Цементування свердловин - основні особливості процесу

Якщо виконавець робіт з буріння свердловини на вашій ділянці зробив висновок, що джерело потребує додаткового зміцнення, не варто ігнорувати рекомендацію, так як ваш водозабір може зруйнуватися через кілька років. Цементування свердловин - досить складний технологічний процес, що дозволяє зміцнити стовп джерела і зробити його практично несхильною пошкоджень.

Суть процесу полягає в заповненні околотрубном порожнини спеціальним цементним розчином, який ще називається тампонажним. Після його застигання і набору міцності виходить матеріал, по твердості практично не поступається каменю.

Основні види робіт, що проводяться в рамках процесу

Відзначимо відразу, що провести роботи своїми руками без спеціального обладнання практично неможливо, висока якість робіт досягається тільки при неухильному дотриманні всіх стадій технологічного процесу. Ціна даної послуги досить висока, але ці витрати повністю виправдані.

Весь робочий процес можна розділити на кілька основних етапів, розглянемо кожен з них детальніше:

• Приготування спеціального розчину для заповнення порожнини. Так як до складу пред'являються найвищі вимоги, в ньому найкраще використовувати спеціальний тампонажний портландцемент, який забезпечує розчину найвищі показники міцності.

• Готовий тампонажний склад необхідно доставити до свердловини, так як він досить швидко застигає, найпростіше використовувати спеціальне обладнання на автомобільній платформі, в цьому випадку всі необхідні операції будуть проводитися прямо на місці.
• Далі проводиться закачування затрубного простору цементним складом. Ця операція може здійснюватися двома способами, кожен з яких ми розглянемо нижче.
• Після цього необхідно дати розчину застигнути і набрати певні характеристики. Необхідний час залежить від декількох факторів: марки розчину, глибини свердловини і особливостей проведення робіт.
• Також необхідна перевірка якості роботи і виявлення всіх чинників: товщина шару, рівномірність заповнення і інші фактори.

Зверніть увагу! Перед початком роботи необхідно проведення численних розрахунків, які повинні враховувати всі особливості цементованої свердловини. На їх підставі складається докладний план проведення робіт.

Основні методи закачування розчину

Способи цементування свердловин поділяються на види залежно від того, як подається тампонується розчин в затрубний простір і які для цього використовуються пристосування. Широко застосовується кілька основних методів, які ми і розглянемо.

Цементування суцільного типу або одноступенчатое

Цей спосіб має такі особливості:

• Склад закачується прямо в обсадних колон за допомогою спеціального пристрою.
• Розчин просувається по всій колоні аж до його підстави - черевика.
• Далі суміш заповнює всі затрубних порожнини, рухаючись від низу до верху - від заснування до поверхні.

Промислові організації найчастіше використовують саме цей спосіб, так як з його допомогою можна домогтися набагато кращого результату. Найчастіше роботи проводяться за один цикл, при такому варіанті важливо, щоб весь необхідний обсяг тампонажного складу був закачаний в свердловину і продавлювався відразу ж в затрубний простір.

Розглянемо особливості проведення процесу:

• Спочатку зазвичай проводиться очистка всіх порожнин. Свердловина заповнюється промивної рідиною.
• Робота починається з введення в свердловину спеціального пристрою - нижньої пробки, яка буде служити обмежувачем.
• Далі починається закачування необхідного обсягу розчину, в процесі чого пробка поступово опускається вниз.
• Коли весь розчин завантажений в свердловину, ставиться верхня пробка і починається продавлювання суміші вниз по стовпу свердловини, поки нижня пробка не упреться в обмежувальне кільце внизу системи.
• Продавлювання триває до тих пір, поки верхній обмежувач не впреться в нижній і весь розчин піде в міжтрубний простір, піднімаючись по ньому знизу вгору в міру заповнення.

двоступенева система

Цей спосіб має свої особливості, які ми і розглянемо:

• Всі роботи проводяться в такий спосіб: окремо закладається нижній рівень, а окремо - верхній. Це необхідно у випадках, коли температурні показники рівнів значно розрізняються або кількість розчину, необхідного для проведення робіт, занадто велике.
• Ще до початку робіт для розмежування шарів ставиться спеціальний пристрій: розділову кільце.

• Існує два способи проведення робіт. При першому спочатку заливається нижній шар, а після його застигання в порожнину закачується верхній. Другий спосіб передбачає одночасне закачування суміші як знизу, так і зверху.

Даний метод найчастіше застосовується при великій глибині об'єкта, для його реалізації потрібна наявність досить серйозного промислового обладнання.

