Способы и технологии цементирования скважин

Почему необходимо цементирование нефтяных скважин?

Надежность закрепления металлических труб, смонтированных для укрепления стенок в любой буровой скважине, достигается цементированием скважинного ствола специальным раствором. Приготовленный раствор затвердевает, образуя монолитную оболочку, которая позволяет надежно эксплуатировать скважину долгий период. Это и есть цементирование скважины.

Зачем цементировать скважину?

Цементирование скважины – процесс, который следует сразу после окончания буровых работ. Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.

Цементный раствор в этом случае называется “тампонажный”, а сам процесс “тампонированием”. Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.

В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.

Цементирование скважин – комплекс мероприятий, направленный на укрепление затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего бокового давления горных пород и воздействия грунтовых вод

Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:

  • обеспечению прочности конструкции скважины;
  • защите скважины от грунтовых и верховых вод;
  • укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
  • повышению срока эксплуатации водоисточника;
  • устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
  • вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.

От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.

Цементирование куста водозаборных скважин

Цементирование выработок в несвязных грунтах

Цементирование как защита от паводковых вод

Тампонирование старой скважины

Составляющие технологического процесса

Процесс цементирования скважин состоит из пяти основных видов работ:

  • подготовка тампонажного раствора;
  • закачка подготовленного раствора в скважину;
  • подача цементного раствора выбранным способом в затрубное пространство;
  • период затвердения закачанного тампонажного раствора;
  • проверка качества проведения цементировочных работ доступными методами.

Важно! Перед началом работ составляется программа их проведения, которая опирается на технический расчет цементирования скважины. При этом учитываются горно-геологические условия, величина протяженности интервала, нуждающегося в укреплении, особенности конструкции ствола скважины и его состояния. При расчете опираются на опыт проведения подобных работ в данном районе, если таковой имеется.

Технология цементирования скважин

Современная технология цементирования скважин существенно отличается от своей «прабабушки» столетней давности – как компьютеризированными технологическими расчетами нужного водоцементного соотношения для цементных растворов (учитывающими десятки различных геологических, климатических, технических и прочих параметров), так и использующимися для них же специализированными добавками.

В число последних входят:
  • кварцевый песок (позволяющий минимизировать усадку и максимально увеличить прочность)
  • волокнистая целлюлоза (не допускающей утечки жидкого цемента даже в самую пористую породу)
  • «грунтующие» полимеры (при застывании расширяющиеся и уплотняющие прилежащий грунт)
  • «пуццоланы» (крошка сверхлегких минералов вулканического происхождения – водостойких и не боящихся агрессивных химикатов)

Кроме того, в процессе цементирования нефтяных скважин (а также цементирования газовых скважин) производится многоступенчатый контроль качества получаемого тампонажа.

Качество цементирования скважин оценивается с помощью следующих процедур:
  • термической (необходимой для определения уровня поднятия цемента)
  • акустической (позволяющей в 100% случаев обнаружить внутренние пустоты в цементе за счет разной скорости прохождения звуковой волны)
  • радиологической (своеобразного «рентгена» при цементировании скважин)

Расчет цементирования скважин

После идентификации скважины необходимо провести соответствующие расчеты. Необходимо получить результаты следующих векторов:

  • количество необходимых расходников для раствора;
  • определение состава тампонажа;
  • проверочный расчет необходимого количества буферной жидкости.

Процесс вычисления проводится автоматизировано или вручную. Первый вариант предусматривает использование программного обеспечения. Чтобы расчет был успешен, необходимо иметь при себе входные данные – диаметр скважины, плотность цементного раствора, высота уплотнительного кольца, объем стакана и т.д. После подсчета программа выдаст на экран таблицы, которые будут включать все необходимые данные. Если же в этой таблице будут заменены некоторые значения, то автоматически произойдет повторный расчет.

Ручное вычисление проводится нечасто, но тоже имеет право на существование. Здесь используются те же данные, что и при автоматизированном расчете цементирования. Стоит рассмотреть вычисления на примере одноступенчатого цементирования нефтяных и газовых скважин. Поэтапно процесс вычисления выглядит следующим образом:

  • проведение вычислений высоты столбца буферной жидкости путем предварительного определения коэффициента аномальности;
  • расчет высоты столбца цементного раствора, который находится за эксплуатационной колонной;
  • определение необходимого объема раствора;
  • проведение вычислений веса сухой цементной части;
  • расчет необходимого количества жидкости (воды);
  • вычисление максимального давления, которое создается на упорное кольцо.

В конце делается расчет требуемой подачи цемента агрегатами и количество цементировочных приборов. Кроме того, следует определить количество необходимых цементосмесителей, которые обеспечат требуемый объем раствора.

Виды оборудования которое может понадобиться

В перечень технического обеспечения проведения работ включают следующее оборудование для цементирования скважин:

  • цементировочные агрегаты, необходимые для затворения цемента и его продавливания в скважину под давлением;
  • цементно-смесительные машины используют в тех же целях, что и цементировочные агрегаты;
  • цементировочная головка необходима для проведения промывки скважинного ствола и последующего цементирования его стенок;
  • заливочные пробки применяются в том случае, если выбирается двухступенчатое цементирование скважин;
  • другие виды мелкого оборудования, включая краны высокого давления, гибкие металлические шланги, устройства для распределения раствора и др.

Оборудование, необходимое для цементирования скважин, может быть установлено на грузовых автомобилях

Важно! Чтобы обеспечить качество выполнения сложной инженерной задачи, необходимо неукоснительно следовать требованиям технологического регламента, разработанного специалистами для крепления скважинных стволов. Также тампонажная бригада, в состав которой входят лишь квалифицированные рабочие, должна соблюдать технологическую дисциплину. Большое внимание уделяют и качеству используемых тампонажных материалов.

Как видите, процесс цементирования скважин зависит от профессионализма людей, задействованных в работах, и от материалов, используемых для выполнения поставленной задачи.

Читайте также:  Утепление фасадов

Что следует понять про технологию цементирования?

Цементирование нефтяных и газовых скважин, независимо от методики, сводится к преследованию одной цели – вытеснение бурового раствора из скважины. Делается это путем заливки тампонажной смеси, которая поднимается на определенную высоту.

Стоит понимать, что качество данной инженерной задачи напрямую зависит от соблюдения технологических процессов, корректности расчета и ответственности персонала. Тампонажнники должны полностью соблюдать требования к цементированию нефтяных и газовых скважин. Необходимо уделить внимание и материалам, которые будут использованы в рабочем процессе. Это позволит заметно увеличить продолжительность службы глубинных конструкций в процессе эксплуатации.

Особенности цементирования нефтяных скважин и скважин на воду

Залегание нефтеносных и водоносных слоев резко отличается по глубине заложения. Как правило, скважины для воды менее глубокие.

Цель, преследуемая при цементации водоносной скважины, заключается в необходимости изоляции обсадных труб от коррозии, предохранении затрубного пространства от обвала стенок скважины в слабых геологических породах, изоляции эксплуатационного водоносного и неиспользуемых пластов.

Цементирование нефтеносных скважин призвано значительно повысить конструктивную прочность скважины для нивелирования влияния воздействия сил, возникающих на больших глубинах, при подвижке грунтов. Немаловажную роль выполняет цементирование при разделении и изоляции различных нефтеносных горизонтов, не допуская их смешивание.

Исходя из основных требований, при цементировании нефтеносных скважин используются специализированные добавки в тампонажном растворе:

  • различные полимерные материалы, которые при застывании расширяются и уплотняют прилегающий к стенкам скважины грунт;
  • для увеличения прочности цементного камня, повышения пластичности приготовленного раствора используют чистый кварцевый песок;
  • для предотвращения утечки жидкого цементного раствора в пористых грунтах применяют крошку волокнистой целлюлозы;
  • для снижения действия агрессивных химикатов на цементный камень применяют крошку сверхлегких минералов вулканического происхождения.

При проведении тампонажных работ на нефтескважинах устанавливается строгий, многоступенчатый контроль качества получаемого цементного камня в затрубном пространстве.

Выводы и полезное видео по теме

В ниже представленных видеороликах речь идёт о скважинах в нефтегазовой отрасли, но принцип технологии производства работ такой же, как для водоносных скважин.

Процедура одноступенчатого цементирования скважины:

Специфика производства манжетного цементирования:

Технологические особенности двухступенчатого цементирования:

Цементирование – сложный процесс, требующий применения специализированной техники. Однако это не говорит о том, что провести его самостоятельно невозможно. Выбрав и правильно приготовив тампонажный раствор, используя минимальный набор агрегатов, с работой вполне можно справиться самостоятельно.

В любом случае эксплуатация скважины без укрепления ствола цементом не будет долгой, а затраты на бурение нового водоисточника будут ничуть не меньше.

Если после изучения материала у вас остались вопросы о том, как правильно зацементировать скважину после бурения, или вы обладаете ценными знаниями по данному вопросу, пожалуйста, оставляйте свои в расположенном ниже блоке.

Техника безопасности

  • Все мероприятия по безопасному производству работ на период строительства скважины предусматриваются в «Проекте производства работ». В этом документе обозначены подготовительные мероприятия для производства работ по цементированию скважины.
  • В непосредственной зоне производства цементирования не допускается присутствие посторонних лиц.
  • Специалисты, работающие с насосным оборудованием, должны быть обучены безопасным методам выполнения работ.
  • Все вращающиеся части, ременные передачи, источники возможного поражения электрическим током должны быть экранированы или ограждены от возможности свободного доступа, а также окрашены в сигнальные цвета.
  • Категорически запрещается эксплуатировать неисправное технологическое оборудование.
  • При работах на нефтегазоносных скважинах категорически запрещается проведение газосварочных работ. Все соединения должны быть резьбовые.
  • Весь процесс цементирования скважины должен контролироваться с помощью станции контроля цементирования.
  • Руководство всеми видами работ по подготовке к цементированию скважины осуществляется ответственным лицом из числа ИТР или специально назначенным.

Для эффективной работы любой скважины важно проводить заполнение пространства между стенами скважин и обсадной трубой специальным раствором. Неукоснительное соблюдение технологии проведения работ обеспечивает высококачественную герметизацию скважины. Эти работы могут выполнить только профессионалы, имеющие соответствующую подготовку.

Способы и технологии цементирования скважин: как приготовить и залить тампонажный раствор

После бурения скважины в рыхлых песчаных грунтах наступает этап, направленный на укрепление труб обсадной колонны. Заодно следует защитить ствол от повреждения, агрессивного воздействия грунтовых вод, коррозии и прочих негативных явлений. Речь идёт о таком процессе, как цементирование скважин.

Выполнить работу по цементированию самостоятельно достаточно сложно, но возможно, при наличии знаний о технологиях проведения мероприятия. Мы расскажем вам о том, зачем нужно проводить цементирование и на что нужно обратить внимание при выполнении работ. Для наглядности, материал содержит тематические фото и видеоролики.

Зачем цементировать скважину?

Цементирование скважины – процесс, который следует сразу после окончания буровых работ. Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.

Цементный раствор в этом случае называется “тампонажный”, а сам процесс “тампонированием”. Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.

В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.

Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:

  • обеспечению прочности конструкции скважины;
  • защите скважины от грунтовых и верховых вод;
  • укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
  • повышению срока эксплуатации водоисточника;
  • устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
  • вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.
Читайте также:  Цвета морилок для дерева и эффекты тонировки

От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.

Этапы цементирования источника воды

Весь процесс цементирования складывается из нескольких этапов, каждый из которых имеет свои нюансы:

  1. Приготовление тампонажного раствора для заполнения затрубного пространства.
  2. Подача приготовленного цемента к скважине.
  3. Закачка тампонажного раствора в затрубное пространство.
  4. Период затвердевания цементного раствора.
  5. Проверка качества цементирования.

Каждый этап требует использования определённых инструментов и спецоборудования. Расчёты необходимых материалов лучше произвести до начала тампонажных работ, т.к. процесс тампонирования должен длиться непрерывно и если вам, например, не хватает цементного раствора, то это самым негативным образом скажется на качестве цементирования. Важнейшие этапы рассмотрим более подробно.

Этап №1 – подготовка оборудования

Все работы по цементированию водоносных скважин должны выполняться строго в соответствии с техническими требованиями, нарушение которых приведёт к некачественному цементированию.

Приступая к тампонированию скважины, вам стоит знать, что это необратимый процесс, исправить что-либо после начала подачи раствора в затрубное пространство скважины невозможно, поэтому подготовительным работам, а именно к приготовлению раствора для цементирования и выбору оборудования, нужно подойти максимально ответственно!

Самый простой и эффективный способ – аренда оборудования на платформе автотехники. Такой комплекс сможет приготовить цементный раствор и под давлением перекачать его в скважину, при этом источником энергии для работы оборудования служит мощный автомобильный двигатель.

Если использование агрегатов на базе спецавтомобиля невозможно, то вам потребуется:

  • миксер для приготовления цементного раствора;
  • насос высокого давления, осуществляющий подкачку раствора к скважине;
  • цементировочная головка для закачки раствора внутрь скважины;
  • заливочные пробки (количество зависит от способа цементирования);
  • различный мелкий инвентарь (шланги, мерные ёмкости).

В качестве шланга многие специалисты рекомендуют вместо традиционных ПНД труб диаметром 32 см использовать гибкий пожарный шланг. Он плоский и отлично проходит в межтрубное пространство, обеспечивая эффективную подачу раствора.

Этап №2 – приготовление раствора

Тампонажный раствор для цементирования скважины должен отвечать целому ряду требований и обладать:

  • высокими адгезивными свойствами с поверхностями любого типа;
  • высокой прочностью после застывания, устойчивостью к механическим воздействиям;
  • пластичностью и хорошей текучестью, чтобы заполнить все трещины и пустоты;
  • химической нейтральностью в отношении тампонируемых слоёв грунта;
  • устойчивостью к размыванию грунтовыми водами;
  • отсутствием усадки при затвердевании.

Также раствор должен обладать такой консистенцией, чтобы его можно было без проблем доставлять к скважине и производить закачку. Раствор должен хорошо смываться с оборудования, не быть в отношении него химически агрессивным и иметь минимальный коэффициент потери при транспортировке к скважине.

Процесс приготовления цементного раствора для тампонирования заключается в равномерном перемешивании компонентов, входящих в его состав с последующей заливкой в него воды, с предварительно растворёнными в ней специальными добавками.

Самыми простыми растворами, которые можно приготовить самостоятельно, являются:

  1. Портландцемент + кварцевый песок (1:1) + специальные добавки и вода до получения требуемой консистенции. Такой раствор имеет невысокую плотность, а его приготовление является сложным, т.к. песок, входящий в состав часто выпадает в осадок и применение раствора становится невозможным.
  2. Портландцемент + барит (1,1:1) + специальные добавки и вода. Недостаток такого раствора – невысокая прочность.
  3. Портландцемент + наполнитель. В качестве наполнителя применяется асбест (на песчаных грунтах), волокнистые материалы.

Для приготовления цементирующей смеси лучше всего использовать тампонажный портландцемент, представляющий собой разновидность цемента на основе силикатов.

Такой цемент, конечно, стоит дороже, чем обычный портландцемент, однако его прочностные характеристики намного выше, чем у обычного. Барит – тяжёлый минерал, повышающий плотность раствора. Приобрести барит можно в строительном магазине, торгующем сыпучими строительными материалами.

Под специальными добавками, входящими в состав цементирующих растворов, понимают различные вещества, придающие раствору особые свойства.

  • ускорители схватывания цемента (хлористый кальций, кальцинированная сода, поташ), применяемые, если цементирование происходит при температуре ниже +5 градусов;
  • замедлители схватывания, используемые для предотвращения быстрого затвердения (это хлориды кальция или натрия, нитрит натрия и др.);
  • пластификаторы для получения оптимальной вязкости (полимерные модификаторы);
  • морозостойкие добавки (кремнийорганические соединения вкупе с пластификаторами);
  • влагопоглощающие добавки (вещества, полученные из соединений, относящихся к группам сахарной, лимонной, винной и тетраоксиадипиновой кислот) и др.

Специальные добавки размешиваются в воде, которую в дальнейшем применяют для приготовления тампонажного раствора. Перемешивают раствор при помощи специальных машин – миксеров. Иногда допускается ручное замешивание, но оно требует определённой сноровки и больших трудозатрат.

Этап №3 – заливка раствора в скважину

Основными способами цементирования скважин являются:

  • сплошное или одноступенчатое;
  • двухступенчатое;
  • манжетное;
  • обратное.

Все способы цементирования водозаборных скважин основаны на одном принципе – закачке в затрубное пространство тампонажного раствора. При этом выбор технологии цементирования зависит от конкретных условий: типа грунта, глубины скважины, материала обсадных труб, климатических и гидрогеологических условий местности.

Выбранная технология тампонирования скважины на воду должна обеспечить:

  • заполнение раствором всего створа скважины на всю глубину;
  • полностью вытеснить промывочную жидкость (при её наличии);
  • создание высокопрочного цементного камня, устойчивого к физическим, механическим и химическим воздействиям;
  • высокий показатель адгезии с грунтовыми стенками скважины, обсадными трубами.

Для глубоких скважин применяют сегментарное цементирование, т.е. цементируется не весь створ скважины сразу, а только его отдельные сегменты.

Этот процесс очень сложный и практика показывает, что выполнить его самостоятельно практически невозможно. Поэтому подробнее рассмотрим технологию одно- и двухступенчатого и манжетного цементирования.

Читайте также:  Средство от накипи в чайнике: чем и как почистить электрический чайник от накипи, термопот и кофемашину
Одноступенчатое или сплошное цементирование

Этот способ наиболее часто применяют для цементирования бытовых водоносных скважин. При его реализации цементирующий раствор закачивается в затрубное пространство.

Раствор закачивается под давлением при помощи оборудования, которое установлено на платформу спецавтомобиля или стационарно недалеко от скважины. Цементирующий раствор под своей тяжестью движется к основанию-“башмаку” обсадной колонны, заполняя все затрубные полости.

Перед началом работ по цементированию проводится промывка скважины, а затем вводится нижняя пробка, которая будет выполнять роль ограничителя. Включается бетононасос и начинается закачка тампонирующего раствора, под воздействием которого пробка опускается, пока не достигнет “башмака” обсадной колонны.

После закачки раствора устанавливается верхняя пробка и начинается уплотнение цементной смеси, до тех пор, пока верхняя пробка не упрётся в нижнюю. Это будет означать, что раствор заполнил всё затрубное пространство. Уплотнение осуществляется вибропрессом при помощи подкачки раствора бетононасосом.

Зацементированная скважина оставляется в покое на 36-48 часов для полного затвердевания раствора. Данный способ подходит только для неглубоких ровных по конфигурации скважин. Недостатком этого метода является невозможность отследить момент, когда цементный раствор достиг нижней точки створа скважины.

Двухступенчатая система заливки

Этот метод цементирования был разработан для скважин нефтяной промышленности. По причине того, что он требует использования серьёзного промышленного оборудования (мощного бетононасоса), в обустройстве скважин он применяется не часто. Двухступенчатое цементирование используют в следующих случаях:

  • цементный раствор схватывается настолько быстро, что нельзя закончить цементирование в один цикл;
  • когда требуется выделить два участка в затрубном пространстве, которые разделены значительным расстоянием;
  • при большой глубине скважины, когда провести работы в один цикл невозможно.

В остальных случаях применение двухступенчатого способа нецелесообразно по причине длительности процесса и экономическим показателям.

Принцип двухступенчатого цементирования основан на том, что закачка цемента в затрубное пространство осуществляется в два приёма.

Первая порция тампонажного раствора загружается и продавливается. Опускается нижняя пробка, которая род действием раствора пробка опускается на дно. Вторая порция раствора закачивается через 12-36 часов, после окончательного затвердевания первой порции.

Применение манжетного способа

Этот метод цементирования используется, если необходимо укрепить только верхнюю часть скважины. При этом первоначальной задачей будет определение уровня, до которого будет производиться цементирование.

Уровень отмечается по обсадной трубе установкой специального манжета. Нижняя часть створа при этом надёжно защищена манжетой от проникновения тампонирующего раствора.

Раствор закачивается точно так же, как и при одноступенчатом цементировании. Применяется манжетный способ в том случае, если верхняя часть скважины расположена на песчаных грунтах, а нижняя – на глинистых. Это встречается достаточно редко, поэтому данный способ не нашёл широкого применения.

Процесс образования цементного камня

Процесс образования цементного камня начинается сразу после закачки тампонирующего раствора и длится от 12 до 36 часов. Основными факторами, влияющими на длительность затвердевания раствора до состояния цементного камня:

  • свойства компонентов, входящих в состав раствора;
  • грунты, материал обсадных колонн;
  • гидрогеологические и климатические условия на участке;
  • плотность закачки, правильность осуществления процесса тампонирования.

В период затвердевания необходимо оставить скважину в состоянии покоя. Запрещается использовать тросы, ломы, проволоку для оценки качества цементирования, т.к. это может нарушить целостность образующегося цементного камня.

Оценка качества цементирования

Стоит отметить: несмотря на то, что оценка качества цементирования водоносных скважин является очень важным этапом, провести её самостоятельно невозможно.

Для её осуществления требуется специальное лабораторное оборудование, которое очень редко встречается даже у организаций, которые занимаются бурением.

Если вы всё-таки намерены произвести оценку проведённого тампонирования, то можете заказать услугу контроля качества одним из трёх способов:

  • акустический, основанной на простукивании стенок обсадной колонны, с последующей обработкой полученных данных компьютерными программами;
  • радиологический, когда измерение при помощи радиоприборов;
  • термальный, основанный на принципе измерения выделяемого тепла при застывании цементного раствора.

В “домашних” условиях вы можете использовать упрощённый термальный метод, измерив температуру у стенок скважины. Когда она сравняется с окружающей температурой воздуха и станет ниже на 0,5-1,5 градусов, тогда можно говорить о полном затвердевании. Однако даже после этого рекомендуется выждать 2-3 дня и только тогда осуществлять ввод скважины в эксплуатацию.

После завершения проверки устье скважины прочищается от остатков цементного раствора при помощи желонки. Затем производится проверка герметичности, для чего в трубу скважины закачивается вода под высоким давлением в течение 30 минут. Критерием герметичности будет снижение давления примерно на 0,3-0,5 МПа. Теперь скважина полностью готова к использованию.

Выводы и полезное видео по теме

В ниже представленных видеороликах речь идёт о скважинах в нефтегазовой отрасли, но принцип технологии производства работ такой же, как для водоносных скважин.

Процедура одноступенчатого цементирования скважины:

Специфика производства манжетного цементирования:

Технологические особенности двухступенчатого цементирования:

Цементирование – сложный процесс, требующий применения специализированной техники. Однако это не говорит о том, что провести его самостоятельно невозможно. Выбрав и правильно приготовив тампонажный раствор, используя минимальный набор агрегатов, с работой вполне можно справиться самостоятельно.

В любом случае эксплуатация скважины без укрепления ствола цементом не будет долгой, а затраты на бурение нового водоисточника будут ничуть не меньше.

Если после изучения материала у вас остались вопросы о том, как правильно зацементировать скважину после бурения, или вы обладаете ценными знаниями по данному вопросу, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Цементирование скважин: способы и технологии тампонажа

После бурения скважины в рыхлых песчаных грунтах наступает этап, направленный на укрепление труб обсадной колонны. Заодно следует защитить ствол от повреждения, агрессивного воздействия грунтовых вод, коррозии и прочих негативных явлений. Речь идёт о таком процессе, как цементирование скважин.

Читайте также:  Строительство балкона на даче своими руками

Выполнить работу по цементированию самостоятельно достаточно сложно, но возможно, при наличии знаний о технологиях проведения мероприятия.

  • Зачем цементировать скважину?
  • Этапы цементирования источника воды
  • Грамотное приготовление раствора
  • Необходимое для работ оборудование
  • Способы заливки раствора в скважину
    • Одноступенчатое или сплошное цементирование
    • Двухступенчатая система заливки
    • Применение манжетного способа
  • Процесс образования цементного камня
  • Оценка качества цементирования
  • Выводы и полезное видео по теме

Зачем цементировать скважину?

Цементирование скважины — процесс, который следует сразу после окончания буровых работ. Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.

Цементный раствор в этом случае называется «тампонажный», а сам процесс «тампонированием». Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.

В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.

Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:

  • обеспечению прочности конструкции скважины;
  • защите скважины от грунтовых и верховых вод;
  • укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
  • повышению срока эксплуатации водоисточника;
  • устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
  • вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.

От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.

Этапы цементирования источника воды

Весь процесс цементирования складывается из нескольких этапов, каждый из которых имеет свои нюансы:

  1. Приготовление тампонажного раствора для заполнения затрубного пространства.
  2. Подача приготовленного цемента к скважине.
  3. Закачка тампонажного раствора в затрубное пространство.
  4. Период затвердевания цементного раствора.
  5. Проверка качества цементирования.

Каждый этап требует использования определённых инструментов и спецоборудования. Расчёты необходимых материалов лучше произвести до начала тампонажных работ, т.к. процесс тампонирования должен длиться непрерывно и если вам, например, не хватает цементного раствора, то это самым негативным образом скажется на качестве цементирования. Важнейшие этапы рассмотрим более подробно.

Грамотное приготовление раствора

Тампонажный раствор для цементирования скважины должен отвечать целому ряду требований и обладать:

  • высокими адгезивными свойствами с поверхностями любого типа;
  • высокой прочностью после застывания, устойчивостью к механическим воздействиям;
  • пластичностью и хорошей текучестью, чтобы заполнить все трещины и пустоты;
  • химической нейтральностью в отношении тампонируемых слоёв грунта;
  • устойчивостью к размыванию грунтовыми водами;
  • отсутствием усадки при затвердевании.

Также раствор должен обладать такой консистенцией, чтобы его можно было без проблем доставлять к скважине и производить закачку. Раствор должен хорошо смываться с оборудования, не быть в отношении него химически агрессивным и иметь минимальный коэффициент потери при транспортировке к скважине.

Процесс приготовления цементного раствора для тампонирования заключается в равномерном перемешивании компонентов, входящих в его состав с последующей заливкой в него воды, с предварительно растворёнными в ней специальными добавками.

Самыми простыми растворами, которые можно приготовить самостоятельно, являются:

  1. Портландцемент + кварцевый песок (1:1) + специальные добавки и вода до получения требуемой консистенции. Такой раствор имеет невысокую плотность, а его приготовление является сложным, т.к. песок, входящий в состав часто выпадает в осадок и применение раствора становится невозможным.
  2. Портландцемент + барит (1,1:1) + специальные добавки и вода. Недостаток такого раствора — невысокая прочность.
  3. Портландцемент + наполнитель. В качестве наполнителя применяется асбест (на песчаных грунтах), волокнистые материалы.

Для приготовления цементирующей смеси лучше всего использовать тампонажный портландцемент, представляющий собой разновидность цемента на основе силикатов.

Такой цемент, конечно, стоит дороже, чем обычный портландцемент, однако его прочностные характеристики намного выше, чем у обычного. Барит — тяжёлый минерал, повышающий плотность раствора. Приобрести барит можно в строительном магазине, торгующем сыпучими строительными материалами.

Под специальными добавками, входящими в состав цементирующих растворов, понимают различные вещества, придающие раствору особые свойства. К ним относят:

  • ускорители схватывания цемента (хлористый кальций, кальцинированная сода, поташ), применяемые, если цементирование происходит при температуре ниже +5 градусов;
  • замедлители схватывания, используемые для предотвращения быстрого затвердения (это хлориды кальция или натрия, нитрит натрия и др.);
  • пластификаторы для получения оптимальной вязкости (полимерные модификаторы);
  • морозостойкие добавки (кремнийорганические соединения вкупе с пластификаторами);
  • влагопоглощающие добавки (вещества, полученные из соединений, относящихся к группам сахарной, лимонной, винной и тетраоксиадипиновой кислот) и др.

Специальные добавки размешиваются в воде, которую в дальнейшем применяют для приготовления тампонажного раствора. Перемешивают раствор при помощи специальных машин — миксеров. Иногда допускается ручное замешивание, но оно требует определённой сноровки и больших трудозатрат.

Необходимое для работ оборудование

Все работы по цементированию водоносных скважин должны выполняться строго в соответствии с техническими требованиями, нарушение которых приведёт к некачественному цементированию. Приступая к тампонированию скважины, вам стоит знать, что это необратимый процесс, исправить что-либо после начала подачи раствора в затрубное пространство скважины невозможно, поэтому подготовительным работам, а именно к приготовлению раствора для цементирования и выбору оборудования, нужно подойти максимально ответственно!

Самый простой и эффективный способ — аренда оборудования на платформе автотехники. Такой комплекс сможет приготовить цементный раствор и под давлением перекачать его в скважину, при этом источником энергии для работы оборудования служит мощный автомобильный двигатель. Если использование агрегатов на базе спецавтомобиля невозможно, то вам потребуется:

  • миксер для приготовления цементного раствора;
  • насос высокого давления, осуществляющий подкачку раствора к скважине;
  • цементировочная головка для закачки раствора внутрь скважины;
  • заливочные пробки (количество зависит от способа цементирования);
  • различный мелкий инвентарь (шланги, мерные ёмкости).
Читайте также:  Установка распашных ворот: примеры и варианты исполнения, отзывы

В качестве шланга многие специалисты рекомендуют вместо традиционных ПНД труб диаметром 32 см использовать гибкий пожарный шланг. Он плоский и отлично проходит в межтрубное пространство, обеспечивая эффективную подачу раствора.

Способы заливки раствора в скважину

Основными способами цементирования скважин являются:

  • сплошное или одноступенчатое;
  • двухступенчатое;
  • манжетное;
  • обратное.

Все способы цементирования водозаборных скважин основаны на одном принципе — закачке в затрубное пространство тампонажного раствора. При этом выбор технологии цементирования зависит от конкретных условий: типа грунта, глубины скважины, материала обсадных труб, климатических и гидрогеологических условий местности.

Выбранная технология тампонирования скважины на воду должна обеспечить:

  • заполнение раствором всего створа скважины на всю глубину;
  • полностью вытеснить промывочную жидкость (при её наличии);
  • создание высокопрочного цементного камня, устойчивого к физическим, механическим и химическим воздействиям;
  • высокий показатель адгезии с грунтовыми стенками скважины, обсадными трубами.

Для глубоких скважин применяют сегментарное цементирование, т.е. цементируется не весь створ скважины сразу, а только его отдельные сегменты.

Этот процесс очень сложный и практика показывает, что выполнить его самостоятельно практически невозможно. Поэтому подробнее рассмотрим технологию одно- и двухступенчатого и манжетного цементирования.

Одноступенчатое или сплошное цементирование

Этот способ наиболее часто применяют для цементирования бытовых водоносных скважин. При его реализации цементирующий раствор закачивается в затрубное пространство.

Раствор закачивается под давлением при помощи оборудования, которое установлено на платформу спецавтомобиля или стационарно недалеко от скважины. Цементирующий раствор под своей тяжестью движется к основанию-«башмаку» обсадной колонны, заполняя все затрубные полости.

Перед началом работ по цементированию проводится промывка скважины, а затем вводится нижняя пробка, которая будет выполнять роль ограничителя. Включается бетононасос и начинается закачка тампонирующего раствора, под воздействием которого пробка опускается, пока не достигнет «башмака» обсадной колонны.

После закачки раствора устанавливается верхняя пробка и начинается уплотнение цементной смеси, до тех пор, пока верхняя пробка не упрётся в нижнюю. Это будет означать, что раствор заполнил всё затрубное пространство. Уплотнение осуществляется вибропрессом при помощи подкачки раствора бетононасосом.

Зацементированная скважина оставляется в покое на 36-48 часов для полного затвердевания раствора. Данный способ подходит только для неглубоких ровных по конфигурации скважин. Недостатком этого метода является невозможность отследить момент, когда цементный раствор достиг нижней точки створа скважины.

Двухступенчатая система заливки

Этот метод цементирования был разработан для скважин нефтяной промышленности. По причине того, что он требует использования серьёзного промышленного оборудования (мощного бетононасоса), в обустройстве скважин он применяется не часто. Двухступенчатое цементирование используют в следующих случаях:

  • цементный раствор схватывается настолько быстро, что нельзя закончить цементирование в один цикл;
  • когда требуется выделить два участка в затрубном пространстве, которые разделены значительным расстоянием;
  • при большой глубине скважины, когда провести работы в один цикл невозможно.

В остальных случаях применение двухступенчатого способа нецелесообразно по причине длительности процесса и экономическим показателям.

Принцип двухступенчатого цементирования основан на том, что закачка цемента в затрубное пространство осуществляется в два приёма.

Первая порция тампонажного раствора загружается и продавливается. Опускается нижняя пробка, которая род действием раствора пробка опускается на дно. Вторая порция раствора закачивается через 12-36 часов, после окончательного затвердевания первой порции.

Применение манжетного способа

Этот метод цементирования используется, если необходимо укрепить только верхнюю часть скважины. При этом первоначальной задачей будет определение уровня, до которого будет производиться цементирование.

Уровень отмечается по обсадной трубе установкой специального манжета. Нижняя часть створа при этом надёжно защищена манжетой от проникновения тампонирующего раствора.

Раствор закачивается точно так же, как и при одноступенчатом цементировании. Применяется манжетный способ в том случае, если верхняя часть скважины расположена на песчаных грунтах, а нижняя — на глинистых. Это встречается достаточно редко, поэтому данный способ не нашёл широкого применения.

Процесс образования цементного камня

Процесс образования цементного камня начинается сразу после закачки тампонирующего раствора и длится от 12 до 36 часов. Основными факторами, влияющими на длительность затвердевания раствора до состояния цементного камня:

  • свойства компонентов, входящих в состав раствора;
  • грунты, материал обсадных колонн;
  • гидрогеологические и климатические условия на участке;
  • плотность закачки, правильность осуществления процесса тампонирования.

В период затвердевания необходимо оставить скважину в состоянии покоя. Запрещается использовать тросы, ломы, проволоку для оценки качества цементирования, т.к. это может нарушить целостность образующегося цементного камня.

Оценка качества цементирования

Стоит отметить: несмотря на то, что оценка качества цементирования водоносных скважин является очень важным этапом, провести её самостоятельно невозможно.

Для её осуществления требуется специальное лабораторное оборудование, которое очень редко встречается даже у организаций, которые занимаются бурением. Если вы всё-таки намерены произвести оценку проведённого тампонирования, то можете заказать услугу контроля качества одним из трёх способов:

  • акустический, основанной на простукивании стенок обсадной колонны, с последующей обработкой полученных данных компьютерными программами;
  • радиологический, когда измерение при помощи радиоприборов;
  • термальный, основанный на принципе измерения выделяемого тепла при застывании цементного раствора.

В «домашних» условиях вы можете использовать упрощённый термальный метод, измерив температуру у стенок скважины. Когда она сравняется с окружающей температурой воздуха и станет ниже на 0,5-1,5 градусов, тогда можно говорить о полном затвердевании. Однако даже после этого рекомендуется выждать 2-3 дня и только тогда осуществлять ввод скважины в эксплуатацию.

Читайте также:  Устройство и конструкция фундамента под гаражи: металлические, деревянные каркасные, из шлакоблоков

После завершения проверки устье скважины прочищается от остатков цементного раствора при помощи желонки. Затем производится проверка герметичности, для чего в трубу скважины закачивается вода под высоким давлением в течение 30 минут. Критерием герметичности будет снижение давления примерно на 0,3-0,5 МПа. Теперь скважина полностью готова к использованию.

Выводы и полезное видео по теме

В ниже представленных видеороликах речь идёт о скважинах в нефтегазовой отрасли, но принцип технологии производства работ такой же, как для водоносных скважин.

Процедура одноступенчатого цементирования скважины:

Специфика производства манжетного цементирования:

Технологические особенности двухступенчатого цементирования:

Цементирование — сложный процесс, требующий применения специализированной техники. Однако это не говорит о том, что провести его самостоятельно невозможно. Выбрав и правильно приготовив тампонажный раствор, используя минимальный набор агрегатов, с работой вполне можно справиться самостоятельно.

В любом случае эксплуатация скважины без укрепления ствола цементом не будет долгой, а затраты на бурение нового водоисточника будут ничуть не меньше.

Цементирование обсадной колонны скважины и тампонаж

Цементирование (тампонирование) – одна из самых ответственных операций, от успешности которой зависит дальнейшая нормальная эксплуатация скважины

Цементирование обсадной колонны – одна из самых ответственных операций, от успешности которой зависит долговечность и дальнейшая нормальная эксплуатация скважины.
Цементирование – закрепление обсадной колонны на стенке ствола скважины и отсечение избыточных флюидов от попадания в ствол скважины посредством нагнетания цементного раствора по обсадной трубе и вверх по кольцевому зазору.
Это процесс закачивания тампонажного раствора в пространство между обсадной колонной и стенкой скважины.
Способ цементирования выбирают в зависимости от вида колонны, спущенной в пробуренный ствол (сплошной или хвостовика).

Рис 1. Схема этапов выполнения 1- циклового цементирования обсадной колонны:I – начало подачи цементного раствора в скважину, II – подача закачанной порции цементного раствора по обсадной колонне, III – начало продавки в затрубное пространство, IV – окончание продавки;
1 – манометр, 2 – цементировочная головка, 3 – верхняя пробка, 4 – нижняя пробка, 5 – цементируемая обсадная колонна, 6 – стенки скважины, 7 – стоп-кольцо, 8 – продавочная жидкость, 9 – буровой раствор, 10 – цементный раствор.

Одноступенчатое цементирование.
После окончания спуска сплошной эксплуатационной колонны в процессе подготовки скважины к цементированию:

  • колонну обсадных труб периодически расхаживают,
  • непрерывно промывают скважину для предотвращения прихвата колонны,
  • башмак ее устанавливают на 1-2 м выше забоя,
  • устье оборудуют цементировочной головкой,
  • закачивают расчетный объем цементного раствора.

Прокачав расчетное количество цементного раствора, отвинчивают стопорные болты на цементировочной головке и закачивают расчетное количество продавочного бурового раствора.
Как только заливочная (нижняя) пробка дойдет до упорного кольца – стоп, наблюдается резкий подъем давления, так называемый удар.
Давление повышается на 4 – 5 МПа.
Под его воздействием диафрагма, перекрывающая канал в нижней пробке, разрушится.
После разрушения диафрагмы раствору открывается путь в затрубное пространство.
Когда до окончания продавки остается 1 – 2 м 3 продавочной жидкости, интенсивность подачи резко снижают.
Закачку прекращают, как только обе пробки (верхняя и нижняя) войдут в контакт, что определяется по резкому повышению давления на цементировочной головке.
В обсадной колонне под упорным кольцом остается некоторое количество раствора, образующего стакан высотой 15 – 20 м.
Если колонна оснащена обратным клапаном, можно приоткрыть краны на цементировочной головке и снизить давление.
На этом процесс цементирования заканчивается.
Краны на головке закрывают, и скважину оставляют в покое на срок, необходимый для твердения цементного раствора.
При цементировании неглубоких скважин с небольшим подъемом раствора за колонной в качестве продавочной жидкости применяют обычную воду.

Многоступенчатое цементирование
Многоступенчатое цементирование – цементирование нескольких горизонтов (интервалов) пласта за обсадной колонной скважины с использованием соединений с отверстиями.
При этом, обсадная колонна на разных уровнях оснащена дополнительными приспособлениями (заливочными муфтами), позволяющими подавать тампонажный раствор в затрубное пространство поинтервально на разной глубине.

Распространено 2-ступенчатое цементирование – раздельное последовательное цементирование 2 х интервалов в стволе скважины (нижнего и верхнего).

Преимущества в сравнении с 1 – ступенчатым:

  • позволяет снизить гидростатическое давление на пласт при высоких уровнях подъема цемента,
  • существенно увеличить высоту подъема цементного раствора в затрубном пространстве без значительного роста давления нагнетания;
  • уменьшить загрязнение цементного раствора от смешения его с промывочной жидкостью в затрубном пространстве;
  • избежать воздействия высоких температур на свойства цементного раствора, используемого в верхнем интервале, что позволяет эффективнее подбирать цементный раствор по условиям цементируемого интервала.

Рис. 2 Заливочная муфта для ступенчатого цементирования:
а – при цементировании первой ступени, б – при цементировании второй ступени;
1 – корпус, 2 – верхнее седло, 3 – верхняя втулка, 4 – заливочные отверстия, 5 – нижнее седло, 6 – нижняя втулка

Для проведения 2-ступенчатого цементирования в обсадной, колонне на уровне, соответствующем низу верхнего интервала, устанавливают специальную заливочную муфту (рис. 2).

Подготовку скважины аналогична 1- ступенчатому цементированию.
После промывки скважины и установки на колонну цементировочной головки приступают к закачке 1 й порции цементного раствора, соответствующей цементируемому объему 1 й ступени. Закачав нужный объем цементного раствора, в колонну вводят верхнюю пробку 1 й ступени, которая проходит через заливочную муфту (рис. 2, а).
Продавочной жидкостью вытесняют раствор в затрубное пространство.

После закачки объема продавочной жидкости, равного внутреннему объему обсадной колонны в интервале между заливочной муфтой и упорным кольцом, освобождают находящуюся в цементировочной головке нижнюю пробку 2 й ступени.
По достижении заливочной муфты, пробка садится во втулку, резко понижая давление нагнетания, но под давлением смещает ее вниз, открывая сквозные отверстия в муфте (рис. 2, б). .

Читайте также:  Фрезер из болгарки своими руками

При использовании способа непрерывного цементирования, тампонажный раствор для цементирования второй ступени закачивают тотчас за нижней пробкой второй ступени.
2-ступенчатое цементирование с разрывом – после открытия отверстий в заливочной муфте возобновляют циркуляцию бурового раствора, а тампонажный раствор 2 й ступени подают в скважину спустя некоторое время, к примеру, после схватывания раствора 1 й порции.

Цементирование хвостовика.
После промывки ствола скважины на устье ее устанавливают цементировочную головку, в которую вставляют верхнюю секцию разделительной заливочной пробки.
Закачивают расчетное количество цементного раствора, который продавливают буровым раствором или водой.
Когда раствор будет продавлен в объеме, равном внутреннему объему бурильных труб, верхняя секция пробки войдет в нижнюю и перекроет отверстия кольца.
При этом давление в бурильных трубах резко возрастет.
Шпильки, удерживающие нижнюю секцию в переводнике, срезаются, и обе секции, как одно целое, перемещаются вниз по хвостовику до резкого подъема давления.
После этого колонну необходимо посадить на забой, и путем вращения инструмента по часовой стрелке освободить бурильные трубы с переводником от хвостовика и вымыть излишек цементного раствора.
Через 16-20 часов следует определить высоту подъема цемента за колонной, оборудовать устье скважины, испытать колонну на герметичность и перфорировать в интервале продуктивного пласта.
Заключительный этап процесса восстановления скважины методом зарезки и бурения 2 го ствола – испытание эксплуатационной колонны на герметичность, перфорирование отверстий против продуктивного горизонта и освоение скважины (вызов притока нефти или газа из пласта).

Тампонаж
Тампонирование (цементирование) скважин – технологический процесс упрочнения затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего действия горных пород и грунтовых вод.
В процессе цементирования заданный интервал заполняется раствором вяжущих материалов (цемента), который в состоянии покоя превращается в прочный непроницаемый камень.
Используется специальный тампонажный цемент – модификацию портландце­мента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера.
В состав цемента введены добавки, замедляющие его застывание.

Применение цементирования:

  • изоляция друг от друга проницаемых пластов, вскрытых скважиной;
  • установка цементных мостов, изолирующих нижнюю часть ствола скважины (например при забуривании нового ствола);
  • удерживание в подвешенном состоянии обсадной колонны и герметизации заколонного пространства;
  • изоляция поглощающих пластов, вскрытых скважиной в процессе бурения;
  • защита обсадных труб от коррозии агрессивными пластовыми жидкостями и газами и др.

Технология цементирование включает 5 операций:

  • приготовление тампонажного раствора,
  • закачка приготовленного раствора в скважину,
  • подача тампонажного раствора в затрубное пространство,
  • ожидание затвердения закачанного вяжущего раствора,
  • проверка качества цементировочных работ по утвержденной программе, обоснованной техническим расчетом.

Подготовительные операции:

  • подбор тампонажного материала, рецептуры и свойств тампонажного раствора,
  • определение режима закачки и продавки тампонажного раствора,
  • определение суммарной продолжительности цементировочных работ,
  • определение промежутка времени, необходимого для формирования в затрубном пространстве цементного камня с достаточной прочностью, позволяющей возобновить работы в скважине.

Способы цементирования:

  • прямая схема подачи тампонажного раствора в затрубное пространство: раствор, закачанный внутрь цементируемой обсадной колонны, проходит по ней до башмака и затем поступает в затрубное пространство, распространяясь снизу вверх;
  • обратная схема: тампонажный раствор с поверхности подают в затрубное пространство, по которому он перемещается вниз.

Цементирование скважин позволяет резко увеличить долговечность скважин и срок добычи безводной продукции.

Технология цементирования регламентируется:

  • системой норм и правил выполнения цементировочных работ,
  • типовыми схемами организации техпроцесса.

При цементировании необходимо учитывать конкретные факторы:

  • конструкция и состояние ствола скважины,
  • протяженность цементируемого интервала,
  • горно-геологические условия,
  • уровень оснащенности техническими средствами,
  • опыт проведения цементировочных работ в районе.

Требования к технологии:

  • цементирование предусмотренного интервала по всей его протяженности;
  • полное замещение промывочной жидкости тампонажным раствором в пределах цементируемого интервала;
  • предохранение тампонажного раствора от попадания в него промывочной жидкости;
  • получение цементного камня с необходимыми механическими свойствами, с высокой стойкостью и низкой проницаемостью;
  • обеспечение хорошего сцепления цементного камня с обсадной колонной и стенками скважины.

Наиболее полное замещение промывочной жидкости происходит при турбулентном режиме – 98%, худшие показатели – при структурном режиме – 42% .
Способы повышения полноты замещения промывочной жидкости:

  • тщательное регулирование реологических свойств промывочной жидкости, заполняющей скважину перед цементированием, с целью снижения вязкости и статического напряжения сдвига до минимально допустимых значений;
  • нагнетание тампонажного раствора в затрубное пространство со скоростями течения, обеспечивающими турбулентный режим;
  • применение соответствующих буферных жидкостей на разделе промывочной жидкости и тампонажного раствора;
  • расхаживание или вращение обсадной колонны при подаче тампонажного раствора в затрубное пространство;
  • применение полного комплекса технологической оснастки обсадной колонны.

Способы и технологии цементирования скважин

Как правило, завершающим этапом бурения скважин является их цементирование. Оттого насколько профессионально будет проведён этот процесс, зависит качество и надёжность всей конструкции. Главная цель этого мероприятия — полное замещение бурового раствора на цементный аналог, который ещё называют тампонажной смесью. После замены растворов его оставляют на определённый промежуток времени для того, чтобы он застыл, и превратился в цементный монолит. На сегодняшний день разработано несколько способов эффективного цементирования скважин, при этом одному из них, самому распространённому, уже больше ста лет. Этот метод называется — одноцикловый способ прямого цементирования обсадной колонны. И до сих пор эта технология с некоторыми усовершенствованиями применяется буровиками во всём мире.

Подготовительные мероприятия и заливка раствора

Перед началом работ, связанных с цементированием скважины, нужно составить план их проведения, который должен базироваться на точных расчётах. Также в нём должны быть учтены свойства грунта, протяжённость интервала скважины, который необходимо укрепить, состояние ствола и особенности его конструкции. При составлении расчётов можно опираться на имеющиеся данные после проведения подобных работ в этом районе, если таковые проводились.

Читайте также:  Электрические двухконтурные котлы отопления: видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности отопительных изделий, цена, фото

Цементирование скважины происходит так:

  • подготавливается тампонажная смесь;
  • осуществляется подача готового раствора в скважину;
  • цементирующая смесь заполняет свободное пространство вокруг обсадной трубы для скважин;
  • раствор оставляется на определённый промежуток времени для полного застывания;
  • степень застывания тампонажного раствора проверяется специальными устройствами.

Технология цементирования

Есть два варианта подачи раствора в пространство вокруг обсадной трубы — прямой и обратный способ. Их главное отличие заключается в технологии заливки цемента:

  • прямой способ закачки тампонажного раствора в пространство вокруг обсадной трубы подразумевает подачу цементной смеси сверху вниз. Таким образом, она опускается на дно скважины под тяжестью своего веса и заполняет все пустоты. Такой метод считается наиболее простым и эффективным;
  • обратный метод подачи смеси выглядит несколько иначе. Смесь заливается прямо в обсадную трубу, на дне которой установлена пробка или диафрагма. Затем происходит продавливание раствора специальной жидкостью, которая подаётся под высоким давлением, и цементирующий раствор проходит снизу вверх.

Во время бурения скважин в промышленных масштабах наиболее востребованным является прямой метод подачи цементного раствора, так как он не требует больших затрат. При этом весь процесс заливки может иметь один цикл, а необходимый объём раствора подаётся сразу. В очень глубоких скважинах используется двухступенчатое цементирование. Такой процесс проходит несколькими этапами на отдельных участках скважины.

Реже всего используется манжетный метод, поскольку он очень затратный. В этом случае часть ствола закрывается манжетой, которая уберегает его от проникновения цементирующего раствора, а также с его помощью происходит изоляция участка, находящегося в районе продуктивного пласта.

Также при выборе метода подачи раствора необходимо принимать во внимание то, что в итоге нам необходимо получить такие результаты:

  • тампонажный цемент должен абсолютно заполнить всё пространство между трубой и стенами скважины, поскольку наличие воздушных карманов при создании конструкции не допускается. Готовое покрытие должно иметь превосходное сцепление со всеми типами поверхностей;
  • после полного застывания смеси образуется цементный камень. В процессе эксплуатации скважины он должен выдерживать воздействие грунтовых вод, а также хорошо переносить значительные нагрузки, возникающие на большой глубине под давлением земляных пород;
  • вся промывочная жидкость из участка проведения работ должна быть полностью устранена, поскольку её наличие в готовом массиве является браком.

Виды оборудования

Список оборудования, необходимого для проведения такого вида работ состоит из таких типов оборудования, как:

  • цементировочные агрегаты, используемые для изготовления цементной смеси, а также для её подачи в скважину под высоким давлением;
  • бетономешалки, которые необходимы для изготовления большого количества тампонажного раствора;
  • специальная насадка, которая необходима для промывки ствола скважины для того, чтобы потом зацементировать её стенки;
  • заливочные пробки могут понадобиться при необходимости многоэтапного способа цементирования;
  • а также краны высокого давления, различные шланги, устройства для равномерного распределения цементной смеси.

Для того чтобы тампонажный процесс прошёл успешно, необходимо использовать только качественные материалы, а также следовать всем инструкциям и требованиям, которые являются неотъемлемой частью этого процесса. Все мероприятия должны выполняться квалифицированными рабочими.

Водяной теплый пол по грунту: своими руками. Часть вторая

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

В первой части материала мы рассказывали, почему пользователь FORUMHOUSE с ником Rebbytw решил при реконструкции старого дома сделать своими руками водяной тёплый пол по грунту. В статье мы описали весь подготовительный этап, а также нюансы подготовки основания под бетонную стяжку. Продолжаем начатую тему. Рассказываем, как правильно положить теплый пол водяной с нуля на грунт, и переходим к следующим технологическим процессам — прокладке канализационных труб, укладке гидро- и пароизоляционного слоя, монтажу утеплителя, процессу армирования и заливки стяжки.

Водяной пол по грунту: укладка канализационных труб

По словам пользователя нашего портала, канализационные трубы он решил укладывать после того, как утрамбовал песок, по двум причинам:

  1. Трубы будут лежать на уплотнённом основании;
  2. При рытье траншей стенки меньше осыпаются.

Сама укладка канализационных труб выполнялась так — с помощью лазерного уровня, на стене ставились метки, от которых отмечалась глубина заложения труб. Метки ставились через 1 метр, с учётом угла наклона труб. Уклон составил 3 см на 1 м. После рытья канавы, перед укладкой труб, песок дополнительно проливался водой и утрамбовывался.

Трубы для монтажа канализации использовались обычные – серые.

Диаметр труб – 110 мм. Взял серые, т.к. коричневые стоят в 1.5 раза дороже. У серой трубы стенка тоньше – 2.7 мм, а у коричневой 3.5 мм, но нагрузки на трубы будут минимальны. А судя по отзывам местных строителей, серые трубы, уложенные в землю, стоят, и ничего с ними не происходит.

Интересны нюансы монтажа труб. Сначала весь контур канализации собирается без уплотнительных резинок — начерно, для проверки, что всё рассчитано правильно. Затем трубы собирались уже со вставленными резиновыми кольцами. Для удобства монтажа использовалось жидкое мыло, так трубы проще вставить друга в друга.

После того как трубы вставлены, отмечаем маркером стык (ставим метку по кругу) и чуть вытаскиваем трубу на 0.5-1 см. Этот зазор необходим для компенсации линейного расширения труб. Также после установки трубы чуть прокручиваются. В случае, если во время монтажа уплотнительное кольцо закусило, то провернуть трубы будет очень сложно. Значит, надо разбирать соединение и устранять перекос резинки.

Читайте также:  Средства для обезжиривания поверхности металла перед покраской

Если оставить подвернувшееся уплотнительное кольцо, то стоки начнут просачиваться в песок и размывать его.

Также все стыки труб обмотали монтажным скотчем.

На финише пластиковую трубу вставили в асбестовую, уже проложенную ранее и идущую от дома до септика. Т.к. диаметр асботрубы 20 см, пользователь пошел на такую хитрость. Взял переход коричневой трубы с диаметра 11 см на 16 см, одел его на последний тройник и засунул в асбестовую. Щель между двумя трубами (примерно) 20 мм заполнили каболкой — льняным плетёным канатиком, который пропитан смоляно-битумной мастикой.

После укладки канализационных труб их засыпали песком, пролили его водой, утрамбовали и вывели всё в одну плоскость с подготовленным основанием.

Также пользователь советует, перед тем, как окончательно засыпать трубу, сделать её фото, приложив рулетку, чтобы знать точное расстояние от стены до канализации, на случай, если в дальнейшем потребуется сверлить пол в помещении.

Монтаж паро- тепло- и гидроизоляции

Основание готово, продолжаем устройство теплого пола по грунту, и у нас возникает следующий вопрос – что делать дальше, т.к. существует несколько «пирогов» такого пола. В этой связи интересен ход мыслей Rebbytw.

Я задумался, как поступить: засыпать щебень, делать стяжку (черновую) или сразу класть утеплитель, и решил посоветоваться с теми, кто уже делал пол по грунту.

Местные строители посоветовали пользователю изготовить такой пирог: раскатать по слою уплотнённого песка полиэтиленовую плёнку, затем по этому настилу залить армированную бетонную черновую стяжку толщиной примерно 50 мм. Далее на это основание уложить экструзионный пенополистирол, который затем фиксируется на стяжке саморезами. Затем лить финишную стяжку тёплого пола.

Пользователь подумал и отказался от этого решения, как неправильного и небюджетного способа. Ведь, по сути, черновую стяжку, предложенную «местными», следует изготавливать только для удобства фиксации ЭППС. Rebbytw решил, что т.к. на пол не предполагается большая нагрузка, правильно будет положить утеплитель (в 2 слоя по 5 см каждый) на основание из уплотнённого песка, подстелив под теплоизоляцию полиэтиленовую плёнку.

Устройство теплого водяного пола – слои «пирога» и последовательность работ

В предыдущей статье мы рассматривали устройство стяжки для теплого пола . Вся тема создания теплого пола в доме достаточно объемная и интересная. В связи с этим мы решили продолжить ее и рассмотреть устройство теплого водяного пола и то, каким образом укладываются его слои, т.е. «пирог».

