Métodos y tecnologías para cementar pozos: cómo preparar y verter lechada de cemento.
Luego de perforar un pozo en suelos arenosos sueltos, comienza una etapa destinada a fortalecer las tuberías de revestimiento.Al mismo tiempo, el tronco debe protegerse de daños, efectos agresivos del agua subterránea, corrosión y otros fenómenos negativos. Estamos hablando de un proceso como el de cementación de pozos.
Realizar los trabajos de cementación por tu cuenta es bastante complicado, pero es posible si tienes conocimientos sobre las tecnologías para realizar el evento. Le diremos por qué es necesario realizar la cementación y a qué debe prestar atención al realizar el trabajo. Para mayor claridad, el material contiene fotografías y videos temáticos.
El contenido del artículo:
¿Por qué cementar un pozo?
La cementación de pozos es un proceso que sigue inmediatamente después de su finalización. operaciones de perforación. El procedimiento de cementación consiste en introducir una solución de cemento en el anular o anillo (si la tubería de revestimiento se coloca en una tubería de polietileno más ancha), la cual se endurece con el tiempo, formando un pozo monolítico.
El mortero de cemento en este caso se llama "taponamiento" y el proceso en sí se llama "taponamiento". Un proceso de ingeniería complejo llamado tecnología de cementación de pozos requiere ciertos conocimientos y equipo especial.
En la mayoría de los casos, las fuentes de agua se pueden tapar con sus propias manos, lo que es mucho más económico que contratar especialistas.
El taponamiento de pozos de agua realizado correctamente contribuye a:
- asegurar la resistencia de la estructura del pozo;
- proteger el pozo de las aguas subterráneas y superficiales;
- fortalecer la tubería de revestimiento y protegerla de la corrosión;
- aumentar la vida útil de la fuente de agua;
- eliminación de grandes poros, huecos, huecos a través de los cuales pueden entrar partículas no deseadas al acuífero;
- desplazamiento del lodo de perforación por cemento, si el primero se utilizó durante la perforación.
De qué tan bien se realice la cementación dependerá la calidad del agua producida y las características operativas del pozo. También se realiza la cementación de pozos abandonados que ya no estarán en operación.
Etapas de cementación de una fuente de agua.
Todo el proceso de cementación consta de varias etapas, cada una de las cuales tiene sus propios matices:
- Preparación de lechada de cemento para rellenar el anillo.
- Suministro de cemento preparado al pozo.
- Inyectar lechada de cemento en el espacio anular.
- El período de endurecimiento del mortero de cemento.
- Comprobación de la calidad de la cementación.
Cada etapa requiere el uso de determinadas herramientas y equipos especiales. Es mejor hacer cálculos de los materiales necesarios antes de comenzar los trabajos de lechada, porque El proceso de taponamiento debe durar de forma continua y si, por ejemplo, no se dispone de suficiente mortero de cemento, esto afectará más negativamente a la calidad de la cementación. Veamos las etapas más importantes con más detalle.
Etapa No. 1 - preparación del equipo
Todos los trabajos de cementación de pozos acuíferos deben realizarse estrictamente de acuerdo con los requisitos técnicos, cuya violación dará lugar a una cementación de mala calidad.
Al comenzar a tapar un pozo, debe saber que este es un proceso irreversible, es imposible corregir nada después de que la solución ha comenzado a ingresar al espacio anular del pozo, por lo que el trabajo preparatorio, es decir, la preparación de una solución para ¡La cementación y la selección del equipo deben abordarse de la manera más responsable posible!
La forma más sencilla y eficaz es alquilar el equipo sobre una plataforma para vehículos. Un complejo de este tipo podrá preparar una solución de cemento y bombearla a un pozo bajo presión, mientras que la fuente de energía para el funcionamiento del equipo será un potente motor de automóvil.
Si no es posible utilizar unidades basadas en un vehículo especial, necesitará:
- mezclador para preparar mortero de cemento;
- una bomba de alta presión que bombea solución al pozo;
- cabezal de cementación para bombear solución al pozo;
- tapones de llenado (la cantidad depende del método de cementación);
- diversos equipos pequeños (mangueras, recipientes medidores).
Como manguera, muchos expertos recomiendan utilizar una manguera contra incendios flexible en lugar de las tradicionales tuberías de HDPE con un diámetro de 32 cm. Es plano y encaja perfectamente en el espacio entre tuberías, lo que garantiza un suministro eficiente de solución.
Etapa número 2: preparación de la solución
La lechada de cemento para cementar un pozo debe cumplir una serie de requisitos y tener:
- altas propiedades adhesivas con superficies de cualquier tipo;
- alta resistencia después del endurecimiento, resistencia al estrés mecánico;
- plasticidad y buena fluidez para llenar todas las grietas y huecos;
- neutralidad química en relación con las capas de suelo compactadas;
- resistencia a la erosión de las aguas subterráneas;
- sin contracción durante el endurecimiento.
Además, la solución debe tener una consistencia tal que pueda entregarse fácilmente al pozo e inyectarse. La solución debe eliminarse fácilmente del equipo, no ser químicamente agresiva y tener un coeficiente de pérdida mínimo durante el transporte al pozo.
El proceso de preparación de mortero de cemento para taponamiento consiste en mezclar uniformemente los componentes incluidos en su composición y luego verter en él agua con aditivos especiales previamente disueltos en él.
Las soluciones más sencillas que puedes preparar tú mismo son:
- Cemento Portland + arena de cuarzo (1:1) + aditivos especiales y agua hasta obtener la consistencia requerida. Esta solución tiene una densidad baja y su preparación es difícil, porque la arena incluida en la composición a menudo precipita y el uso de la solución se vuelve imposible.
- Cemento Portland + barita (1.1:1) + aditivos especiales y agua. La desventaja de esta solución es su baja resistencia.
- Cemento Portland + masilla. Como rellenos se utilizan amianto (en suelos arenosos) y materiales fibrosos.
Para preparar la mezcla cementosa lo mejor es utilizar cemento Portland, que es un tipo de cemento a base de silicatos.
Dicho cemento, por supuesto, es más caro que el cemento Portland común, pero sus características de resistencia son mucho más altas que las del cemento común. La barita es un mineral pesado que aumenta la densidad de la solución. Puedes comprar barita en una ferretería que venda materiales de construcción a granel.
Los aditivos especiales incluidos en las soluciones cementosas son diversas sustancias que confieren a la solución propiedades especiales.
Éstas incluyen:
- aceleradores de configuración cemento (cloruro de calcio, carbonato de sodio, potasa), utilizado si la cementación se produce a temperaturas inferiores a +5 grados;
- retardadores, utilizado para prevenir el endurecimiento rápido (estos son cloruros de calcio o sodio, nitrito de sodio, etc.);
- plastificantes obtener una viscosidad óptima (modificadores poliméricos);
- aditivos resistentes a las heladas (compuestos organosilícicos acoplados con plastificantes);
- aditivos desecantes (sustancias obtenidas a partir de compuestos pertenecientes a los grupos de los azúcares, ácidos cítrico, tartárico y tetraoxiadípico), etc.
Se mezclan aditivos especiales con agua, que posteriormente se utiliza para preparar la lechada de cemento. La solución se mezcla utilizando máquinas especiales: mezcladoras. En ocasiones se permite el amasado manual, pero requiere cierta habilidad y mucho trabajo.
Etapa número 3: verter la solución en el pozo
Los principales métodos de cementación de pozos son:
- etapa continua o única;
- dos etapas;
- brazalete;
- lo contrario.
Todos los métodos de cementación de pozos de agua se basan en un principio: bombear lechada de cemento al espacio anular. Al mismo tiempo, la elección de la tecnología de cementación depende de condiciones específicas: tipo de suelo, profundidad del pozo, material de la tubería de revestimiento, condiciones climáticas e hidrogeológicas del área.
