Цементирование стенок водяной скважины проводится по окончании буровых работ и заглубления обсадной трубы в тело скважины до водоносных слоев грунта.
Определенное количество тампонажа нагнетается в обсадную трубу, после чего продавливается в затрубное пространство и поднимается вверх по кольцевому зазору. После затвердевания цемент вместе с обсадной трубой образуют монолитный ствол скважины.
Процесс цементирования довольно сложен в технологическом плане и проводится специалистами на специальном оборудовании.
Весь процесс цементирования условно делится на 3 этапа:
Проводят все необходимые расчеты, готовят оборудование и материалы, чтобы процесс цементирования мог проходить непрерывно.
Любая остановка отрицательно отразится на качестве результатов.
Осуществляют непосредственно цементирование. Для этого заранее приготовленный цементный раствор подают непосредственно к скважине, после чего закачивают в пространство между трубой и стенкой.
Заключительный этап – это период ожидания пока цементный раствор схватится и станет достаточно прочным. После этого производят оценку качества проведенных работ по цементированию скважин.
Какое оборудование используется?
Важно в ходе подготовительных работ уделить внимание подбору необходимого оборудования:
Цементировочный агрегат (ЦА) служит для подачи тампонажа к скважине, закачки внутрь обсадной трубы и продавливания в затрубное пространство. ЦА включает поршневой насос высокого давления (для закачки цементного раствора), ротационный насос (для подачи воды в цементосмесительную машину), замерные баки, позволяющие отмерить нужное количество воды, двигатель, осуществляющий работу насоса.
Цементосмесительная машина позволяет приготовить тампонаж. Главным ее элементом является гидровакуумный смеситель, где и происходит замешивание цемента. Вода в машину подается под давлением при помощи ротационного насоса ЦА, а цемент – через специальное окно в корпусе.
Цементировочная головка позволяет промыть скважину, после чего произвести цементирование. Закачивается раствор при помощи коллектора высокого давления, подсоединенного к нижнему отводу, а закачка продавочной жидкости – с помощью коллектора низкого давления, подсоединенного к верхнему отводу.
Разделительные или заливочные пробки предназначены для отделения цементировочной смеси от других жидкостей – продавочной жидкости и бурового раствора. Таким образом обеспечивается качественное цементирование скважины.
Шланг для подачи раствора в межтрубное или затрубное пространство.
Каким должен быть раствор?
Для качественного цементирования скважины заранее готовят тампонаж – специальный цементный раствор. Для того, чтобы тампонажная смесь после затвердения могла выполнять все возложенные на нее функции, она должна отвечать ряду требований:
содержать определенное количество вяжущих добавок;
быть достаточно пластичной и текучей, чтобы заполнить все пустоты и трещины;
обладать химической инертностью;
иметь высокие адгезивные свойства (то есть плотно ложиться на поверхности при нанесении);
не размываться грунтовыми водами;
не давать усадки после затвердевания.
Основой для приготовления защитных составов для скважины является тампонажный цемент ПТЦ (портландцемент) с высокими вяжущими характеристиками. Это специфическое вещество состоит из измельченного клинкера (80%), гипса (2%) и минеральных добавок.
При смешивании с водой тампонажный цемент приобретает хорошую текучесть, а после застывания – высокие прочностные характеристики.
Существует несколько рецептов приготовления тампонажей:
Портландцемент и кварцевый песок берут в пропорции 1:1 и разбавляют водой, доводя до необходимой консистенции. Иногда в смесь включают минеральные добавки.
Портландцемент и барит (инертный минерал бария) берут в пропорции 1,1:1, добавляют воду и минеральные добавки.
Портландцемент смешивают с наполнителем, повышающим плотность смеси (волокнистые материалы, асбест), разводят водой.
Состав минеральных добавок может быть различным, в зависимости от того, какие свойства необходимо придать тампонажу:
хлористый кальций и кальцинированная сода при добавлении к портландцементу ускоряют его схватывание;
нитрит натрия замедляет схватывание, делает состав более текучим;
полимерные модификаторы улучшают показатели вязкости;
кремнийорганические соединения делают раствор более морозостойким;
сахарная, лимонная, винная, кислоты при добавлении в состав улучшают влагопоглощение.
Использование данных рецептов дает возможность получить высокопрочный, химически инертный тампонаж, способный выдержать большое физическое и механическое воздействие при затвердевании.