arena de cuarzo (1: 1) + aditivos especiales y agua hasta obtener la consistencia deseada. Tal solución tiene una baja densidad, y su preparación es difícil, porque la arena incluida en la composición a menudo precipita y el uso de una solución se vuelve imposible.
2. Cemento Portland + barita (1.1: 1) + aditivos especiales y agua. La desventaja de esta solución es su baja resistencia.
3. Cemento Portland + relleno. El asbesto (en suelos arenosos), los materiales fibrosos se utilizan como relleno.

Para la preparación de una mezcla cementosa, es mejor usar cemento Portland de lechada, que es un tipo de cemento a base de silicatos.

Tal cemento, por supuesto, es más costoso que el cemento Portland normal, pero sus características de resistencia son mucho más altas que las normales. La barita es un mineral pesado que aumenta la densidad de la solución. Barite se puede comprar en una ferretería que vende materiales de construcción a granel.

Por aditivos especiales que forman parte de morteros cementosos, comprendemos varias sustancias que le dan a la solución propiedades especiales.

Estos incluyen:

• ajuste de aceleradores cemento (cloruro de calcio, carbonato de sodio, potasa), usado si la cementación se produce a una temperatura inferior a +5 grados;
• establecimiento de retardadoresse usa para prevenir el endurecimiento rápido (estos son cloruros de calcio o sodio, nitrito de sodio, etc.);
• plastificantes para una viscosidad óptima (modificadores de polímeros);
• aditivos resistentes a las heladas (compuestos organosilícicos junto con plastificantes);
• aditivos absorbentes de humedad (sustancias obtenidas de compuestos que pertenecen a los grupos de azúcares, ácidos cítrico, tartárico y tetraoxiadípico), etc.

Los aditivos especiales se mezclan en agua, que posteriormente se utiliza para la preparación de la suspensión de cemento. Mezcle la solución con máquinas especiales: mezcladoras. A veces se permite el amasado manual, pero requiere cierta habilidad y mucho trabajo.

La piedra de cemento formada durante el endurecimiento del cemento Portland tiene propiedades de alta resistencia, soporta cargas, efectos mecánicos y físicos.

Etapa número 3: verter la solución en el pozo

Los principales métodos de cementación de pozos son:

• continuo o de una sola etapa;
• dos etapas
• brazalete
• lo contrario

Todos los métodos para cementar pozos de agua se basan en un principio: bombear lechada al interior del anillo. Al mismo tiempo, la elección de la tecnología de cementación depende de las condiciones específicas: tipo de suelo, profundidad del pozo, material de revestimiento, condiciones climáticas e hidrogeológicas del área.

La tecnología seleccionada para conectar el pozo al agua debe proporcionar:

• llenar la solución con toda la alineación del pozo a toda la profundidad;
• desplazar completamente el líquido de lavado (si lo hay);
• creación de piedra de cemento de alta resistencia resistente a influencias físicas, mecánicas y químicas;
• alta tasa de adhesión con paredes de tierra del pozo, tuberías de revestimiento.

Para pozos profundos, se utiliza cementación segmentaria, es decir no todo el tallo del pozo está cementado a la vez, sino solo sus segmentos individuales.

Este proceso es muy complejo y la práctica muestra que es casi imposible hacerlo usted mismo. Por lo tanto, consideramos con más detalle la tecnología de cementación de una y dos etapas y manguito.

Cementación de una etapa o continua

Este método se usa con mayor frecuencia para cementar acuíferos domésticos. Durante su implementación, la solución cementosa se bombea al anillo.

La solución se bombea bajo presión utilizando un equipo instalado en la plataforma de un vehículo especial o estacionario cerca del pozo. El mortero cementoso, bajo su propio peso, se mueve hacia la base del "zapato" de la carcasa, llenando todas las cavidades anulares.

El trabajo de cementación de una sola etapa se realiza en un ciclo sin interrupciones, por lo tanto, es necesario cuidar una cantidad suficiente de mortero de lechada

Antes de comenzar a cementar bien sonrojadoy luego se introduce el tapón inferior, que actuará como un limitador. La bomba de concreto se enciende y la solución de taponamiento comienza a bombear, bajo la influencia de la cual se baja el corcho hasta que alcanza el "zapato" de la carcasa.

Después de la inyección del mortero, se instala el tapón superior y la mezcla de cemento comienza a compactarse hasta que el tapón superior se apoya en el inferior. Esto significará que la solución llenó todo el anillo. La compactación se realiza mediante una vibropresora bombeando el mortero con una bomba de hormigón.

El pozo cementado se deja en reposo durante 36-48 horas para la solidificación completa de la solución. Este método solo es adecuado para pozos poco profundos y bien formados. La desventaja de este método es la incapacidad de rastrear el momento en que la lechada de cemento llegó al fondo del pozo.

Sistema de cebado de dos etapas.

Este método de cementación ha sido desarrollado para pozos de la industria petrolera. Debido al hecho de que requiere el uso de equipos industriales serios (una bomba de hormigón potente), no se usa con frecuencia en la construcción de pozos. La cementación en dos etapas se utiliza en los siguientes casos:

• el mortero de cemento fragua tan rápido que no se puede completar la cementación en un ciclo;
• cuando desea resaltar dos secciones en el anillo, que están separadas por una distancia significativa;
• con una gran profundidad del pozo, cuando es imposible realizar el trabajo en un ciclo.

