Добавить в закладки
Статьи

Цементирование скважин – основные особенности процесса

X

Если производитель работ по бурению скважины на вашем участке сделал заключение, что источник нуждается в дополнительном укреплении, не стоит игнорировать рекомендацию, так как ваш водозабор может разрушиться через несколько лет. Цементирование скважин – достаточно сложный технологический процесс, позволяющий укрепить столб источника и сделать его практически неподверженным повреждениям.

С помощью данной технологии из пространства вокруг трубы вытесняется буровой раствор и закачивается цементный – получается монолитная конструкция

С помощью данной технологии из пространства вокруг трубы вытесняется буровой раствор и закачивается цементный – получается монолитная конструкция

Суть процесса заключается в заполнении околотрубной полости специальным цементным раствором, который еще называется тампонажным. После его застывания и набора прочностных характеристик получается материал, по твердости практически не уступающий камню.



Основные виды работ, проводимых в рамках процесса

Отметим сразу, что провести работы своими руками без специального оборудования практически невозможно, высокое качество работ достигается только при неукоснительном соблюдении всех стадий технологического процесса. Цена данной услуги достаточно высока, но эти затраты полностью оправданны.

Весь рабочий процесс можно разделить на несколько основных этапов, рассмотрим каждый из них подробнее:

  • Приготовление специального раствора для заполнения полости. Так как к составу предъявляются самые высокие требования, в нем лучше всего использовать специальный тампонажный портландцемент, который обеспечивает раствору высочайшие показатели прочности.
Тампонажный цемент – лучшее решение для укрепления скважин

Тампонажный цемент – лучшее решение для укрепления скважин

  • Готовый тампонажный состав необходимо доставить к скважине, так как он достаточно быстро застывает, проще всего использовать специальное оборудование на автомобильной платформе, в этом случае все необходимые операции будут проводиться прямо на месте.
  • Далее производится закачка затрубного пространства цементным составом. Эта операция может производиться двумя способами, каждый из которых мы рассмотрим ниже.
  • После этого необходимо дать раствору застыть и набрать определенные прочностные характеристики. Необходимое время зависит от нескольких факторов: марки раствора, глубины скважины и особенностей проведения работ.
  • Также необходима проверка качества работы и выявление всех факторов: толщина слоя, равномерность заполнения и другие факторы.
Для улучшения эксплуатационных свойств тампонажного раствора применяются различные добавки, с помощью которых достигаются высочайшие показатели надежности

Для улучшения эксплуатационных свойств тампонажного раствора применяются различные добавки, с помощью которых достигаются высочайшие показатели надежности

Важно! Перед началом работы необходимо проведение многочисленных расчетов, которые должны учитывать все особенности цементируемой скважины. На их основании составляется подробный план проведения работ.

Основные методы закачивания раствора

Способы цементирования скважин подразделяются на виды в зависимости от того, как подается тампонирующий раствор в затрубное пространство и какие для этого используются приспособления. Широко применяется несколько основных методов, которые мы и рассмотрим.

Цементирование сплошного типа или одноступенчатое

Этот способ имеет следующие особенности:

  • Состав закачивается прямо в обсадную колонну с помощью специального устройства.
  • Раствор продвигается по всей колонне вплоть до его основания – башмака.
  • Далее смесь заполняет все затрубные полости, двигаясь снизу вверх – от основания к поверхности.

Промышленные организации чаще всего используют именно этот способ, так как с его помощью можно добиться гораздо лучшего результата. Чаще всего работы производятся за один цикл, при таком варианте важно, чтобы весь необходимый объем тампонажного состава был закачан в скважину и продавливался сразу же в затрубное пространство.

Проведение работ по цементированию за один цикл

Проведение работ по цементированию за один цикл

Рассмотрим особенности проведения процесса:

  • Вначале обычно проводится очистка всех полостей. Скважина заполняется промывочной жидкостью.
  • Работа начинается с ввода в скважину специального устройства – нижней пробки, которая будет служить ограничителем.
  • Далее начинается закачка необходимого объема раствора, в процессе чего пробка постепенно опускается вниз.
  • Когда весь раствор загружен в скважину, ставится верхняя пробка и начинается продавливание смеси вниз по столбу скважины, пока нижняя пробка не упрется в ограничительное кольцо внизу системы.
  • Продавливание продолжается до тех пор, пока верхний ограничитель не упрется в нижний и весь раствор уйдет в межтрубное пространство, поднимаясь по нему снизу вверх по мере заполнения.

Двухступенчатая система

Этот способ имеет свои особенности, которые мы и рассмотрим:

  • Все работы производятся следующим образом: отдельно заделывается нижний уровень, а отдельно – верхний. Это необходимо в случаях, когда температурные показатели уровней значительно различаются или количество раствора, необходимого для проведения работ, слишком велико.
  • Еще до начала работ для разграничения слоев ставится специальное устройство: разделительное кольцо.
Кольцо часто представляет собой специальный самозаклинивающийся протектор

Кольцо часто представляет собой специальный самозаклинивающийся протектор

  • Существует два способа проведения работ. При первом вначале заливается нижний слой, а после его застывания в полость закачивается верхний. Второй способ предполагает одновременное закачивание смеси как снизу, так и сверху.

Данный метод чаще всего применяется при большой глубине объекта, для его реализации требуется наличие достаточно серьезного промышленного оборудования.