Создание в доме теплого пола является неплохой заменой централизованного отопления. Он по большому счету является наиболее оптимальным вариантом отопления. Все потому, что принцип действия основывается на соответствии правилам отопления помещений, что способствует сохранению здоровья человека – подогретый воздух поднимается от пола к потолку. Вообще схем обогрева и отопления существует несколько, однако основная часть из них не являются оптимальными, так как производят обогрев только какую-либо часть комнаты, чаще всего, верхнюю.

В помещениях, где проживают люди тепло обязано исходить от полов. Вы наверняка согласитесь, что теплому воздуху вовсе не обязательно отапливать потолок. В связи с этим использование теплого пола обеспечивает снижение необходимой мощности для обогрева, т.е. он снижает общие затраты на отопление. В целом по устройству теплый пол можно разделить на электрический (сейчас широко распространен инфракрасный, недостатки и достоинства которого мы уже рассматривали) и водяной. Однако принцип действия одинаков – нагреваются элементы, которые находятся в полу.

Электрический теплый пол действует на по принципу нагрева специальных электрических элементов (кабелей), которые при нагреве и передают свое тепло поверхности пола.

Водяные теплые полы имеют другую схему – в полу проложены трубы, по которым протекает теплоноситель (обычно это вода, но могут использоваться и различные смеси). Именно нагрев труб и осуществляет нагрев поверхности. Обращаем ваше внимание на то, что в многоквартирных домах запрещается подключать контур теплого пола к центральному отоплению. Но даже если вы решили сделать отдельный контур, то желательно взять на это разрешение в соответствующих органах.

Из-за вышеприведенных особенностей можно сказать, что выполнять эту систему в квартире наиболее целесообразно как основной вариант обогрева. В противном случае укладка теплого пола и квитанции за централизованное отопление приведут к значительным тратам. Но это в случае с общим отоплением. Если у вас в квартире индивидуальное отопление, то ситуация становится немного проще. В таком случае, точно также как и в частном доме, водяное отопление пола является довольно оправданным с экономической точки зрения. В таком жилье контур подогрева воды будет выполняться в любом случае, поэтому привязать к нему систему теплого пола не будет большой проблемой.

Как устроен теплый водяной пол?

Укладка системы может быть выполнена двумя вариантами – своими силами и с привлечением специалистов. В первом варианте вы сможете сэкономить свои средства, но вам придется вникать во все тонкости работы и устройства системы, чтобы не допустить серьезных ошибок. Во втором варианте будет все проще – специалисты самостоятельно проведут все работы, а вам не потребуется изучение всей работы. В этом есть свой плюс, но это все будет стоить определенных денег. Здесь нужно понять, что вам интереснее – экономия средств или экономия своего времени и сил.

Читайте также:  Устройство и конструкция фундамента под гаражи: металлические, деревянные каркасные, из шлакоблоков

В целом можно сказать, что укладка теплого пола не является чересчур сложной задачей, с его устройством с может разобраться каждый. С работой вполне можно справиться своими руками. Главным в этом деле является соблюдение технологии работы и соответствие правилам.

Для начала стоит понять схему теплого пола. Ее необходимо монтировать на бетонное основание с устройством армированной стяжки. В целом конструкцию теплого пола можно разделить на следующие составляющие:

1. Черновое основание;
2. Гидро- и теплоизоляция;
3. Контур теплого пола;
4. Армированная стяжка;
5. Чистовое напольное покрытие.

При обустройстве «пирога» теплого пола для начала необходимо создать рабочий проект, в котором должна быть отражена следующая информация: нагрузка, местонахождение коллекторов и контролирующих устройств и непосредственно обогревающих контуров. Помимо этого необходимо определиться с типом используемых труб и их диаметрами, протяженностью контуров и методами их монтажа. Создание проекта необходимо при любом раскладе, не зависимо от того будете ли вы выполнять работу своими силами или доверите это профессионалам. По сути он является паспортом системы и его необходимо хранить. В принципе вы без проблем сможете заказать проект у специалистов, а все операции выполнить своими руками.

Последовательность выполнения работы

В многоквартирных домах или в частных домах с несколькими этажами основой выступают плиты перекрытия. Одноэтажные дома – пол по грунту. При устройстве основы по грунту бетонные работы должны выполняться в следующей очередности:

  • Слой песка;
  • Щебень мелкой фракции;
  • Гидроизоляция;
  • Армированная стяжка.

После того, как выполнена черновая основа вам можно приступить к подготовке необходимых материалов:

  • Гидроизоляция;
  • Пластиковые или металлопластиковые термотрубы;
  • Демпферная лента;
  • Крепеж для труб;
  • Сетка для армирования.

Работа должна начинаться с проведения гидроизоляции основания. Для этой цели можно использовать любой подходящий материал, но чаще всего используется полиэтиленовая пленка с толщиной не менее 100 мкм. Ее необходимо расстелить по всей поверхности основания внахлест, при этом стыки необходимо проклеивать скотчем. Следующим этапом будет прокладка в нижней части стен демпферной ленты . Она должна быть обязательно, т.к. она в последующем будет компенсировать температурные расширения стяжки. Крепится она доступными средствами или же, если имеется, то с помощью самоклеящейся основы.

Укладка теплоизолирующего слоя и армирующей сетки

Следующим по порядку этапом будет укладка теплоизоляции. Сейчас чаще всего в качестве этого слоя используются плиты пенополистирола (ЭПП – экструдированный пенополистирол). Выбор необходимой толщины обязан быть определен в разрабатываемом проекте. Пенополистирол необходимо укладывать по всей площади, совмещая их стыками. По завершению укладки их необходимо закрепить саморезами. Поверх плит следует уложить армирующую сетку. Как раз на ней и будет располагаться контур водяного теплого пола и последующая стяжка. Сетку можно использовать такого размера:

  • Прутки диаметром в 5 мм;
  • Шаг сетки 100 или 150 мм.

Укладка контуров обогрева

Для устройства контуров обогрева используются трубы из термостойкой пластмассы. Они должны укладываться петлей единым контуром. При этом он, по возможности, не должен обладать стыками. Если получилось так, что приходится соединять трубы в середине, то нужно использовать соединительные муфты, которые зажимаются обжимочным прессом, т.к. они обеспечивают наиболее надежное соединение. Муфты, которые собираются на резьбе или другими способами, в последующем могут допускать утечки. Но вернемся к контурам. Их число и длина должны быть прописаны в проекте. Все они должны иметь начало и конец в точках соединения коллектора. Распределительный коллектор может быть закреплен на стене или спрятан в специальном ящике. Все опять же определяется в проекте.

Далее уложенные трубы необходимо зафиксировать. Самым надежным способом является фиксация пластиковыми или металлическими хомутами. Для фиксации трубы закрепляются к арматурной сетке. Промежутки между точками крепления 35 см.

Для защиты труб от истирания в точке выхода из пола (на подъеме к коллектору) на них накладываются защитные уголки.

Излишки труб обрезаются специальными ножницами для металлопластиковых труб. Обрезку необходимо совершать под углом 90⁰. Это необходимо точно соблюдать для избежания неплотного соединения в фитинге, которым происходит соединение трубы с коллектором. Тут вам нужно учесть, что диаметры стыковочных узлов должны соответствовать друг другу.

Следующим этапом будет заполнение системы водой и проверка на герметичность – опрессовка . Ну а далее уже происходит процесс настройки работы распределительного коллектора.

Устройство бетонной стяжки

Для устройства теплых водяных полов с бетоном используются специальные смеси. Но наряду с этим приготовление обычного цементно-песчанного раствора не будет нарушать технологию работы и тоже вполне может быть успешно использовано.

При обустройстве стяжки под теплые полы необходимо принимать во внимание, что факт добавления различных пластификаторов или стекловолокна в раствор не отменяет укладку армирующей сетки и не разрешает выполнять ее толщиной меньше 5 см. Для равномерного распределения нагрузки по поверхности сетку укладывать обязательно.

Чистовой пол

К укладке чистового напольного покрытия можно приступать по завершению застывания поверхности и проверки герметичности системы. Тема выбора и укладки заслуживает отдельного разговора, но можно сказать, что необходимо учитывать возможность использования совместно с водяным теплым полом. Все потому, что от степени теплопроводности выбранного материала будет зависеть прогреваемость помещения.

А на приведенном ниже видео предлагаем вам изучить ошибки, которые могут быть допущены при устройстве теплого пола.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: