Metodi e tecnologie per cementare i pozzi: come preparare e versare la malta da stuccatura

Dopo aver perforato un pozzo in terreni sabbiosi sciolti, inizia una fase volta a rafforzare i tubi dell'involucro. Allo stesso tempo, il tronco dovrebbe essere protetto da danni, acque sotterranee aggressive, corrosione e altri fenomeni negativi. Questo è un processo come cementare pozzi.

Effettuare lavori di cementazione da soli è piuttosto difficile, ma possibile se si dispone di conoscenze sulla tecnologia dell'evento. Ti diremo perché è necessaria la cementazione e a cosa devi prestare attenzione durante l'esecuzione del lavoro. Per chiarezza, il materiale contiene foto e video tematici.

Perché cementare un pozzo?

Anche la cementazione è un processo che segue immediatamente dopo il completamento. operazioni di perforazione. La procedura di cementazione consiste nel fatto che la sospensione di cemento viene introdotta nell'anulare o nell'anulare (se l'involucro è a sua volta collocato in un tubo di polietilene più largo), che si indurisce nel tempo, formando un foro monolitico.

La malta cementizia in questo caso è chiamata "stuccatura" e il processo stesso è "intasamento". Un complesso processo di ingegneria, chiamato tecnologia ben cementante, richiede determinate conoscenze e attrezzature speciali.

Nella maggior parte dei casi, le fonti d'acqua possono essere compresse con le tue mani, il che è molto più economico di attrarre specialisti.

Bene cementare è un insieme di misure volte a rafforzare l'anello e l'involucro dalla pressione laterale distruttiva delle rocce e l'impatto delle acque sotterranee

L'inserimento corretto dei pozzi nell'acqua contribuisce a:

• assicurare la forza della struttura del pozzo;
• buona protezione dalle acque sotterranee e alte;
• rafforzare l'involucro e proteggerlo dalla corrosione;
• aumentare la vita della fonte d'acqua;
• eliminazione di grandi pori, vuoti, lacune attraverso le quali particelle indesiderate possono entrare nella falda acquifera;
• spostamento del fluido di perforazione con cemento, se il primo è stato utilizzato durante la perforazione.

La qualità dell'acqua prodotta e le caratteristiche operative del pozzo dipenderanno dal modo in cui viene eseguita la cementazione. Il cemento viene anche eseguito per pozzi abbandonati che non saranno più sfruttati.

Fasi di cementazione alla fonte d'acqua

L'intero processo di cementazione consiste in diverse fasi, ognuna delle quali ha le sue sfumature:

1. Preparazione della sospensione di cemento per riempire l'anello.
2. Fornitura di cemento preparato al pozzo.
3. Iniezione di malta cementizia nell'anello.
4. Periodo di indurimento della malta cementizia.
5. Controllo di qualità della cementazione.

Ogni fase richiede l'uso di determinati strumenti e attrezzature speciali. I calcoli dei materiali necessari vengono eseguiti meglio prima dell'inizio della stuccatura, perché il processo di otturazione dovrebbe durare continuamente e se, ad esempio, non si dispone di malta cementizia sufficiente, ciò influirà negativamente sulla qualità della cementazione. Considereremo le fasi più importanti in modo più dettagliato.

In rari casi, le falde acquifere non necessitano di cementazione, stiamo parlando di pozzi, la cui intera profondità passa in terreni densi di argilla

Fase numero 1: preparazione dell'attrezzatura

Tutti i lavori di cementazione delle falde acquifere devono essere eseguiti rigorosamente in conformità con i requisiti tecnici, la cui violazione comporterà una cementazione di scarsa qualità.

Quando si inizia a tappare bene, è necessario sapere che si tratta di un processo irreversibile; è impossibile fissare qualcosa dopo l'archiviazione della soluzione nell'anello del pozzo, quindi, i lavori preparatori, cioè la preparazione della malta per la cementazione e la selezione delle attrezzature, devono essere affrontati nel modo più responsabile possibile!

Il modo più semplice ed efficace è noleggiare l'attrezzatura su una piattaforma del veicolo. Un tale complesso sarà in grado di preparare una malta cementizia e pomparla in un pozzo sotto pressione, mentre un potente motore automobilistico funge da fonte di energia per l'attrezzatura.