Цементирование манжетного типа

Этот способ применяется в случаях, когда надо изолировать только верхнюю часть скважины. Определяется необходимый уровень, до которого будет производиться заполнение. На этой отметке на обсадной трубе закрепляется специальный манжет.

Для заполнения раствором в колонне должна быть предусмотрена перфорация.

Способы заполнения раствором затрубного пространства при двухступенчатом и манжетном способах

Способы заполнения раствором затрубного пространства при двухступенчатом и манжетном способах

Обратное цементирование

Этот способ отличается от вышеперечисленных:

  • Раствор закачивается не через обсадную колонну, а через полости поступает в затрубное пространство.
  • Раствор, по мере поступления выталкивает жидкость через обсадную трубу.

Большого распространения этот способ не получил, так как очень сложно проконтролировать, когда раствор достигнет низа колонны. Кроме того, при этом методе нельзя контролировать, что раствор внизу обладает всеми необходимыми свойствами прочности.

Замечание. Обычно заказчик не выбирает конкретный способ проведения работ, его определяет исполнитель в зависимости от особенностей скважины и собственного парка оборудования.

При обратном цементировании цементная смесь идет по полости, выталкивая буровой раствор через обсадную трубу

При обратном цементировании цементная смесь идет по полости, выталкивая буровой раствор через обсадную трубу

Факторы, от которых зависит состав раствора для цементирования

Раствор, приготавливаемый для заполнения околоскважинного пространства, может отличаться по составу в зависимости от условий, в которых он применяется:

  • Чем выше температура, тем быстрее схватывается раствор – это фактор следует учитывать всегда.
  • Чем выше содержание воды в растворе, тем он лучше заполняет все полости. Но при этом состав гораздо дольше сохнет и при застывании набирает меньшие показатели прочности.
Чем жиже раствор, тем меньше его прочность после высыхания

Чем жиже раствор, тем меньше его прочность после высыхания

  • Виды цементов и добавки к ним. Для работ применяются самые различные типы цемента: от специальных тампонажных сортов до кварцевых, волокнистых и саморасширяющихся составов. А добавки могут придать составу поистине уникальные свойства, но и их стоимость достаточно высока.

Какое оборудование применяется при производстве работ

Набор необходимых агрегатов достаточно обширен, они обладают значительным весом и внушительными габаритами, поэтому чаще всего их располагают на платформе мощной автотехники, как отечественного, так и зарубежного производства.

Автомобиль несет на себе целый комплекс оборудования, которое способно приготовить раствор и под давлением продавить его даже на самую большую глубину

Автомобиль несет на себе целый комплекс оборудования, которое способно приготовить раствор и под давлением продавить его даже на самую большую глубину

Источником энергии для данных комплексов оборудования служит двигатель автомобиля, поэтому они не зависят от прокладки энергетических магистралей.

Автомобильная установка самостоятельно проводит весь технологический цикл:

  • Вначале в емкость добавляется точно дозированное количество цемента, после чего подается определенный объем воды.
  • Смесь тщательнейшим образом перемешивается и полностью готова к использованию.
  • Далее специальное насосное оборудование под высоким давлением подает состав в обсадную колонну.

Аспекты контроля качества работ

На фото: для проверки применяются специальные передвижные станции

На фото: для проверки применяются специальные передвижные станции

После окончания работ и застывания раствора проводится оценка качества цементирования скважин.

Существует множество методов проверки, мы подробнее остановимся на основных трех:

  • Радиологический способ – в этом случае в скважину помещается специальный прибор с гамма—излучением, оно фиксируется датчиками, разнесенными радиально по всей поверхности. Метод прост: если при спуске диаграммы равномерны и не различаются по всей высоте скважины – работы проведены на высоком уровне, если присутствуют скачки – бетонирование проведено с браком.
  • Акустический способ – суть его заключается в пропускании через стенки обсадной колонны акустических волн. Если вокруг присутствует цементный покров – волны затухают очень быстро, если его нет – беспрепятственно распространяются. Метод достаточно удобен: все данные принимает и анализирует компьютер и выдает готовый результат.
Специальная программа поможет лучше разобраться с поступающими данными

Специальная программа поможет лучше разобраться с поступающими данными

  • Термальный способ основан на свойстве цементного раствора выделять тепло в процессе затвердевания. Инструкция по его применению проста: следует промерять температуру стенок на разных уровнях обсадной трубы, так достаточно легко можно определить уровень, на который поднялась смесь.

Стоит отметить, что в тех случаях, когда заливается цементный мост в скважине, т.е. прослойка, отделяющий уровни или пласты грунта друг от друга, определить его толщину и прочность невозможно с помощью вышеперечисленных способов.

Вывод

Несмотря на высокую стоимость и сложность проведения подобных работ они пользуются высокой популярностью в силу ряда причин:

  • Как известно, в почве имеется не один, а несколько водоносных горизонтов. Цементирование позволяет объединить их и значительно увеличить дебит скважины.
  • Заполнение полости раствором служит надежной защитой стальных труб от коррозии и значительно повышает ресурс конструкции. Лишние затраты окупаются высокой долговечностью и увеличенным сроком эксплуатации.
  • Весьма повышается прочность системы – она становится практически неуязвима перед движениями грунта и его термальными деформациями.

Видео в этой статье поможет лучше понять, как должно проводиться цементирование скважин.

загрузка...
Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Опубликовано: 19.10.2014


Остались вопросы? Задайте их в нашей группе вконтакте




Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток