Métodos e tecnologias para cimentação de poços: como preparar e despejar pasta de cimento

Após a perfuração de um poço em solos arenosos soltos, inicia-se uma etapa de reforço dos tubos de revestimento.Ao mesmo tempo, o tronco deve ser protegido de danos, influência agressiva das águas subterrâneas, corrosão e outros fenômenos negativos. Estamos falando de um processo como a cimentação de poços.

Realizar trabalhos de cimentação por conta própria é bastante difícil, mas é possível se você tiver conhecimento das tecnologias para a realização do evento. Diremos por que você precisa realizar a cimentação e o que você precisa prestar atenção na hora de realizar o trabalho. Para maior clareza, o material contém fotos e vídeos temáticos.

Por que cimentar um poço?

A cimentação de poço é um processo que ocorre imediatamente após a conclusão operações de perfuração. O procedimento de cimentação consiste na introdução de uma solução de cimento no anel ou anel (se o tubo de revestimento for colocado em um tubo de polietileno mais largo), que endurece com o tempo, formando um poço monolítico.

A argamassa de cimento, neste caso, é chamada de “entupimento”, e o processo em si é denominado “entupimento”. Um processo de engenharia complexo denominado tecnologia de cimentação de poços requer certo conhecimento e equipamento especial.

Na maioria dos casos, as fontes de água podem ser tampadas com as próprias mãos, o que é muito mais barato do que contratar especialistas.

A cimentação de poço é um conjunto de medidas que visa fortalecer o anel e o revestimento contra a pressão lateral destrutiva das rochas e os efeitos das águas subterrâneas

A obstrução correta de poços de água contribui para:

• garantir a resistência da estrutura do poço;
• proteger o poço das águas subterrâneas e superficiais;
• fortalecer o tubo de revestimento e protegê-lo da corrosão;
• aumentando a vida útil da fonte de água;
• eliminação de grandes poros, vazios, lacunas por onde partículas indesejadas podem entrar no aquífero;
• deslocamento da lama de perfuração por cimento, caso este tenha sido utilizado durante a perfuração.

A qualidade da água produzida e as características operacionais do poço dependerão da qualidade da cimentação. A cimentação também é realizada em poços abandonados que não estarão mais em operação.

Etapas de cimentação de uma fonte de água

Todo o processo de cimentação consiste em várias etapas, cada uma com suas nuances:

1. Preparação de pasta de cimento para preenchimento do anel.
2. Fornecimento de cimento preparado ao poço.
3. Injeção de pasta de cimento no anel.
4. O período de endurecimento da argamassa de cimento.
5. Verificação da qualidade da cimentação.

Cada etapa requer o uso de certas ferramentas e equipamentos especiais. É melhor fazer cálculos dos materiais necessários antes de iniciar o trabalho de rejuntamento, pois O processo de tamponamento deve durar continuamente e se, por exemplo, não tiver argamassa de cimento suficiente, isso afetará negativamente a qualidade da cimentação. Vejamos as etapas mais importantes com mais detalhes.

Em casos raros, os poços de aquíferos não necessitam de cimentação; estamos falando de poços cuja profundidade inteira corre em solos argilosos densos

Etapa nº 1 - preparação do equipamento

Todos os trabalhos de cimentação de poços de aquíferos devem ser realizados estritamente de acordo com os requisitos técnicos, cuja violação acarretará em cimentação de má qualidade.

Ao iniciar o tamponamento de um poço, saiba que este é um processo irreversível; é impossível corrigir nada depois de a solução ter começado a ser fornecida ao anel do poço, portanto o trabalho preparatório, nomeadamente a preparação de uma solução para a cimentação e a seleção do equipamento devem ser abordadas com a maior responsabilidade possível!

A maneira mais fácil e eficaz é alugar equipamentos em plataforma veicular. Tal complexo será capaz de preparar uma solução de cimento e bombeá-la para um poço sob pressão, enquanto a fonte de energia para o funcionamento do equipamento é um potente motor de automóvel.

Se não for possível usar unidades baseadas em um veículo especial, você precisará de:

• misturador para preparação de argamassa de cimento;
• uma bomba de alta pressão que bombeia solução para o poço;
• cabeça de cimentação para bombear solução para dentro do poço;
• tampões de enchimento (a quantidade depende do método de cimentação);
• vários pequenos equipamentos (mangueiras, recipientes de medição).

Como mangueira, muitos especialistas recomendam o uso de uma mangueira de incêndio flexível em vez dos tradicionais tubos HDPE com diâmetro de 32 cm. É plano e se encaixa perfeitamente no espaço entre tubos, garantindo um fornecimento eficiente de solução.

Os equipamentos para cimentação de poços são grandes e requerem uma poderosa fonte de energia, como compressor, gerador e acesso ininterrupto à rede elétrica.

Etapa número 2 - preparação da solução

A pasta de cimento para cimentar um poço deve atender a uma série de requisitos e ter:

• altas propriedades adesivas com superfícies de qualquer tipo;
• alta resistência após o endurecimento, resistência ao estresse mecânico;
• plasticidade e boa fluidez para preencher todas as fissuras e vazios;
• neutralidade química em relação às camadas de solo tamponadas;
• resistência à erosão pelas águas subterrâneas;
• sem encolhimento durante o endurecimento.

Além disso, a solução deve ter uma consistência tal que possa ser facilmente entregue ao poço e injetada. A solução deve ser facilmente removida do equipamento, não ser quimicamente agressiva e ter coeficiente de perda mínimo durante o transporte até o poço.

A pasta de cimento utilizada deve ter estrutura suficientemente líquida para bombeamento com equipamentos de injeção e ao mesmo tempo possuir características de alta resistência

O processo de preparação da argamassa de cimento para tamponamento consiste na mistura uniforme dos componentes incluídos em sua composição, seguida de despejo de água com aditivos especiais previamente dissolvidos.

As soluções mais simples que você mesmo pode preparar são:

1. Cimento Portland + areia de quartzo (1:1) + aditivos especiais e água até obter a consistência desejada. Esta solução possui baixa densidade e seu preparo é difícil, pois a areia incluída na composição muitas vezes precipita e o uso da solução torna-se impossível.
2. Cimento Portland + barita (1,1:1) + aditivos especiais e água. A desvantagem desta solução é a sua baixa resistência.
3. Cimento Portland + massa. Amianto (em solos arenosos) e materiais fibrosos são usados ​​como enchimentos.

Para preparar a mistura cimentícia, o melhor é utilizar cimento Portland, que é um tipo de cimento à base de silicato.

Esse cimento, é claro, é mais caro que o cimento Portland comum, mas suas características de resistência são muito superiores às do cimento comum. A barita é um mineral pesado que aumenta a densidade da solução. Você pode comprar barita em uma loja de ferragens que vende materiais de construção a granel.

Aditivos especiais incluídos nas soluções cimentícias significam diversas substâncias que conferem à solução propriedades especiais.

Esses incluem:

• configurando aceleradores cimento (cloreto de cálcio, carbonato de sódio, potássio), utilizado se a cimentação ocorrer em temperaturas abaixo de +5 graus;
• retardadores, usado para prevenir o endurecimento rápido (são cloretos de cálcio ou sódio, nitrito de sódio, etc.);
• plastificantes para obter viscosidade ideal (modificadores de polímero);
• aditivos resistentes ao gelo (compostos de organossilício acoplados a plastificantes);
• aditivos dessecantes (substâncias obtidas a partir de compostos pertencentes aos grupos dos açúcares, ácidos cítrico, tartárico e tetraoxiadípico), etc.

Aditivos especiais são misturados em água, que posteriormente é utilizada para preparar a pasta de cimento. A solução é misturada em máquinas especiais - misturadores. Às vezes, o amassamento manual é permitido, mas requer alguma habilidade e muito trabalho.

A pedra de cimento formada durante o endurecimento do cimento Portland possui propriedades de alta resistência e pode suportar cargas, esforços mecânicos e físicos.