Цементування манжетного типу

Цей спосіб застосовується у випадках, коли треба ізолювати тільки верхню частину свердловини. Визначається необхідний рівень, до якого буде проводитися заповнення. На цій позначці на обсадної трубі закріплюється спеціальний манжет.

Для заповнення розчином в колоні повинна бути передбачена перфорація.

зворотне цементування

Цей спосіб відрізняється від перерахованих вище:

• Розчин закачується НЕ через обсадних колон, а через порожнини надходить в затрубний простір.
• Розчин, у міру надходження виштовхує рідину через обсадних труб.

Великого поширення цей спосіб не отримав, так як дуже складно проконтролювати, коли розчин досягне низу колони. Крім того, при цьому методі не можна контролювати, що розчин внизу володіє всіма необхідними властивостями міцності.

Зауваження. Зазвичай замовник не вибирає конкретний спосіб проведення робіт, його визначає виконавець залежно від особливостей свердловини і власного парку обладнання.

Фактори, від яких залежить склад розчину для цементування

Розчин, що готується для заповнення околоскважінного простору, може відрізнятися за складом в залежності від умов, в яких він застосовується:

• Чим вище температура, тим швидше схоплюється розчин - це фактор слід враховувати завжди.
• Чим вищий вміст води в розчині, тим він краще заповнює всі порожнини. Але при цьому склад набагато довше сохне і при застиганні набирає менші показники міцності.

• Види цементів та добавки до них. Для робіт застосовуються найрізноманітніші типи цементу: від спеціальних тампонажних сортів до кварцових, волокнистих і саморозширювальні складів. А добавки можуть надати складу воістину унікальні властивості, але і їх вартість досить висока.

Яке обладнання застосовується при виробництві робіт

Набір необхідних агрегатів досить великий, вони мають значний вагою і значні габарити, тому найчастіше їх розташовують на платформі потужної автотехніки, як вітчизняного, так і зарубіжного виробництва.

Джерелом енергії для даних комплексів обладнання служить двигун автомобіля, тому вони не залежать від прокладки енергетичних магістралей.

Автомобільна установка самостійно проводить весь технологічний цикл:

• Спочатку в ємність додається точно дозоване кількість цементу, після чого подається певний обсяг води.
• Суміш ретельно перемішується і повністю готова до використання.
• Далі спеціальне насосне обладнання під високим тиском подає склад в обсадних колон.

Аспекти контролю якості робіт

Після закінчення робіт і застигання розчину проводиться оцінка якості цементування свердловин.

Існує безліч методів перевірки, ми докладніше зупинимося на основних трьох:

• радіологічний спосіб - в цьому випадку в свердловину поміщається спеціальний прилад з гамма-випромінюванням, воно фіксується датчиками, рознесеними радіально по всій поверхні. Метод простий: якщо при спуску діаграми рівномірні і не розрізняються по всій висоті свердловини - роботи проведені на високому рівні, якщо присутні скачки - бетонування проведено з браком.
• акустичний спосіб - суть його полягає в пропущенні через стінки обсадної колони акустичних хвиль. Якщо навколо присутній цементний покрив - хвилі затухають дуже швидко, якщо його немає - безперешкодно поширюються. Метод досить зручний: всі дані приймає і аналізує комп'ютер і видає готовий результат.

• термальний спосіб заснований на властивості цементного розчину виділяти тепло в процесі затвердіння. Інструкція по його застосуванню проста: слід проміряти температуру стінок на різних рівнях обсадної труби, так досить легко можна визначити рівень, на який піднялася суміш.

Варто зазначити, що в тих випадках, коли заливається цементний міст в свердловині, тобто прошарок, що відокремлює рівні або пласти грунту один від одного, визначити його товщину і міцність неможливо за допомогою перерахованих вище способів.

висновок

Незважаючи на високу вартість і складність проведення подібних робіт вони користуються високою популярністю в силу ряду причин:

• Як відомо, в грунті є не один, а кілька водоносних горизонтів. Цементування дозволяє об'єднати їх і значно збільшити дебіт свердловини.
• Заповнення порожнини розчином служить надійним захистом сталевих труб від корозії та значно підвищує ресурс конструкції. Зайві витрати окупаються високою довговічністю і збільшеним терміном експлуатації.
• Вельми підвищується міцність системи - вона стає практично невразлива перед рухами грунту і його термальними деформаціями.

Відео в цій статті допоможе краще зрозуміти, як має проводитися цементування свердловин.