Métodos e tecnologias para cimentação de poços: como preparar e despejar argamassa de rejuntamento

Após a perfuração de um poço em solos arenosos soltos, inicia-se uma etapa destinada a fortalecer os tubos de revestimento. Ao mesmo tempo, o tronco deve ser protegido contra danos, águas subterrâneas agressivas, corrosão e outros fenômenos negativos. Este é um processo como cimentar poços.

Realizar trabalhos de cimentação por conta própria é bastante difícil, mas possível se você tiver conhecimento sobre a tecnologia do evento. Vamos falar sobre por que a cimentação é necessária e em que você deve prestar atenção ao executar o trabalho. Para maior clareza, o material contém fotos e vídeos temáticos.

Por que cimentar um poço?

A cimentação de poços é um processo que se segue imediatamente após a conclusão. operações de perfuração. O procedimento de cimentação consiste no fato de a pasta de cimento ser introduzida no anel ou anel (se o revestimento for colocado em um tubo de polietileno mais amplo), que endurece com o tempo, formando um furo de poço monolítico.

A argamassa de cimento, neste caso, é chamada de “rejuntamento”, e o processo em si é “entupido”. Um processo de engenharia complexo, chamado de tecnologia de cimentação de poços, requer certo conhecimento e equipamentos especiais.

Na maioria dos casos, as fontes de água podem ser manipuladas com suas próprias mãos, o que é muito mais barato do que atrair especialistas.

A cimentação de poços é um conjunto de medidas destinadas a fortalecer o espaço anular e o revestimento da pressão lateral destrutiva das rochas e do impacto das águas subterrâneas

A conexão adequada dos poços na água contribui para:

• garantir a força da estrutura do poço;
• proteção de poços de águas subterrâneas e altas águas;
• fortalecer a carcaça e protegê-la da corrosão;
• aumentar a vida útil da fonte de água;
• eliminação de grandes poros, vazios, lacunas através das quais partículas indesejadas podem entrar no aqüífero;
• deslocamento do fluido de perfuração com cimento, se o primeiro foi usado durante a perfuração.

A qualidade da água produzida e as características operacionais do poço dependerão do desempenho da cimentação. A cimentação também é feita para poços abandonados que não serão mais explorados.

Etapas de cimentação da fonte de água

Todo o processo de cimentação consiste em várias etapas, cada uma com suas próprias nuances:

1. Preparação da pasta de cimento para preencher o espaço anular.
2. Fornecimento de cimento preparado para o poço.
3. Injeção de argamassa de rejuntamento no espaço anular.
4. Período de endurecimento da argamassa de cimento.
5. Controle de qualidade de cimentação.

Cada estágio requer o uso de certas ferramentas e equipamentos especiais. Os cálculos dos materiais necessários são melhor realizados antes do início do rejuntamento, porque o processo de obstrução deve durar continuamente e se, por exemplo, você não tiver argamassa de cimento suficiente, isso afetará negativamente a qualidade da cimentação. Vamos considerar os estágios mais importantes com mais detalhes.

Em casos raros, os aqüíferos não precisam de cimentação, estamos falando de poços, cuja profundidade é toda em solos argilosos densos

Estágio número 1 - preparação do equipamento

Todo o trabalho em aquíferos de cimentação deve ser realizado estritamente de acordo com os requisitos técnicos, cuja violação resultará em cimentação de baixa qualidade.

Ao embarcar no entupimento do poço, você deve saber que este é um processo irreversível; é impossível corrigir qualquer coisa após o arquivamento da solução no espaço anular do poço, portanto, trabalhos preparatórios, ou seja, preparar o rejunte para cimentação e seleção de equipamentos, devem ser abordados da maneira mais responsável possível!

A maneira mais fácil e eficaz é alugar equipamentos em uma plataforma de veículo. Esse complexo será capaz de preparar uma argamassa de cimento e bombeá-la para um poço sob pressão, enquanto um poderoso motor de automóvel serve como fonte de energia para o equipamento.

Se não for possível usar unidades baseadas em um veículo especial, será necessário:

• misturador para a preparação de argamassa de cimento;
• bomba de alta pressão, bombeando a solução para o poço;
• cabeça de cimentação para injetar a solução no poço;
• bujões de enchimento (a quantidade depende do método de cimentação);
• vários equipamentos pequenos (mangueiras, tanques de medição).

Como mangueira, muitos especialistas recomendam o uso de uma mangueira flexível de incêndio em vez dos tubos de HDPE tradicionais com um diâmetro de 32 cm. É plano e passa perfeitamente para o espaço anular, proporcionando um fluxo de solução eficiente.

O equipamento para cimentação de poços é grande e requer uma poderosa fonte de energia, como compressor, gerador, acesso ininterrupto à rede elétrica

Etapa número 2 - preparação da solução

A pasta de cimento para cimentar o poço deve atender a vários requisitos e ter:

• altas propriedades adesivas com superfícies de qualquer tipo;
• alta resistência após a solidificação, resistência ao estresse mecânico;
• ductilidade e boa fluidez para preencher todas as fendas e vazios;
• neutralidade química em relação a camadas de solo obstruídas;
• resistência à erosão pelas águas subterrâneas;
• falta de retração durante o endurecimento.

Além disso, a solução deve ter tal consistência que possa ser entregue sem problemas ao poço e injetada. A solução deve ser bem lavada do equipamento, não deve ser quimicamente agressiva e ter um coeficiente de perda mínimo durante o transporte para o poço.

A pasta de cimento utilizada deve ter uma estrutura suficientemente líquida para bombear por equipamento de injeção e, ao mesmo tempo, ter características de alta resistência

O processo de preparação de uma argamassa de cimento para entupimento consiste em misturar uniformemente os componentes que a compõem, seguidos de despejo de água nela, com aditivos especiais previamente dissolvidos nela.

As soluções mais simples que você pode se preparar são:

1. Cimento Portland + areia de quartzo (1: 1) + aditivos especiais e água até obter a consistência desejada. Essa solução tem baixa densidade e sua preparação é difícil, porque a areia incluída na composição freqüentemente precipita e o uso de uma solução se torna impossível.
2. Cimento Portland + barita (1.1: 1) + aditivos especiais e água. A desvantagem desta solução é sua baixa resistência.
3. Cimento Portland + carga. Amianto (em solos arenosos), materiais fibrosos são usados ​​como carga.

Para a preparação de uma mistura cimentícia, é melhor usar o cimento Portland de rejunte, que é um tipo de cimento à base de silicato.

Esse cimento, é claro, é mais caro que o cimento Portland comum, mas suas características de resistência são muito mais altas que as do comum. A barita é um mineral pesado que aumenta a densidade da solução. Barita pode ser comprada em uma loja de ferragens que vende materiais de construção a granel.

Por aditivos especiais que fazem parte de argamassas cimentícias, entendemos várias substâncias que conferem propriedades especiais à solução.

Estes incluem:

• aceleradores de configuração cimento (cloreto de cálcio, carbonato de sódio, potássio), usado se a cimentação ocorrer a uma temperatura abaixo de +5 graus;
• retardadores de configuraçãousado para evitar o endurecimento rápido (são cloretos de cálcio ou sódio, nitrito de sódio, etc.);
• plastificantes para viscosidade ideal (modificadores de polímero);
• aditivos resistentes ao gelo (compostos de organossilício acoplados a plastificantes);
• aditivos absorventes de umidade (substâncias obtidas de compostos pertencentes aos grupos de açúcar, ácido cítrico, tartárico e tetraoxiadídico), etc.

Aditivos especiais são misturados em água, que é posteriormente usada para a preparação da pasta de cimento. Misture a solução usando máquinas especiais - misturadores. Às vezes, o amassamento manual é permitido, mas requer alguma habilidade e muito trabalho.

A pedra de cimento formada durante o endurecimento do cimento Portland possui propriedades de alta resistência, suporta cargas, efeitos mecânicos e físicos.