Etapa número 3 - despejar solução no poço

Os principais métodos de cimentação de poços são:

• estágio contínuo ou único;
• dois estágios;
• punho;
• o oposto.

Todos os métodos de cimentação de poços de água são baseados em um princípio - bombear pasta de cimento para o espaço anular. Ao mesmo tempo, a escolha da tecnologia de cimentação depende de condições específicas: tipo de solo, profundidade do poço, material do tubo de revestimento, condições climáticas e hidrogeológicas da área.

A tecnologia de obstrução de poço de água selecionada deve garantir:

• preencher toda a seção do poço com solução em toda a profundidade;
• desloque completamente o líquido de lavagem (se houver);
• criação de pedra de cimento de alta resistência, resistente a influências físicas, mecânicas e químicas;
• alta taxa de adesão às paredes do solo do poço e tubos de revestimento.

Para poços profundos, é utilizada cimentação segmentada, ou seja, Nem toda a seção do poço é cimentada de uma só vez, mas apenas seus segmentos individuais.

Este processo é muito complexo e a prática mostra que é quase impossível fazê-lo sozinho. Portanto, examinaremos mais de perto a tecnologia de cimentação de um e dois estágios e de manga.

Cimentação monofásica ou contínua

Este método é mais frequentemente usado para cimentar poços de aqüíferos domésticos. Durante a sua implementação, a solução de cimentação é bombeada para o anel.

A solução é bombeada sob pressão por meio de equipamento instalado na plataforma de um veículo especial ou permanentemente próximo ao poço. A solução de cimentação, com seu próprio peso, desloca-se até a “sapata” de base do revestimento, preenchendo todas as cavidades anulares.

O trabalho de cimentação em estágio único é realizado em um ciclo sem interrupções, por isso é necessário cuidar de uma quantidade suficiente de pasta de cimento

Antes de iniciar os trabalhos de cimentação, é realizado bem limpando, e então é inserido um plugue inferior, que funcionará como limitador. A bomba de concreto é ligada e inicia-se o bombeamento da solução de tamponamento, sob a influência da qual o tampão é abaixado até atingir a “sapata” do invólucro.

Após o bombeamento da solução, o tampão superior é instalado e inicia-se a compactação da mistura de cimento até que o tampão superior encoste no inferior. Isto significará que a solução preencheu todo o anel. A compactação é realizada por meio de prensa vibratória com bomba de concreto para bombear a solução.

O poço cimentado é deixado sozinho por 36-48 horas para que a solução endureça completamente. Este método é adequado apenas para poços rasos e de formato uniforme. A desvantagem deste método é a impossibilidade de rastrear o momento em que a pasta de cimento atingiu o ponto inferior do alinhamento do poço.

Sistema de enchimento de dois estágios

Este método de cimentação foi desenvolvido para poços da indústria petrolífera. Por exigir a utilização de equipamentos industriais sérios (uma potente bomba de concreto), não é muito utilizado na construção de poços. A cimentação em dois estágios é utilizada nos seguintes casos:

• a argamassa de cimento endurece tão rapidamente que a cimentação não pode ser concluída em um ciclo;
• quando for necessário selecionar duas seções do anel separadas por uma distância significativa;
• em grande profundidade do poço, quando é impossível realizar trabalhos em um ciclo.

Em outros casos, a utilização do método em duas etapas é inviável devido à duração do processo e aos indicadores econômicos.

A cimentação em dois estágios leva mais tempo, pois o segundo estágio começa após o endurecimento completo da pasta de cimento do primeiro estágio.

O princípio da cimentação em dois estágios baseia-se no fato de que o cimento é bombeado para o anel em dois estágios.

A primeira porção da pasta de cimento é carregada e prensada. O tampão inferior é abaixado, o que, pela ação da solução, o tampão afunda. A segunda porção da solução é bombeada 12 a 36 horas após a primeira porção ter endurecido completamente.

