Metodi e tecnologie per cementare i pozzi: come preparare e versare la boiacca di cemento

Dopo la perforazione di un pozzo in terreni sciolti e sabbiosi, inizia una fase finalizzata al rinforzo delle tubazioni di rivestimento.Allo stesso tempo, il tronco dovrebbe essere protetto da danni, effetti aggressivi delle falde acquifere, corrosione e altri fenomeni negativi. Stiamo parlando di un processo come la cementazione dei pozzi.

Eseguire da soli i lavori di cementazione è piuttosto difficile, ma è possibile se si ha conoscenza delle tecnologie per la realizzazione dell'evento. Ti diremo perché devi eseguire la cementazione e a cosa devi prestare attenzione quando esegui il lavoro. Per chiarezza, il materiale contiene foto e video tematici.

Perché cementare un pozzo?

La cementazione del pozzo è un processo che segue immediatamente dopo il completamento operazioni di perforazione. La procedura di cementazione consiste nell'introdurre nell'anello o nell'anulus (se il tubo rivestimento è inserito in un tubo di polietilene più largo) una soluzione di cemento che si indurisce nel tempo, formando un pozzo monolitico.

La malta cementizia in questo caso si chiama “tamponamento”, e il processo stesso si chiama “tamponamento”. Un processo ingegneristico complesso chiamato tecnologia di cementazione dei pozzi richiede determinate conoscenze e attrezzature speciali.

Nella maggior parte dei casi, le fonti d'acqua possono essere collegate con le proprie mani, il che è molto più economico rispetto all'assunzione di specialisti.

La cementazione dei pozzi è un insieme di misure volte a rafforzare l'anello e l'involucro dalla pressione laterale distruttiva delle rocce e dagli effetti delle acque sotterranee

La corretta otturazione dei pozzi d'acqua contribuisce a:

• garantire la resistenza della struttura del pozzo;
• proteggere il pozzo dalle acque sotterranee e superficiali;
• rafforzare il tubo dell'involucro e proteggerlo dalla corrosione;
• aumentare la durata della fonte d'acqua;
• eliminazione di pori di grandi dimensioni, vuoti, spazi attraverso i quali particelle indesiderate possono entrare nella falda acquifera;
• spostamento del fango di perforazione da parte del cemento, se il primo è stato utilizzato durante la perforazione.

Dalla qualità dell'acqua prodotta e dalle caratteristiche operative del pozzo dipenderà dalla qualità della cementazione. Si effettuano cementature anche per pozzi abbandonati che non saranno più operativi.

Fasi di cementazione di una fonte d'acqua

L'intero processo di cementazione è composto da diverse fasi, ognuna delle quali ha le sue sfumature:

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

Ogni fase richiede l'uso di determinati strumenti e attrezzature speciali. È meglio effettuare i calcoli dei materiali richiesti prima di iniziare i lavori di stuccatura, perché Il processo di tamponamento deve durare continuamente e se, ad esempio, non si dispone di sufficiente malta cementizia, ciò influirà negativamente sulla qualità della cementazione. Vediamo più nel dettaglio le fasi più importanti.

In rari casi i pozzi acquiferi non necessitano di cementazione; parliamo di pozzi la cui intera profondità scorre in terreni densi argillosi

Fase n. 1: preparazione dell'attrezzatura

Tutti i lavori di cementazione dei pozzi acquiferi devono essere eseguiti rigorosamente in conformità con i requisiti tecnici, la cui violazione comporterà una cementazione di scarsa qualità.

Quando si inizia a tappare un pozzo, è necessario sapere che si tratta di un processo irreversibile; è impossibile correggere nulla dopo che la soluzione ha iniziato ad essere fornita nell'anello del pozzo, quindi il lavoro preparatorio, vale a dire la preparazione di una soluzione per la cementazione e la scelta dell'attrezzatura devono essere affrontate nel modo più responsabile possibile!

Il modo più semplice ed efficace è noleggiare l'attrezzatura su una piattaforma per veicoli. Un tale complesso sarà in grado di preparare una soluzione di cemento e pomparla in un pozzo sotto pressione, mentre la fonte di energia per il funzionamento dell'attrezzatura è un potente motore di automobile.