Estágio número 3 - despejando a solução no poço

Os principais métodos de cimentação de poços são:

• contínuo ou estágio único;
• duas etapas;
• manguito;
• o oposto

Todos os métodos de cimentação de poços de água são baseados em um princípio - bombeamento de rejunte no espaço anular. Ao mesmo tempo, a escolha da tecnologia de cimentação depende de condições específicas: tipo de solo, profundidade do poço, material de revestimento, condições climáticas e hidrogeológicas da área.

A tecnologia selecionada de conexão de poço na água deve fornecer:

• encher a solução com todo o alinhamento do poço em toda a profundidade;
• desloque completamente o fluido de lavagem (se houver);
• criação de pedra de cimento de alta resistência resistente a influências físicas, mecânicas e químicas;
• alta taxa de aderência com as paredes do solo do poço, tubos de revestimento.

Para poços profundos, cimentação segmentar é usada, ou seja, nem todo o caule do poço é cimentado de uma só vez, mas apenas seus segmentos individuais.

Esse processo é muito complexo e a prática mostra que é quase impossível fazer você mesmo. Portanto, consideramos com mais detalhes a tecnologia de cimentação de um e dois estágios e do manguito.

Cimentação de uma etapa ou contínua

Este método é mais frequentemente usado para cimentar aqüíferos domésticos. Durante sua implementação, a solução cimentícia é bombeada para o espaço anular.

A solução é bombeada sob pressão usando equipamentos instalados na plataforma de um veículo especial ou estacionário próximo ao poço. A argamassa de cimento, sob seu próprio peso, move-se para a base do “sapato” do invólucro, preenchendo todas as cavidades anulares.

O trabalho de cimentação de estágio único é realizado em um ciclo sem interrupções; portanto, é necessário cuidar de uma quantidade suficiente de argamassa de rejuntamento

Antes de iniciar a cimentação bem corandoe então o plugue inferior é introduzido, que atuará como um limitador. A bomba de concreto é ligada e a solução de entupimento começa a bombear, sob a influência da qual a cortiça é abaixada até atingir o “sapato” da carcaça.

Após a injeção da argamassa, o bujão superior é instalado e a mistura de cimento começa a compactar até que o bujão superior encoste no de baixo. Isso significa que a solução preencheu todo o espaço anular. A compactação é realizada por meio de um vibropress, bombeando a argamassa com uma bomba de concreto.

O poço cimentado é deixado em repouso por 36-48 horas para solidificação completa da solução. Este método é adequado apenas para poços rasos e bem formados. A desvantagem desse método é a incapacidade de rastrear o momento em que a pasta de cimento atingiu o fundo do poço.

Sistema de ferragem de duas etapas

Este método de cimentação foi desenvolvido para poços da indústria de petróleo. Devido ao fato de exigir o uso de equipamentos industriais sérios (uma poderosa bomba de concreto), ele não é frequentemente usado na construção de poços. A cimentação em dois estágios é usada nos seguintes casos:

• a argamassa de cimento endurece tão rapidamente que a cimentação não pode ser concluída em um ciclo;
• quando você deseja destacar duas seções no espaço anular, separadas por uma distância significativa;
• com uma grande profundidade do poço, quando é impossível realizar o trabalho em um ciclo.

Em outros casos, o uso de um método de dois estágios é impraticável devido à duração do processo e aos indicadores econômicos.

A cimentação em dois estágios é mais demorada, pois o segundo estágio começa após a solidificação da pasta de cimento do primeiro estágio

O princípio da cimentação em dois estágios é baseado no fato de que o cimento é bombeado para o espaço anular em dois estágios.

A primeira porção da argamassa é carregada e espremida.O plugue inferior é abaixado e, pela ação da solução, o plugue cai no fundo. A segunda porção da solução é bombeada em 12-36 horas, após o endurecimento final da primeira porção.

