Для обеспечения эффективной работы скважины должна быть выполнена обязательная герметизация пространства между обсадной трубой и основными стенками сооружения.
Тампонаж или цементирование скважины выполняется путем подачи специальных вяжущих растворов в скважину или непосредственно за обсадную трубу.
Что дает тампонирование скважины?
Данный технологический прием позволяет достичь нескольких целей:
- Дополнительное крепление обсадной трубы, снижающее риск ее деформации и нарушения стыков.
- Герметизация различных водяных горизонтов. Процесс цементирования скважины позволяет предотвратить проникновение верховодки на горизонт с питьевой грунтовой водой вдоль поверхности обсадной трубы.
- Некоторые растворы для тампонажа выполняют функцию дополнительного гидроизолятора.
Типы применяемых растворов и особенности цементирования
Перед выполнением работ по цементированию скважин необходимо выполнить целый ряд расчетов, определяющих необходимое количество применяемой смеси, ее тип, способ подачи в пространство за обсадкой скважины.
При выполнении анализа необходимо учитывать следующие факторы:
- Глубина скважины и размер зазора между обсадной трубой и стенками сооружения.
- Геометрия скважины, имеющиеся нарушения, выявленные в процессе бурения.
- Состав грунта и его особенности (пористость, трещиноватость и другое).
Многие данные для анализа принимаются на основе ранее выполненных в данном районе работ. Только грамотный и точный расчет цементирования скважины поможет получить положительный эффект от операции при минимальном расходе материалов.
Следует помнить о том, что цементирование это необратимый процесс, поэтому исправить ошибки практически никогда не удается, а это приводит к снижению эффективности скважины, поэтому разработку проектных решений, связанных с тампонажем, должен выполнять профессиональный бурильщик.
В качестве рабочего раствора могут применяться различные смеси, выбор зависит от особенностей грунта:
- Стандартная цементно-песчаная смесь (раствор) может использоваться для тампонажа скважины, устроенной в плотном глинистом грунте.
- Если скважина пробурена в грунтах пористого типа или имеющих пористую структуру, то необходимо применять смеси с различными наполнителями (бумага, асбест, другие материалы с волокнистой структурой). Попытка затампонировать скважину стандартной смесью приводит к значительному перерасходу материала.
- В последнее время все чаще стали использоваться вспенивающиеся смеси, способные увеличивать свой объем в процессе затвердевания. Применение таких материалов позволяет существенно повысить качество герметизации скважины.
Технология цементирования
На практике применяют следующие основные способы цементирования скважин:
- Прямая закачка рабочего раствора в пространство за обсадной трубой, при этом тампонажная смесь движется сверху вниз под собственным весом. Способ отличается простотой, на качество цементирования может быть недостаточно высоким.
- Более приемлемым считают обратное цементирование. По данной технологии внизу скважины устанавливается пробка или диафрагма, перекрывающая рабочую зону. Рабочая смесь подается непосредственно в обсадную трубу, после чего начинается продавливание раствора при помощи подачи специальной жидкости под высоким давлением. При этом смесь попадает в пространство за обсадной трубой и перемещается снизу вверх.
- Глубокие скважины тампонируются в несколько этапов, по отдельным участкам.
Выбирая методы цементирования скважины необходимо учитывать то, что процесс должен дать следующие результаты:
- Раствором для тампонажа должно быть заполнено все пространство между обсадной трубой и стенками скважины. Наличие пустот не допускается, при этом полученный цементный слой должен обладать хорошим сцеплением со всеми поверхностями.
- Полученный так называемый цементный камень должен выдерживать воздействие грунтовых вод, в состав которых могут входить различные химические соединения, в том числе и агрессивные. Кроме того, он должен обладать высокой механической прочностью, способностью выдержать значительные нагрузки, которые могут возникать на большой глубине под действием окружающих пород.
- Из зоны тампонирования промывочная жидкость должна быть вытеснена полностью, ее остатки в зацементированном массиве считаются браком.
Какое оборудование необходимо для выполнения тампонажа?
Основное оборудование для цементирования скважин — цементно-смесительные агрегаты и цементировочные машины.
Данные механизмы осуществляют следующие операции:
- Приготовление раствора для тампонажа, смешивание его компонентов, доведение массы до необходимой консистенции.
- Подача раствора в скважину или непосредственно в пространство за обсадной трубой. При этом агрегаты должны обеспечивать подачу смеси под высоким давлением, величина которого может изменяться в зависимости от условий выполнения работ.
- При выполнении работ в несколько этапов применяют специальные заиловочные пробки, которые позволяют отделить необходимый сегмент скважины.
- Цементировочная головка, используемая для промывки ствола скважины от остатков бурового грунта (наличие таких включений существенно снижает качество цементирования).
После выполнения работ по цементированию необходимо выдержать время до полного отвердения раствора, на это обычно уходит до 3 суток. Только после истечения этого срока можно приступать к выполнению других операций по скважине.
Работы по цементированию скважины отнесены к технологическим процессам, к которым предъявляются жесткие требования по соблюдению технологии. Только в этом случае можно обеспечить высококачественную герметизацию обсадной трубы. Работы такого назначения должны выполнять профессионально подготовленные исполнители.