Se non è possibile utilizzare unità basate su un veicolo speciale, avrai bisogno di:

• mescolatore per la preparazione di malte cementizie;
• una pompa ad alta pressione che pompa la soluzione nel pozzo;
• testa di cementazione per il pompaggio della soluzione nel pozzo;
• tappi di riempimento (la quantità dipende dal metodo di cementazione);
• piccole attrezzature varie (tubi flessibili, contenitori di misurazione).

Come manichetta, molti esperti consigliano di utilizzare una manichetta antincendio flessibile al posto dei tradizionali tubi in HDPE con un diametro di 32 cm. È piatto e si adatta perfettamente allo spazio intertubo, garantendo un'efficiente fornitura di soluzione.

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

Fase n. 2: preparazione della soluzione

La sospensione di cemento per cementare un pozzo deve soddisfare una serie di requisiti e avere:

• elevate proprietà adesive con superfici di qualsiasi tipo;
• elevata resistenza dopo l'indurimento, resistenza alle sollecitazioni meccaniche;
• plasticità e buona fluidità per riempire tutte le crepe e i vuoti;
• neutralità chimica rispetto agli strati di terreno tamponati;
• resistenza all'erosione da parte delle falde acquifere;
• nessun ritiro durante l'indurimento.

Inoltre, la soluzione deve avere una consistenza tale da poter essere facilmente consegnata al pozzo e iniettata. La soluzione deve essere facilmente lavabile dall'apparecchiatura, non essere chimicamente aggressiva nei suoi confronti e avere un coefficiente di perdita minimo durante il trasporto al pozzo.

La soluzione di stuccatura utilizzata deve avere una struttura sufficientemente liquida per il pompaggio con apparecchiature di iniezione e allo stesso tempo avere caratteristiche di elevata resistenza

Il procedimento di preparazione della malta cementizia per il tamponamento consiste nel miscelare uniformemente i componenti compresi nella sua composizione, seguito dal colare al suo interno acqua con appositi additivi precedentemente disciolti in essa.

Le soluzioni più semplici che puoi preparare da solo sono:

1. Cemento Portland + sabbia di quarzo (1:1) + additivi speciali e acqua fino ad ottenere la consistenza desiderata. Questa soluzione ha una bassa densità e la sua preparazione è difficile perché la sabbia inclusa nella composizione spesso precipita e l'utilizzo della 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 + riempitivo. Come riempitivi vengono utilizzati amianto (su terreni sabbiosi) e materiali fibrosi.

Per preparare l'impasto cementizio è preferibile utilizzare il 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 del cemento normale. La barite è un minerale pesante che aumenta la densità della soluzione. Puoi acquistare la barite in un negozio di ferramenta che vende materiali da costruzione sfusi.

Per additivi speciali inclusi nelle soluzioni cementizie si intendono varie sostanze che conferiscono alla soluzione proprietà speciali.

Questi includono:

• impostazione degli acceleratori cemento (cloruro di calcio, carbonato di sodio, potassa), utilizzato se la cementazione avviene a temperature inferiori a +5 gradi;
• ritardanti, utilizzato per prevenire un rapido indurimento (si tratta di cloruri di calcio o di sodio, nitrito di sodio, ecc.);
• plastificanti ottenere una viscosità ottimale (modificatori dei polimeri);
• additivi antigelo (composti organosilicici accoppiati con plastificanti);
• additivi essiccanti (sostanze ottenute da composti appartenenti ai gruppi degli zuccheri, degli acidi citrico, tartarico e tetraossiadipico), ecc.

Speciali additivi vengono miscelati nell'acqua, che viene successivamente utilizzata per preparare la boiacca cementizia. La soluzione viene miscelata utilizzando macchine speciali: miscelatori. A volte è consentito l'impasto manuale, ma richiede una certa abilità e molto lavoro.

La pietra cementizia formata durante l'indurimento del cemento Portland ha proprietà di elevata resistenza e può sopportare carichi, sollecitazioni meccaniche e fisiche.