Na prática de perfuração profunda de poços artesianos na presença de camadas absorventes na parte superior da seção geológica e em outros casos, a cimentação em dois estágios é usada

O uso do método do manguito

Este método de cimentação é usado se apenas o topo do poço precisar ser reforçado. Nesse caso, a tarefa inicial será determinar o nível em que a cimentação será realizada.

O nível é observado na caixa, instalando um manguito especial. A parte inferior do alinhamento é protegida de forma confiável pelo manguito contra a penetração da solução de entupimento.

A solução é bombeada exatamente da mesma maneira que na cimentação de estágio único. Um método de manguito é usado se a parte superior do poço estiver localizada em solos arenosos e a parte inferior estiver em solos argilosos. Isso é raro o suficiente, portanto, esse método não encontrou aplicação ampla.

Processo de formação de pedra de cimento

O processo de formação da pedra de cimento começa imediatamente após a injeção da solução de entupimento e dura de 12 a 36 horas. Os principais fatores que afetam a duração da solidificação da argamassa para o estado da pedra de cimento:

• propriedades dos componentes que compõem a solução;
• solo, material de revestimento;
• condições hidrogeológicas e climáticas no local;
• densidade da injeção, implementação correta do processo de entupimento.

Durante o período de solidificação, é necessário deixar o poço em repouso. É proibido o uso de cabos, barras de apoio, fios para avaliar a qualidade da cimentação, isso pode prejudicar a integridade da pedra de cimento resultante.

Se você não souber quanto tempo leva para a argamassa de cimento endurecer completamente, aguarde três dias e continue com as medidas de controle.

Avaliação da qualidade de cimentação

Vale ressaltar: apesar de a avaliação da qualidade da cimentação de aqüíferos ser uma etapa muito importante, é impossível conduzi-la por conta própria.

Para sua implementação, é necessário equipamento especial de laboratório, o que é muito raro, mesmo para as organizações envolvidas na perfuração.

Se você ainda pretende avaliar a obstrução realizada, pode solicitar o serviço de controle de qualidade de uma das três maneiras:

• acústico, baseado em batidas nas paredes da caixa, seguido pelo processamento dos dados por programas de computador;
• radiológico ao medir com dispositivos de rádio;
• térmica, com base no princípio de medir o calor liberado durante o endurecimento da argamassa de cimento.

Em casa, você pode usar o método térmico simplificado medindo a temperatura nas paredes do poço. Quando atinge a temperatura do ar ambiente e fica 0,5-1,5 graus mais baixo, podemos falar sobre solidificação completa. No entanto, mesmo depois disso, recomenda-se esperar 2-3 dias e só então colocar o poço em operação.

Após a conclusão do teste, a cabeça do poço é limpa da pasta de cimento usando bastardos. Em seguida, é realizado um teste de vazamento, no qual a água de alta pressão é bombeada para o tubo do poço por 30 minutos. O critério de estanqueidade será uma queda de pressão de cerca de 0,3-0,5 MPa. O poço está agora totalmente pronto para uso.

O aperto do entupimento aumenta o débito do poço, aumenta a vida útil das cordas da carcaça, protegendo-as da corrosão, bem como da própria fonte de água

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Nos vídeos abaixo, estamos falando de poços na indústria de petróleo e gás, mas o princípio da tecnologia de produção é o mesmo dos aqüíferos.

Procedimento de cimentação de estágio único:

Especificação da produção de cimentação por braçadeira:

Características tecnológicas da cimentação em dois estágios:

A cimentação é um processo complexo que requer o uso de equipamentos especializados. No entanto, isso não significa que é impossível conduzi-lo você mesmo. Ao escolher e preparar corretamente a argamassa de rejuntamento, usando o conjunto mínimo de agregados, é bem possível lidar com o trabalho.

Em qualquer caso, a operação do poço sem cimentá-lo não será longa, e o custo de perfurar uma nova fonte de água não será menos.

Se, depois de estudar o material, você ainda tiver dúvidas sobre como cimentar adequadamente o poço após a perfuração, ou tiver conhecimentos valiosos sobre esse assunto, deixe seus comentários no bloco abaixo.