La tecnología de taponamiento de pozos de agua seleccionada debe garantizar:
- llenar toda la sección del pozo con solución hasta su máxima profundidad;
- desplazar completamente el líquido de lavado (si lo hubiera);
- creación de piedra de cemento de alta resistencia, resistente a influencias físicas, mecánicas y químicas;
- alta tasa de adherencia a las paredes del suelo del pozo y a las tuberías de revestimiento.
Para pozos profundos, se utiliza cementación segmentaria, es decir. No se cementa toda la sección del pozo a la vez, sino solo sus segmentos individuales.
Este proceso es muy complejo y la práctica demuestra que es casi imposible hacerlo usted mismo. Por lo tanto, analizaremos más de cerca la tecnología de cementación de manga y de una y dos etapas.
Cementación en una etapa o continua
Este método se utiliza con mayor frecuencia para cementar pozos de acuíferos domésticos. Durante su implementación, la solución cementante se bombea al interior del anillo.
La solución se bombea bajo presión mediante un equipo que se instala en la plataforma de un vehículo especial o permanentemente cerca del pozo. La solución cementante, por su propio peso, se desplaza hasta el “zapato” base de la carcasa, llenando todas las cavidades anulares.
Antes de iniciar los trabajos de cementación, se realiza bien limpiando, y luego se inserta un tapón inferior, que actuará como limitador. Se enciende la bomba de hormigón y se inicia el bombeo de la solución de taponamiento, bajo cuya influencia se baja el tapón hasta llegar al “zapata” de la carcasa.
Después de bombear la solución, se instala el tapón superior y se comienza a compactar la mezcla de cemento hasta que el tapón superior se apoya contra el inferior. Esto significará que la solución ha llenado todo el anillo. La compactación se realiza mediante prensa vibratoria utilizando una bomba de hormigón para bombear la solución.
El pozo cementado se deja reposar durante 36 a 48 horas para que la solución se endurezca por completo. Este método sólo es adecuado para pozos poco profundos y de forma uniforme. La desventaja de este método es la imposibilidad de rastrear el momento en que la lechada de cemento alcanzó el punto inferior de la alineación del pozo.
Sistema de llenado de dos etapas
Este método de cementación fue desarrollado para pozos de la industria petrolera. Debido a que requiere el uso de equipo industrial serio (una potente bomba de concreto), no se usa a menudo en la construcción de pozos. La cementación en dos etapas se utiliza en los siguientes casos:
- el mortero de cemento fragua tan rápido que la cementación no se puede completar en un ciclo;
- cuando sea necesario seleccionar dos secciones en el anillo que estén separadas por una distancia significativa;
- a gran profundidad del pozo, cuando es imposible realizar el trabajo en un ciclo.
En otros casos, el uso de un método de dos etapas no es práctico debido a la duración del proceso y los indicadores económicos.
El principio de cementación en dos etapas se basa en el hecho de que el cemento se bombea al espacio anular en dos etapas.
La primera porción de lechada de cemento se carga y prensa. Se baja el tapón inferior que, por la acción de la solución, el tapón se hunde hasta el fondo. La segunda porción de la solución se bombea entre 12 y 36 horas después del endurecimiento completo de la primera porción.
Aplicación del método del manguito.
Este método de cementación se utiliza si solo es necesario reforzar la parte superior del pozo. En este caso, la tarea inicial será determinar el nivel al que se realizará la cementación.
El nivel se marca a lo largo de la carcasa instalando un collar especial. La parte inferior de la válvula está protegida de manera confiable por un manguito contra la penetración de la solución de obturación.
La solución se bombea exactamente de la misma forma que durante la cementación en una sola etapa. El método del manguito se utiliza si la parte superior del pozo está ubicada en suelos arenosos y la parte inferior en suelos arcillosos. Esto es bastante raro, por lo que este método no se utiliza mucho.