En otros casos, el uso de un método de dos etapas no es práctico debido a la duración del proceso y los indicadores económicos.

La cementación en dos etapas es más larga en el tiempo, ya que la segunda etapa comienza después de la solidificación de la suspensión de cemento de la primera etapa.

El principio de cementación en dos etapas se basa en el hecho de que el cemento se bombea al anillo en dos etapas.

La primera porción de la lechada se carga y se exprime.Se baja el tapón inferior, que, por la acción de la solución, el tapón cae al fondo. La segunda porción de la solución se bombea en 12-36 horas, después del endurecimiento final de la primera porción.

En la práctica de la perforación profunda de pozos artesianos en presencia de capas absorbentes en la parte superior de la sección geológica y en otros casos, se utiliza cementación en dos etapas.

El uso del método de brazalete

Este método de cementación se usa si solo se necesita fortalecer la parte superior del pozo. En este caso, la tarea inicial será determinar el nivel al que se realizará la cementación.

El nivel se observa en la carcasa instalando un brazalete especial. La parte inferior de la alineación está protegida de manera confiable por el manguito contra la penetración de la solución de taponamiento.

La solución se bombea exactamente de la misma manera que con la cementación de una sola etapa. Se utiliza un método de manguito si la parte superior del pozo está ubicada en suelos arenosos y la parte inferior está en suelos arcillosos. Esto es bastante raro, por lo que este método no ha encontrado una amplia aplicación.

Proceso de formación de piedra de cemento

El proceso de formación de piedra de cemento comienza inmediatamente después de la inyección de la solución de taponamiento y dura de 12 a 36 horas. Los principales factores que afectan la duración de la solidificación del mortero al estado de la piedra de cemento:

• propiedades de los componentes que componen la solución;
• tierra, material de revestimiento;
• condiciones hidrogeológicas y climáticas en el sitio;
• densidad de inyección, correcta implementación del proceso de taponamiento.

Durante el período de solidificación, es necesario dejar el pozo en reposo. Está prohibido el uso de cables, palancas, cables para evaluar la calidad de la cementación, como Esto puede alterar la integridad de la piedra de cemento resultante.

Si no sabe cuánto tiempo tarda el mortero de cemento en fraguar por completo, espere tres días y continúe con las mediciones de control.

Evaluación de calidad de cementación

Vale la pena señalar: a pesar de que evaluar la calidad de la cementación de los acuíferos es una etapa muy importante, es imposible llevarlo a cabo usted mismo.

Para su implementación, se requiere equipo de laboratorio especial, lo cual es muy raro incluso para organizaciones que se dedican a la perforación.

Si aún tiene la intención de evaluar el taponamiento realizado, puede solicitar el servicio de control de calidad de una de estas tres maneras:

• acústica, basada en golpear las paredes de la carcasa, seguido de procesamiento de datos por programas de computadora;
• radiológica cuando se mide con dispositivos de radio;
• térmica, basada en el principio de medir el calor liberado durante el endurecimiento del mortero de cemento.

En casa, puede utilizar el método térmico simplificado midiendo la temperatura en las paredes del pozo. Cuando alcanza la temperatura ambiente y baja 0.5-1.5 grados, entonces podemos hablar sobre la solidificación completa. Sin embargo, incluso después de esto, se recomienda esperar de 2 a 3 días y solo entonces poner en funcionamiento el pozo.

Una vez completada la prueba, la cabeza del pozo se limpia de la suspensión de cemento usando bastardos. Luego se realiza una prueba de fugas, para la cual se bombea agua a alta presión en la tubería del pozo durante 30 minutos. El criterio de estanqueidad será una caída de presión de aproximadamente 0.3-0.5 MPa. El pozo ahora está completamente listo para su uso.

La estanqueidad del taponamiento aumenta el débito del pozo, aumenta la vida útil de las cuerdas de la carcasa, protegiéndolas de la corrosión, así como la fuente de agua en sí.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

En los videos a continuación, estamos hablando de pozos en la industria del petróleo y el gas, pero el principio de la tecnología de producción es el mismo que para los acuíferos.

Procedimiento de cementación de una etapa:

Especificaciones de producción de cementación de manguito:

Características tecnológicas de la cementación en dos etapas:

La cementación es un proceso complejo que requiere el uso de equipos especializados. Sin embargo, esto no significa que sea imposible llevarlo a cabo usted mismo. Al elegir y preparar correctamente el mortero de rejuntado, utilizando el conjunto mínimo de agregados, es bastante posible hacer el trabajo usted mismo.

En cualquier caso, la operación del pozo sin cementar el pozo no será larga, y el costo de perforar una nueva fuente de agua No será menos.

Si después de estudiar el material aún tiene preguntas sobre cómo cementar adecuadamente el pozo después de la perforación, o si tiene un conocimiento valioso sobre este tema, deje sus comentarios en el bloque a continuación.