Fase n. 3: versare la soluzione nel pozzo

I principali metodi di cementazione dei pozzi sono:

• stadio continuo o singolo;
• due stadi;
• polsino;
• l'opposto.

Tutti i metodi di cementazione dei pozzi d'acqua si basano su un principio: pompare la sospensione di cemento nell'anello. Allo stesso tempo, la scelta della tecnologia di cementazione dipende da condizioni specifiche: tipo di terreno, profondità del pozzo, materiale del tubo di rivestimento, condizioni climatiche e idrogeologiche dell'area.

La tecnologia di chiusura del pozzo d’acqua selezionata dovrebbe garantire:

• riempire l'intera sezione del pozzo con la soluzione fino all'intera profondità;
• spostare completamente il liquido di lavaggio (se presente);
• creazione di pietra cementizia ad alta resistenza, resistente agli effetti fisici, meccanici e chimici;
• elevato tasso di adesione alle pareti del terreno del pozzo e dei tubi di rivestimento.

Per i pozzi profondi viene utilizzata la cementazione segmentale, ad es. Non viene cementata tutta la sezione del pozzo in una volta, ma solo i suoi singoli segmenti.

Questo processo è molto complesso e la pratica dimostra che è quasi impossibile farlo da soli. Pertanto, daremo uno sguardo più da vicino alla tecnologia della cementazione a uno e due stadi e delle maniche.

Cementazione in una sola fase o continua

Questo metodo viene spesso utilizzato per cementare i pozzi acquiferi domestici. Durante la sua attuazione, la soluzione cementante viene pompata nell'anello.

La soluzione viene pompata sotto pressione utilizzando un'attrezzatura installata sulla piattaforma di un veicolo speciale o permanentemente vicino al pozzo. La soluzione cementante, sotto il proprio peso, si sposta sulla “scarpa” di base dell'involucro, riempiendo tutte le cavità anulari.

I lavori di cementazione in una sola fase vengono eseguiti in un ciclo senza interruzioni, quindi è necessario prendersi cura di una quantità sufficiente di boiacca di cemento

Prima di iniziare il lavoro di cementazione, viene eseguito bene la pulizia, quindi viene inserito un tappo inferiore che fungerà da limitatore. La pompa per calcestruzzo viene accesa e inizia il pompaggio della soluzione di riempimento, sotto l'influenza della quale il tappo viene abbassato fino a raggiungere la “scarpa” dell'involucro.

Dopo aver pompato la soluzione, viene installato il tappo superiore e inizia la compattazione della miscela cementizia finché il tappo superiore non appoggia su quello inferiore. Ciò significherà che la soluzione ha riempito l'intero anello. La compattazione viene effettuata utilizzando una pressa vibrante utilizzando una pompa per calcestruzzo per pompare la soluzione.

Il pozzetto cementato viene lasciato in pace per 36-48 ore affinché la soluzione si indurisca completamente. Questo metodo è adatto solo per pozzi poco profondi e di forma uniforme. Lo svantaggio di questo metodo è l'incapacità di tracciare il momento in cui la sospensione di cemento ha raggiunto il punto inferiore dell'allineamento del pozzo.

Sistema di riempimento a due stadi

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

• la presa della malta cementizia è così rapida che la cementazione non può essere completata in un solo ciclo;
• quando è necessario selezionare due sezioni dell'anello che sono separate da una distanza significativa;
• a grande profondità del pozzo, quando è impossibile eseguire il lavoro in un ciclo.

In altri casi, l’utilizzo di un metodo in due fasi è poco pratico a causa della durata del processo e degli indicatori economici.

La cementazione in due fasi richiede più tempo, poiché la seconda fase inizia dopo che la boiacca cementizia della prima fase si è completamente indurita

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

La prima porzione di boiacca cementizia viene caricata e pressata. Il tappo inferiore viene abbassato e, grazie all'azione della soluzione, il tappo affonda sul fondo. La seconda porzione della soluzione viene pompata 12-36 ore dopo che la prima porzione si è completamente indurita.

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

Applicazione del metodo del polsino

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

Il livello viene segnalato lungo la carcassa installando un apposito collare. La parte inferiore della valvola è protetta in modo affidabile da un bracciale contro la penetrazione della soluzione di ostruzione.

La soluzione viene pompata esattamente nello stesso modo della cementazione in una sola fase. Il metodo del polsino viene utilizzato se la parte superiore del pozzo si trova su terreni sabbiosi e la parte inferiore si trova su terreni argillosi. Questo è abbastanza raro, quindi questo metodo non è ampiamente utilizzato.

Il processo di formazione della pietra di cemento

Il processo di formazione dei calcoli di cemento inizia immediatamente dopo il pompaggio della soluzione di tamponamento e dura dalle 12 alle 36 ore. I principali fattori che influenzano la durata dell'indurimento della soluzione allo stato della pietra di cemento:

• proprietà dei componenti inclusi nella soluzione;
• terreni, materiale di rivestimento;
• condizioni idrogeologiche e climatiche del sito;
• densità di iniezione, corretta attuazione del processo di tamponamento.

Durante il periodo di indurimento è necessario lasciare il pozzo a riposo. È vietato utilizzare cavi, piedi di porco o fili per valutare la qualità della cementazione, perché ciò potrebbe compromettere l'integrità della pietra cementizia risultante.

Se non sai quanto tempo impiega la malta cementizia a solidificarsi completamente, attendi tre giorni e inizia a effettuare le misurazioni di controllo

Valutazione della qualità della cementazione

Vale la pena notare: nonostante il fatto che la valutazione della qualità della cementazione dei pozzi della falda acquifera sia un passo molto importante, è impossibile eseguirla in modo indipendente.

Per realizzarlo sono necessarie speciali attrezzature di laboratorio, cosa molto rara anche tra le organizzazioni coinvolte nella trivellazione.

Se intendi comunque valutare il tamponamento eseguito, puoi ordinare un servizio di controllo qualità in tre modalità:

• acustico, basato sulla percussione delle pareti dell'involucro, con successiva elaborazione dei dati ottenuti mediante programmi informatici;
• radiologico, quando la misurazione avviene tramite dispositivi radio;
• termico, basato sul principio della misurazione del calore sviluppato durante l'indurimento della malta cementizia.

A casa, puoi utilizzare un metodo termico semplificato misurando la temperatura sulle pareti del pozzo. Quando diventa uguale alla temperatura dell'aria circostante e diminuisce di 0,5-1,5 gradi, possiamo parlare di indurimento completo. Tuttavia, anche dopo, si consiglia di attendere 2-3 giorni e solo successivamente mettere in funzione il pozzo.

Dopo aver completato l'ispezione, la testa pozzo viene ripulita dai residui di boiacca cementizia utilizzando bailer. Quindi viene eseguito un test di tenuta pompando acqua ad alta pressione nel tubo del pozzo per 30 minuti. Il criterio per la tenuta sarà una diminuzione della pressione di circa 0,3-0,5 MPa. Il pozzo è ora completamente pronto per l'uso.

La tenuta dell'ostruzione aumenta la portata del pozzo, aumenta la durata delle colonne dell'involucro, proteggendole dalla corrosione, così come la fonte d'acqua stessa

Conclusioni e video utile sull'argomento

I video seguenti riguardano i pozzi nell'industria del petrolio e del gas, ma il principio della tecnologia di lavoro è lo stesso dei pozzi acquiferi.

Procedura per la cementazione del pozzo in una sola fase:

Specifiche della produzione della cementazione delle labbra:

Caratteristiche tecnologiche della cementazione in due fasi:

La cementazione è un processo complesso che richiede l'uso di attrezzature specializzate. Tuttavia, ciò non significa che sia impossibile farlo da soli. Scegliendo e preparando correttamente la soluzione di stuccatura, utilizzando un set minimo di unità, potrai gestire facilmente il lavoro da solo.

In ogni caso, l'operazione di un pozzo senza rinforzare la botte con cemento non durerà a lungo, e avrà costi perforare una nuova fonte d'acqua non sarà da meno.

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