El proceso de formación de piedra de cemento.
El proceso de formación de piedras de cemento comienza inmediatamente después del bombeo de la solución de obturación y dura de 12 a 36 horas. Los principales factores que influyen en la duración del endurecimiento de la solución al estado de piedra de cemento:
- propiedades de los componentes incluidos en la solución;
- suelos, material de revestimiento;
- condiciones hidrogeológicas y climáticas del sitio;
- densidad de inyección, correcta implementación del proceso de taponamiento.
Durante el periodo de endurecimiento es necesario dejar el pozo en reposo. Está prohibido utilizar cables, palancas o alambres para evaluar la calidad de la cementación, porque esto puede comprometer la integridad de la piedra de cemento resultante.
Evaluación de la calidad de la cementación.
Vale la pena señalar: a pesar de que evaluar la calidad de la cementación de los pozos del acuífero es un paso muy importante, es imposible realizarlo de forma independiente.
Para llevarlo a cabo se requiere equipo de laboratorio especial, lo cual es muy raro incluso entre las organizaciones involucradas en la perforación.
Si aún tiene la intención de evaluar el taponamiento realizado, puede solicitar un servicio de control de calidad de una de estas tres maneras:
- acústico, basado en golpear las paredes de la carcasa, seguido de procesamiento de los datos obtenidos mediante programas informáticos;
- radiológico, cuando se mide mediante dispositivos de radio;
- térmico, basado en el principio de medir el calor generado cuando el mortero de cemento endurece.
En casa, puede utilizar un método térmico simplificado midiendo la temperatura en las paredes del pozo. Cuando se vuelve igual a la temperatura del aire circundante y es entre 0,5 y 1,5 grados más baja, entonces podemos hablar de endurecimiento completo. Sin embargo, incluso después de esto, se recomienda esperar de 2 a 3 días y solo entonces poner el pozo en funcionamiento.
Después de completar la inspección, la boca del pozo se limpia de residuos de lechada de cemento utilizando achicadores. Luego se realiza una prueba de fugas bombeando agua a alta presión en la tubería del pozo durante 30 minutos. El criterio de estanqueidad será una disminución de la presión de aproximadamente 0,3-0,5 MPa. El pozo ya está completamente listo para su uso.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Los videos a continuación tratan sobre pozos en la industria del petróleo y el gas, pero el principio de la tecnología de trabajo es el mismo que para los pozos acuíferos.
Procedimiento para la cementación de pozos en una etapa:
Detalles de la producción de cementación de labios:
Características tecnológicas de la cementación en dos etapas:
La cementación es un proceso complejo que requiere el uso de equipos especializados. Sin embargo, esto no significa que sea imposible hacerlo usted mismo. Si elige y prepara correctamente la solución de lechada, utilizando un conjunto mínimo de unidades, podrá realizar el trabajo usted mismo fácilmente.
En cualquier caso, la operación de un pozo sin reforzar el barril con cemento no durará mucho y los costos perforar una nueva fuente de agua no será menos.
Si, después de estudiar el material, aún tiene preguntas sobre cómo cementar adecuadamente un pozo después de la perforación, o si tiene conocimientos valiosos sobre este tema, deje sus comentarios en el bloque a continuación.
El proceso de obturación debe tenerse en cuenta al calcular los costos de perforación para no pagar de más en el futuro. Es necesario ponerse en contacto con las organizaciones que participaron en la perforación del pozo: tienen informes sobre el trabajo realizado con las secciones geológicas e hidrogeológicas construidas para el sitio, saben cómo perforar y tapar correctamente un pozo y no hacerlo todo al azar. Desafortunadamente, ahora todos los que no son demasiado perezosos se dedican a perforar, incluso sin conocer aproximadamente las propiedades del suelo y la profundidad del acuífero.