Se non è possibile utilizzare unità basate su un veicolo speciale, sarà necessario:

• miscelatore per la preparazione di malta cementizia;
• pompa ad alta pressione, pompando la soluzione al pozzo;
• testa di cementazione per iniettare la soluzione nel pozzetto;
• tappi di riempimento (la quantità dipende dal metodo di cementazione);
• varie piccole attrezzature (tubi, serbatoi di misurazione).

Come tubo flessibile, molti esperti raccomandano di utilizzare una manichetta antincendio flessibile anziché i tradizionali tubi in HDPE con un diametro di 32 cm. È piatto e passa perfettamente nell'anello, fornendo un flusso di soluzione efficiente.

Le attrezzature per cementare i pozzi sono grandi e richiedono una potente fonte di energia, come un compressore, un generatore, un accesso ininterrotto alla rete

Fase numero 2: preparazione della soluzione

Il liquame di cemento per cementare il pozzo deve soddisfare una serie di requisiti e avere:

• elevate proprietà adesive con superfici di qualsiasi tipo;
• elevata resistenza dopo solidificazione, resistenza alle sollecitazioni meccaniche;
• duttilità e buona fluidità per riempire tutte le crepe e vuoti;
• neutralità chimica rispetto agli strati di terreno tappati;
• resistenza all'erosione delle acque sotterranee;
• mancanza di restringimento durante l'indurimento.

Inoltre, la soluzione deve avere una coerenza tale da poter essere consegnata senza problemi al pozzo e iniettata. La soluzione deve essere ben lavata dall'apparecchiatura, non essere chimicamente aggressiva contro di essa e avere un coefficiente di perdita minimo durante il trasporto al pozzo.

La sospensione di cemento utilizzata deve avere una struttura sufficientemente liquida per il pompaggio da parte delle apparecchiature di iniezione e allo stesso tempo avere caratteristiche di elevata resistenza

Il processo di preparazione di una malta cementizia da tappare consiste nel miscelare uniformemente i componenti che lo compongono, seguito da versamento di acqua in esso, con additivi speciali precedentemente disciolti in esso.

Le soluzioni più semplici che puoi preparare sono:

1. Cemento Portland + sabbia di quarzo (1: 1) + additivi speciali e acqua fino ad ottenere la consistenza desiderata. Tale soluzione ha una bassa densità e la sua preparazione è difficile, perché la sabbia inclusa nella composizione precipita spesso e l'uso di una soluzione diventa impossibile.
2. Cemento Portland + barite (1.1: 1) + additivi speciali e acqua. Lo svantaggio di questa soluzione è la sua bassa resistenza.
3. Cemento Portland + stucco. Amianto (su terreni sabbiosi), materiali fibrosi vengono utilizzati come riempitivo.

Per la preparazione di una miscela cementizia, è meglio utilizzare stuccatura del cemento Portland, che è un tipo di cemento a base di silicati.

Tale cemento, ovviamente, è più costoso del normale cemento Portland, ma le sue caratteristiche di resistenza sono molto più elevate di quelle ordinarie. La barite è un minerale pesante che aumenta la densità della soluzione. La barite può essere acquistata presso un negozio di ferramenta che vende materiali da costruzione sfusi.

Con additivi speciali che fanno parte di malte cementizie, comprendiamo varie sostanze che conferiscono alla soluzione proprietà speciali.

Questi includono:

• acceleratori di regolazione cemento (cloruro di calcio, carbonato di sodio, cloruro di potassio), usato se la cementazione avviene ad una temperatura inferiore a +5 gradi;
• rallentatoriusato per prevenire l'indurimento rapido (si tratta di cloruri di calcio o di sodio, nitrito di sodio, ecc.);
• plastificanti per una viscosità ottimale (modificatori di polimeri);
• additivi resistenti al gelo (composti organosiliconici, accoppiati a plastificanti);
• additivi che assorbono l'umidità (sostanze ottenute da composti appartenenti ai gruppi di zucchero, acido citrico, tartarico e tetraossiaadipico), ecc.

Gli additivi speciali vengono miscelati in acqua, che viene successivamente utilizzata per la preparazione della malta da stuccatura. Mescola la soluzione usando macchine speciali - miscelatori. A volte è consentito l'impastare manualmente, ma richiede un po 'di abilità e molta fatica.

La pietra cementizia formata durante l'indurimento del cemento Portland ha proprietà ad alta resistenza, resiste a carichi, effetti meccanici e fisici.

Fase numero 3: versare la soluzione nel pozzetto

I principali metodi di cementazione dei pozzi sono:

• continuo o a singolo stadio;
• a due stadi;
• labbro;
• il contrario.

Tutti i metodi per cementare i pozzi d'acqua si basano su un principio: pompare la malta nell'anello. Allo stesso tempo, la scelta della tecnologia di cementazione dipende da condizioni specifiche: tipo di terreno, pozzo profondo, materiale dell'involucro, condizioni climatiche e idrogeologiche dell'area.

La tecnologia selezionata per collegare bene l'acqua dovrebbe fornire:

• riempire la soluzione con l'intero allineamento dei pozzi a tutta la profondità;
• spostare completamente il fluido di lavaggio (se presente);
• creazione di pietre cementizie ad alta resistenza resistenti alle influenze fisiche, meccaniche e chimiche;
• alto tasso di adesione con le pareti del terreno del pozzo, tubi di rivestimento.

Per pozzi profondi viene utilizzata la cementazione segmentaria, ad es. non l'intero gambo del pozzo viene cementato contemporaneamente, ma solo i suoi singoli segmenti.

Questo processo è molto complesso e la pratica dimostra che è quasi impossibile farlo da soli. Pertanto, consideriamo più in dettaglio la tecnologia della cementazione a uno e due stadi e del bracciale.

Cementazione a uno stadio o continua

Questo metodo viene spesso utilizzato per cementare le falde acquifere domestiche. Durante la sua attuazione, la soluzione cementizia viene pompata nell'anello.

La soluzione viene pompata sotto pressione utilizzando un'apparecchiatura installata sulla piattaforma di un veicolo speciale o ferma vicino al pozzo. La malta cementizia, sotto il suo stesso peso, si sposta sulla base della "scarpa" dell'involucro, riempiendo tutte le cavità anulari.

Il lavoro sulla cementazione a singolo stadio viene eseguito in un singolo ciclo senza interruzioni, quindi è necessario prendersi cura di una quantità sufficiente di malta

Prima di iniziare la cementazione ben arrossatoe quindi viene introdotta la spina inferiore, che fungerà da limitatore. La pompa per calcestruzzo viene accesa e la soluzione di intasamento inizia a pompare, sotto l'influenza della quale il tappo viene abbassato fino a raggiungere la "scarpa" dell'involucro.

Dopo l'iniezione della malta, viene installato il tappo superiore e la miscela di cemento inizia a compattarsi fino a quando il tappo superiore non poggia su quello inferiore. Ciò significa che la soluzione ha riempito l'intero annulus. La compattazione viene effettuata per mezzo di un vibratore pompando la malta con una pompa per calcestruzzo.

Il pozzo cementato viene lasciato a riposo per 36-48 ore per una completa solidificazione della soluzione. Questo metodo è adatto solo per pozzi poco profondi e ben formati. Lo svantaggio di questo metodo è l'incapacità di seguire il momento in cui la sospensione di cemento ha raggiunto il fondo del pozzo.

Sistema di adescamento a due stadi

Questo metodo di cementazione è stato sviluppato per i pozzi dell'industria petrolifera. A causa del fatto che richiede l'uso di attrezzature industriali serie (una potente pompa per calcestruzzo), non viene spesso utilizzato nella costruzione di pozzi. La cementazione a due stadi viene utilizzata nei seguenti casi:

• la malta cementizia si fissa così velocemente che la cementazione non può essere completata in un ciclo;
• quando si desidera evidenziare due sezioni nell'anello, che sono separate da una distanza significativa;
• con una grande profondità del pozzo, quando è impossibile eseguire lavori in un ciclo.

In altri casi, l'uso di un metodo in due fasi è impraticabile a causa della lunghezza del processo e degli indicatori economici.

La cementazione a due stadi è più lunga nel tempo, poiché il secondo stadio inizia dopo la solidificazione della sospensione di cemento del primo stadio

Il principio della cementazione a due stadi si basa sul fatto che il cemento viene pompato nell'anulus in due stadi.

La prima parte della malta viene caricata e spremuta.La spina inferiore viene abbassata, che, per azione della soluzione, la spina scende sul fondo. La seconda porzione della soluzione viene pompata in 12-36 ore, dopo l'indurimento finale della prima porzione.

Nella pratica della perforazione profonda di pozzi artesiani in presenza di formazioni assorbenti nella parte superiore della sezione geologica e in altri casi, viene utilizzata la cementazione a due stadi

L'uso del metodo del bracciale

Questo metodo di cementazione viene utilizzato se è necessario rafforzare solo la parte superiore del pozzo. In questo caso, il compito iniziale sarà quello di determinare il livello al quale verrà eseguita la cementazione.

Il livello è indicato sull'involucro installando un bracciale speciale. La parte inferiore dell'allineamento è protetta in modo affidabile dal bracciale dalla penetrazione della soluzione tappante.

La soluzione viene pompata esattamente allo stesso modo della cementazione monostadio. Un metodo a bracciale viene utilizzato se la parte superiore del pozzo si trova su terreni sabbiosi e la parte inferiore su terreni argillosi. Questo è abbastanza raro, quindi questo metodo non ha trovato ampia applicazione.

Processo di formazione di calcoli cementizi

Il processo di formazione della pietra cementizia inizia immediatamente dopo l'iniezione della soluzione di tappatura e dura dalle 12 alle 36 ore. I principali fattori che influenzano la durata della solidificazione della malta allo stato della pietra cementizia:

• proprietà dei componenti che compongono la soluzione;
• terreno, materiale di rivestimento;
• condizioni idrogeologiche e climatiche sul sito;
• densità di iniezione, corretta attuazione del processo di otturazione.

Durante il periodo di solidificazione, è necessario lasciare il pozzo a riposo. È vietato utilizzare cavi, piede di porco, filo metallico per valutare la qualità della cementazione, come ciò potrebbe compromettere l'integrità della pietra cementizia risultante.

Se non sai quanto tempo impiega la malta cementizia a posarsi completamente, attendi tre giorni e procedi con le misure di controllo.

Valutazione della qualità del cemento

Vale la pena notare: nonostante il fatto che valutare la qualità della cementazione delle falde acquifere sia una fase molto importante, è impossibile condurla da soli.

Per la sua implementazione, sono necessarie attrezzature di laboratorio speciali, il che è molto raro anche per le organizzazioni impegnate nella perforazione.

Se si intende ancora valutare il collegamento eseguito, è possibile ordinare il servizio di controllo qualità in uno dei tre modi seguenti:

• acustico, basato sul tocco delle pareti dell'involucro, seguito dall'elaborazione dei dati mediante programmi per computer;
• radiologico quando si misura con dispositivi radio;
• termico, basato sul principio di misurazione del calore rilasciato durante l'indurimento della malta cementizia.

A casa, è possibile utilizzare il metodo termico semplificato misurando la temperatura alle pareti del pozzo. Quando raggiunge la temperatura dell'aria ambiente e scende di 0,5-1,5 gradi, allora possiamo parlare di solidificazione completa. Tuttavia, anche dopo questo, si consiglia di attendere 2-3 giorni e solo successivamente mettere in funzione il pozzo.

Al termine del test, la testa del pozzo viene pulita dalla sospensione di cemento mediante sessola. Quindi viene eseguito un test di tenuta, per il quale l'acqua ad alta pressione viene pompata nel tubo del pozzo per 30 minuti. Il criterio di tenuta sarà una caduta di pressione di circa 0,3-0,5 MPa. Il pozzo è ora completamente pronto per l'uso.

La tenuta dei tappi aumenta il debito del pozzo, aumenta la durata delle stringhe dell'involucro, proteggendole dalla corrosione e dalla fonte d'acqua stessa

Conclusioni e video utili sull'argomento

Nei video seguenti, stiamo parlando di pozzi nell'industria petrolifera e del gas, ma il principio della tecnologia di produzione è lo stesso di quello delle falde acquifere.

Procedura di cementazione monostadio:

Specifiche di produzione di cementatura per bracciale:

Caratteristiche tecnologiche della cementazione a due stadi:

Il cemento è un processo complesso che richiede l'uso di attrezzature specializzate. Tuttavia, ciò non significa che sia impossibile condurlo da soli. Scegliendo e preparando correttamente la malta da stuccatura, utilizzando il set minimo di aggregati, è del tutto possibile affrontare il lavoro da soli.

In ogni caso, il funzionamento del pozzo senza cementare il pozzo non sarà lungo e il costo di perforazione di una nuova fonte d'acqua non sarà inferiore.

Se dopo aver studiato il materiale hai ancora domande su come cementare correttamente il pozzo dopo la perforazione, o hai conoscenze preziose su questo problema, lascia i tuoi commenti nel blocco qui sotto.