Na prática de perfuração profunda de poços artesianos na presença de camadas absorventes na parte superior do trecho geológico e nos demais casos, utiliza-se a cimentação em dois estágios

Aplicação do método do manguito

Este método de cimentação é utilizado se apenas a parte superior do poço precisar ser reforçada. Neste caso, a tarefa inicial será determinar o nível em que será realizada a cimentação.

O nível é marcado ao longo da caixa através da instalação de um colar especial. A parte inferior da válvula é protegida de forma confiável por um manguito contra a penetração da solução de entupimento.

A solução é bombeada exatamente da mesma maneira que durante a cimentação de estágio único. O método do manguito é utilizado se a parte superior do poço estiver localizada em solos arenosos e a parte inferior em solos argilosos. Isso é bastante raro, portanto esse método não é amplamente utilizado.

O processo de formação da pedra de cimento

O processo de formação da pedra de cimento inicia-se imediatamente após o bombeamento da solução de tamponamento e dura de 12 a 36 horas. Os principais fatores que influenciam a duração do endurecimento da solução ao estado de pedra de cimento:

• propriedades dos componentes incluídos na solução;
• solos, material de revestimento;
• condições hidrogeológicas e climáticas do local;
• densidade de injeção, implementação correta do processo de entupimento.

Durante o período de endurecimento é necessário deixar o poço em repouso. É proibido o uso de cabos, pés de cabra ou arames para avaliar a qualidade da cimentação, pois isto pode comprometer a integridade da pedra de cimento resultante.

Se você não sabe quanto tempo leva para a argamassa de cimento endurecer completamente, espere três dias e comece a fazer medições de controle

Avaliação da qualidade da cimentação

Vale ressaltar: apesar de avaliar a qualidade da cimentação de poços de aquíferos ser uma etapa muito importante, é impossível realizá-la de forma independente.

Para realizá-lo são necessários equipamentos de laboratório especiais, o que é muito raro mesmo entre organizações envolvidas em perfuração.

Se ainda pretende avaliar o tamponamento realizado, você pode solicitar um serviço de controle de qualidade de uma das três formas:

• acústica, baseada na batida nas paredes do invólucro, com posterior processamento dos dados obtidos por programas de computador;
• radiológico, quando medido por meio de dispositivos de rádio;
• térmico, baseado no princípio de medição do calor gerado durante o endurecimento da argamassa de cimento.

Em casa, você pode usar um método térmico simplificado medindo a temperatura nas paredes do poço. Quando se torna igual à temperatura do ar circundante e 0,5-1,5 graus mais baixa, podemos falar sobre o endurecimento completo. Porém, mesmo depois disso, é recomendável aguardar 2 a 3 dias e só então colocar o poço em operação.

Após completar a inspeção, a cabeça do poço é limpa de resíduos de pasta de cimento usando fiadores. Em seguida, é realizado um teste de vazamento bombeando água sob alta pressão na tubulação do poço por 30 minutos. O critério de estanqueidade será uma diminuição da pressão em aproximadamente 0,3-0,5 MPa. O poço está agora completamente pronto para uso.

A estanqueidade do entupimento aumenta a vazão do poço, aumenta a vida útil das colunas de revestimento, protegendo-as da corrosão, bem como da própria fonte de água

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Os vídeos abaixo são sobre poços da indústria de petróleo e gás, mas o princípio da tecnologia de trabalho é o mesmo dos poços aquíferos.

Procedimento para cimentação de poço em um estágio:

Especificidades da produção de cimentação labial:

Características tecnológicas da cimentação em dois estágios:

A cimentação é um processo complexo que requer a utilização de equipamentos especializados. No entanto, isso não significa que seja impossível fazer isso sozinho. Ao escolher e preparar corretamente a solução de rejuntamento, utilizando um conjunto mínimo de unidades, você mesmo poderá realizar o trabalho facilmente.

De qualquer forma, a operação de um poço sem reforçar o barril com cimento não durará muito, e os custos perfurando uma nova fonte de água não será menos.

Se, após estudar o material, você ainda tiver dúvidas sobre como cimentar corretamente um poço após a perfuração, ou tiver conhecimentos valiosos sobre o assunto, deixe seus comentários no bloco abaixo.