Technologie de cimentation de puits

Solutions utilisées et caractéristiques de la méthode

Avant de réaliser un projet de cimentation de puits, toute une série de calculs sont effectués, ce qui permet de calculer le volume du mélange utilisé, sa composition et les modes d'approvisionnement. Lors du processus d'analyse préliminaire, il convient de prendre en compte les facteurs suivants:

1. Profondeur d'un ouvrage hydraulique.
2. La distance entre la surface extérieure de la colonne de tubage et les parois du puits.
3. Formulaire de passage. Violations et défauts qui ont été identifiés lors du forage.
4. Composition et caractéristiques du sol.

Si le forage a déjà été effectué dans la zone, de nombreuses données peuvent être obtenues à partir de l'ancien projet. Dans le même temps, le processus de cimentation du puits sera réussi avec une consommation minimale de matériaux uniquement avec un calcul et une disponibilité appropriés du projet.

Selon la composition du sol, différentes solutions de scellement peuvent être utilisées :

Le coulis ciment-sable traditionnel convient à la cimentation des puits situés dans des schistes denses.

• Si le puits d'eau est fait de roche poreuse, les travaux sont effectués à l'aide de charges pour le mélange. Pour cela, de l'amiante, du papier et d'autres matériaux fibreux sont utilisés. Si vous essayez d'effectuer le travail avec un mortier ciment-sable conventionnel, cela peut entraîner une consommation accrue du mélange.
• Des composés moussants sont parfois utilisés pour le colmatage, qui se dilatent pendant le processus de solidification. Grâce à eux, la qualité de l'étanchéité des ouvrages de prise d'eau est considérablement améliorée.

Du sable et du gravier sont ajoutés au mélange de ciment. Mais la consistance de la solution doit rester liquide. Le mélange est préparé rapidement pour un pompage facile. La solution est acheminée par le tuyau de remplissage jusqu'à une hauteur de 3 m.Pour la désinfection, de l'eau de javel y est ajoutée.

Pourquoi est-il nécessaire de cimenter les puits

• Tout d'abord, la résistance globale de la structure est augmentée.
• Deuxièmement, le scellement protège la surface du tuyau, qui est en métal, de la corrosion, qui peut survenir en raison de l'humidité du sous-sol.
• Troisièmement, si le puits est construit de manière à relier différents espaces pétroliers et gaziers, après la cimentation, ils seront définitivement isolés les uns des autres.

Description du processus de carburation

Sans surprise, la technologie d'injection a subi des changements majeurs. Il est complètement différent de l'ancien. Maintenant, ils utilisent des calculs technologiques informatisés pour le bon rapport d'eau dans les mortiers de ciment et utilisent des additifs spéciaux pour eux.

Les additifs aux mortiers de ciment peuvent se présenter sous la forme de :

• Sable de quartz - il vous permet de réduire le retrait et de maximiser la résistance
• Cellulose fibreuse, qui ne permet aucune fuite de ciment liquide, en particulier les roches les plus poreuses
• Polymères d'amorçage - lors de la solidification, ils dilatent et compactent le sol
• Pouzzolanov. Il s'agit d'une miette spéciale - minéraux ultralégers, ils sont imperméables et n'ont pas peur des produits chimiques agressifs. Les puits de pétrole pendant la cimentation nécessitent un contrôle de qualité spécial en plusieurs étapes du bouchon réalisé.

Comment évalue-t-on la qualité des puits cimentés ?

Effectuer des procédures spéciales :

• Thermique - déterminer le niveau de montée maximale du ciment
• Acoustique - détecte les éventuels vides internes dans le ciment
• Radiologique - c'est une sorte de radiographie au cours de cette procédure

Méthodes de cimentation de puits

À l'heure actuelle, il existe quatre principales méthodes de cimentation:

• Méthode en une seule étape. Le mélange de ciment est versé dans la colonne de tubage et bouché avec un bouchon. La solution de lavage est appliquée sur le bouchon. De telles actions conduisent au fait que le ciment est déplacé dans l'espace annulaire
• En deux étapes. Selon la technologie, c'est exactement le même que celui à un étage. La différence est que les actions sont effectuées d'abord avec la partie inférieure, puis avec la partie supérieure. Un anneau spécial est utilisé pour séparer les deux départements.
• Manchette.La cimentation est utilisée avec un collier solide pour ne cimenter que le haut du puits.
• Retour. Le coulis de ciment est versé immédiatement dans l'espace derrière le tuyau, les solutions de forage et de nettoyage sont expulsées dans la cavité des colonnes.

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TECHNOLOGIE DE CIMENTATION

Turbulateur

Conférence 14

La cimentation consiste à remplir un intervalle donné d'un puits avec une suspension de liants, capable de s'épaissir au repos et de se transformer en un corps solide et imperméable.

Cimentation O.K. - l'une des étapes les plus critiques de la construction d'un puits. La cimentation de haute qualité de tout puits comprend : et pierre de ciment derrière la colonne.

Les principaux objectifs de la cimentation sont :

une). Isolement des horizons perméables les uns des autres après leur ouverture par le puits et prévention des débordements de fluide de formation à travers l'espace annulaire ;

2). Chaîne de tubage suspendue ;

3). Protection de la colonne de tubage contre l'impact des fluides de formation agressifs ;

quatre). Élimination des défauts dans le revêtement du puits;

5). Création d'écrans diviseurs qui empêchent l'arrosage des horizons productifs;

6). Création de ponts à haute résistance dans le puits, capables d'absorber des charges axiales suffisamment importantes ;

sept). Isolement des horizons absorbants ;

huit). Renforcement des parois du puits;

9). Scellement de tête de puits en cas d'abandon de puits.

-mise en œuvre des normes et règles de travail développées afin de remplir le plus complètement l'espace annulaire du puits avec du coulis de ciment d'une certaine qualité (au lieu du coulis de forage) dans une zone donnée, en assurant le contact du coulis de ciment - pierre avec le surface OK. et la paroi du puits tout en maintenant l'intégrité des couches.

Le processus technologique de cimentation est déterminé par des facteurs géologiques et technologiques.

Ces facteurs sont :

1. Temps de prise et temps d'épaississement du coulis de ciment, ses caractéristiques rhéologiques, stabilité à la sédimentation, perte d'eau et autres propriétés.

2. Compatibilité et relation entre le forage et les coulis de ciment dans l'espace annulaire.

3. Mode de déplacement des coulis de forage et de ciment dans l'espace annulaire.

4. Le volume du matériau cimentaire injecté, le temps de son contact avec la paroi du puits.

5. Qualité et quantité du liquide tampon.

7. Cimentation de la colonne.

Il existe plusieurs méthodes de cimentation :

– méthodes de cimentation primaire (monoétagée, multiétagée, inversée, sleeve) ;

– les méthodes de cimentation secondaire (réparation et correction) ;

— Méthodes d'installation des ponts diviseurs en ciment.

Cimentation en une étape - le coulis de ciment est pompé dans le volume nécessaire pour remplir l'intervalle spécifié de l'espace annulaire du puits et de la section OK. sous le clapet anti-retour et le liquide de compression - dans la quantité nécessaire pour remplir la cavité interne de la colonne au-dessus du clapet anti-retour. La densité du coulis de ciment doit être supérieure à la densité du fluide de forage.

Types de cimentation primaire :

L'inverse est vrai lorsque le coulis de ciment est immédiatement pompé dans l'espace annulaire.

Direct, lorsque le coulis de ciment est pompé dans l'O.K., et alors seulement il est pressé dans l'espace annulaire. Il est subdivisé en :

A) Une étape (utilisé le plus souvent).

B) Deux étages (utilisé sur de longs intervalles ou avec ANPD). Cela peut être avec un intervalle de temps et sans intervalle de temps.

Cimentation par étape (avec une pause dans le temps). Il est utilisé dans les cas :

1. S'il est impossible de cimenter cet intervalle en une seule fois en raison du danger de rupture de la roche ;

2. En cas de danger de GNVP lors de la prise et du durcissement du coulis de ciment ;

3. En cas de cimentation de la section supérieure d'un long intervalle, il faut utiliser un coulis de ciment qui ne peut pas être exposé aux températures élevées typiques de la section inférieure.

Scellement des manchons. Il est utilisé si la partie inférieure de la colonne de tubage est constituée de tubes avec des trous pré-fraisés. A la fin du rinçage, une balle est lâchée dans le puits. Avec l'écoulement du pancréas, la balle descend et repose sur la selle du manchon inférieur du manchon de cimentation. Pendant que la pompe continue de pomper le pancréas, la pression dans la ficelle augmente brusquement, le manchon coupe les broches qui le maintiennent dans le corps du raccord, descend jusqu'au limiteur et ouvre les fenêtres pour que le fluide sorte dans l'anneau. À partir de ce moment, le processus se déroule de la même manière qu'avec une cimentation en deux étapes.

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Méthodes d'étanchéité de l'espace annulaire

La cimentation du puits renforce en outre la colonne de tubage, réduisant le risque de sa déformation et l'apparition de fuites au niveau des joints dues au cisaillement et à la pression du sol. Avant de commencer les travaux d'étanchéité, un certain nombre de procédures obligatoires sont effectuées:

Analyse de puits, au cours de laquelle la profondeur du puits et la taille de l'écart entre les parois du puits et le tubage sont mesurées. La géométrie de l'ensemble de la structure est vérifiée. Les caractéristiques du sol sont clarifiées - types de roches, porosité, fracturation et autres propriétés géologiques et hydrogéologiques.

Étant donné que la cimentation de l'espace annulaire est un processus irréversible, aucune erreur ne peut être commise lors de l'étanchéité, car il ne sera pas possible de corriger les violations, ce qui entraînera une détérioration de la fonctionnalité de la structure de prise d'eau. Cela signifie que les foreurs professionnels doivent en outre effectuer des travaux de cimentation de qualité sur la base de solutions de conception bien développées.

Solution de travail pour l'étanchéité des puits

En tenant compte des caractéristiques géologiques du site, le type de mélange pour le scellement est déterminé. Le mortier ciment-sable est utilisé pour sceller l'espace annulaire d'un puits foré dans des roches argileuses. Les sols poreux nécessitent l'utilisation de mélanges avec l'ajout de matériaux fibreux tels que l'amiante ou le bitume. L'utilisation d'un mélange ciment-sable standard amènera les roches poreuses à absorber un volume important de la solution. Cela conduira à une dépense excessive importante de matériaux de construction.

Technologie d'étanchéité de puits

Les principales méthodes de cimentation:

• L'une des méthodes les plus simples est l'injection directe du mélange dans l'espace annulaire, lorsque la solution remplit l'espace libre par gravité en raison des forces gravitationnelles. L'inconvénient de la technique peut être considéré comme la formation possible de vides lorsque le mélange ne remplit pas complètement l'espace entre le tubage et la paroi du puits.
• L'étanchéité inversée est une option plus acceptable. La technologie implique l'apport de la solution directement dans le tubage et le mélange remplit l'espace annulaire de bas en haut. Un diaphragme spécial est utilisé pour couper l'aquifère.

Pour les puits profonds, un schéma d'injection par étapes a été développé. Exigences pour la couche de ciment résultante :

• manque de vides;
• force mécanique;
• adhérence aux surfaces;
• la capacité de résister à la pression des eaux souterraines, contenant éventuellement des solutions chimiques agressives.

Matériel de scellement de puits

Pour effectuer la procédure de cimentation de l'espace annulaire, différentes unités sont utilisées, notamment :

• équipement de mélange de ciment pour la préparation de mélanges;
• unités pour fournir une solution sous la pression requise ;
• équipement pour rincer le puits des traces de fluide de forage, ce qui réduit les propriétés adhésives du mélange de cimentation.

À toutes les étapes de la procédure de cimentation de l'anneau et de scellement du puits, il est nécessaire de suivre strictement la technologie des opérations afin d'assurer un résultat de haute qualité.

PROCÉDÉ TECHNOLOGIQUE DE CIMENTATION DE PUITS

La dernière étape des opérations de forage s'accompagne d'un processus de cimentation du puits. La viabilité de l'ensemble de la structure dépend de la qualité de ces travaux.L'objectif principal poursuivi dans le processus de réalisation de cette procédure est de remplacer le fluide de forage par du ciment, qui porte un autre nom - coulis de ciment. La cimentation des puits implique l'introduction d'une composition qui doit durcir, se transformer en pierre. À ce jour, il existe plusieurs façons de réaliser le processus de cimentation des puits, la plus couramment utilisée d'entre elles a plus de 100 ans. Il s'agit d'une cimentation de tubage en une seule étape, introduite dans le monde en 1905 et utilisée aujourd'hui avec seulement quelques modifications.

PROCESSUS DE CIMENTATION

La technologie de cimentation de puits implique 5 types de travaux principaux : le premier consiste à mélanger le coulis de ciment, le second à pomper la composition dans le puits, le troisième à introduire le mélange dans l'espace annulaire par la méthode choisie, le quatrième à durcir le mélange de ciment, le cinquième contrôle la qualité du travail effectué.

Avant de commencer les travaux, un schéma de cimentation doit être établi, basé sur des calculs techniques du processus.

Il sera important de prendre en compte les conditions minières et géologiques ; la longueur de l'intervalle qui doit être renforcé ; caractéristiques de la conception du puits de forage, ainsi que son état. Devrait être utilisé dans le processus de réalisation de calculs et d'expérience dans la mise en œuvre de tels travaux dans un domaine particulier

CARACTÉRISTIQUES DE DÉCHARGE

La cimentation peut être effectuée par différentes méthodes d'alimentation du mélange dans l'anneau, de plus, divers dispositifs peuvent être utilisés dans le processus de travail.Les puits de cimentation peuvent impliquer l'alimentation directe du mélange, un tel schéma implique l'écoulement du ciment dans l'espace interne de la colonne de tubage, suivi de son passage directement vers le sabot et d'une entrée supplémentaire dans l'espace annulaire, tandis que l'écoulement de la solution est fait de bas en haut. Avec le schéma inverse, l'injection s'effectue dans l'ordre inverse, de haut en bas.

Dans ce cas, la cimentation du puits peut être effectuée en une seule approche, au cours de laquelle le volume requis pour boucher le mélange est forcé à travers à la fois.

La cimentation en deux étapes est utilisée lorsque le puits a une profondeur importante. Le processus technologique est divisé en remplissage séquentiel d'intervalles individuels grâce à l'utilisation d'équipements. La cimentation en collier, contrairement aux méthodes ci-dessus, consiste à protéger une partie du puits de forage du passage du mélange de ciment. Le brassard permet d'isoler la zone située sur la longueur du réservoir. Le puits peut avoir des colonnes et des sections cachées, leur cimentation peut être classée dans un groupe distinct.

La mise en oeuvre d'une cimentation de puits, quelle que soit la méthode de travail choisie, poursuit l'objectif d'expulser la solution formée par le forage hors de l'espace annulaire, ce qui est possible en y plaçant un coulis de ciment.La cimentation assure le remplissage complet de l'intervalle du puits de forage avec le mélange de ciment ; élimination du fluide de forage par pénétration du mélange de ciment dans l'intervalle destiné à la cimentation ; protection du mélange de ciment contre la pénétration du liquide de rinçage ; la formation de pierre de ciment, qui se caractérise par une résistance importante à divers types d'influences sous la forme de charges profondes ; excellente adhérence de la pierre de ciment aux parois du puits et à la surface du tubage.

OUTILS ET MATÉRIAUX :

• unités de cimentation conçues pour mélanger le mélange et son poinçonnage ultérieur sous une pression importante ;
• matériel de mélange de ciment;
• une tête de cimentation pour rincer le puits de forage et cimenter davantage ses parois ;
• bouchons de remplissage pour cimentation en deux étapes;
• robinets à haute pression;
• tuyaux flexibles en acier;
• dispositifs destinés à effectuer la distribution de la solution.

17.8. Isolement des zones d'absorption

Plus
manière courante d'isoler des zones
les absorptions sont la cimentation de l'intervalle
absorption par des compositions à durcissement rapide.
Il existe plusieurs variétés
cimentation des zones absorbantes.

Au premier groupe
inclure des méthodes de cimentation sans
séparation préalable de la zone
absorption d'autres intervalles. Dans ce
cas, une ficelle est descendue dans le puits
tiges de forage, extrémité inférieure ouverte
que j'ai mis un peu plus haut
le toit de l'horizon absorbant et dans
le puits est pompé avec une portion de ciment
solution dans un volume suffisant pour
remplir une section du tronc avec un peu de longueur
au-dessus de la zone d'absorption, ainsi que pour
remplissage des canaux dans la formation absorbante.
Le coulis de ciment est expulsé de
tuyaux avec fluide de déplacement. Son volume
est choisi à partir de la condition qu'à l'instant,
lorsque la limite supérieure de l'injection
solution sera au-dessus du toit de l'absorbant
intervalle, la pression sur la formation est devenue égale à
réservoir dans cette zone. Après le téléchargement
le fluide de forage
soulevé du puits. opportun
injecter du liquide de compression
par portions avec la remontée des tiges de forage.

Au deuxième groupe
types de cimentation
avec séparation préalable de la zone
pertes provenant d'autres roches perméables
à l'aide de divers packers et entretoises
embouteillages. Selon le tableau d'épaisseur trouver un site
tronc de diamètre normal proche
le toit de la couche absorbante. Au fond du puits
une colonne est abaissée à cette section
tiges de forage, à l'extrémité inférieure desquelles
le packer forable est suspendu. Produire
déballage. Télécharger un spécifique
volume de coulis de ciment. Débranché
du packer et le tuyau est soulevé. Emballeur
empêche l'écoulement de fluide de
horizons de haute pression dans la zone
absorption.

Au cas où quand
l'intensité d'absorption est élevée dans
la zone considérée est lavée
matériau de pont grossier
et obtenir ainsi une réduction
intensité d'absorption.

Si disponible
plusieurs intervalles de leur absorption
peut être isolé en série
de bas en haut, séparant le suivant de
packer foré précédent : à
il est possible de cimenter la suite
procéder après l'achèvement de la cimentation
précédent sans attendre le durcissement
la solution. Après durcissement du packer et
la pierre de ciment est percée. Qualité
l'isolation est évaluée par sertissage
la zone correspondante. Si à part
cimenté plusieurs zones,
pressez-les séparément de haut en bas,
après avoir percé le packer et la pierre contre
la zone correspondante, mais avant forage
emballeur en aval.

Pour le sertissage
les tiges de forage sont descendues dans le puits
packer hydraulique-mécanique, qui
situé sur la zone à l'étude
Il convient de pressuriser
solution d'argile avec faible perte d'eau
créer le plus grand
la pression qui peut se produire lorsque
opérations ultérieures. Qualité d'isolation
peut être considéré comme satisfaisant si
le volume de liquide qui
pomper dans les tuyaux pour maintenir
pression de pression constante
lors du sertissage, ne dépasse pas
pertes importantes dues à
la perte d'eau.

Cimentation de puits - les principaux points forts du processus

Dans le cas où l'entrepreneur de forage de puits de votre région a conclu que la source manque de durcissement supplémentaire, la recommandation ne doit pas être ignorée, car votre prise d'eau peut s'effondrer dans quelques années. La cimentation de puits est un processus technologique assez complexe qui permet de renforcer la colonne source et de la rendre pratiquement indestructible.

L'essence du processus est contenue dans le remplissage de la cavité proche du tuyau avec un mortier de ciment spécial, également appelé coulis. À la fin de sa solidification et d'un ensemble de caractéristiques de résistance, on obtient un matériau qui, en termes de dureté, n'est en fait pas inférieur à la pierre.

Les principaux types de travaux effectués dans le cadre du processus

Nous notons tout de suite que faire le travail de vos propres mains sans équipement spécial est pratiquement irréaliste, un haut niveau de qualité de travail n'est atteint qu'avec le strict respect de toutes les étapes du processus technologique. Le prix de ce service est élevé, mais ces coûts sont pleinement justifiés.

L'ensemble du flux de travail peut être divisé en quelques étapes principales, nous examinerons chacune d'entre elles plus en détail :

1. Préparation d'une solution spéciale pour remplir la cavité. Étant donné que les exigences les plus élevées sont imposées à la composition, il est préférable d'y utiliser un ciment spécial de ciment Portland, qui fournit à la solution les indicateurs de résistance les plus élevés.
2. La composition de ciment finie doit être livrée au puits, car elle se solidifie assez rapidement, le moyen le plus simple est d'utiliser un équipement spécial sur une plate-forme de camion, auquel cas toutes les opérations nécessaires seront effectuées sur place.
3. Ensuite, l'espace annulaire est pompé avec une composition de ciment. Cette opération peut être effectuée par deux méthodes, dont nous discuterons ci-dessous.
4. Ensuite, vous devez permettre à la solution de durcir et d'acquérir certaines caractéristiques de résistance. Le bon moment dépend de plusieurs facteurs : la qualité de la solution, la profondeur du puits et les points saillants des travaux.
5. De plus, il est nécessaire de vérifier la qualité du travail et d'identifier tous les facteurs : épaisseur de la couche, uniformité du remplissage et autres facteurs.

La durée de durcissement de la couche protectrice et le contrôle de sa qualité

La formation de pierre de ciment commence immédiatement après la fin du coulage du mélange. Le processus de durcissement complet dépend de la température ambiante, de la composition et de la teneur en humidité du sol, du matériau des éléments de tubage, ainsi que des caractéristiques et de la liste des composants de la solution elle-même.S'il n'est pas possible de déterminer quand la couche protectrice s'est complètement formée, attendez au moins 48 heures avant d'intervenir.

Après deux jours, il est recommandé de vérifier la couche protectrice résultante. Des résultats plus précis ne peuvent être obtenus qu'avec un équipement professionnel spécial. Il existe trois façons de vérifier l'intégrité d'une solution :

• Acoustique. La technique est basée sur le taraudage des tubes de tubage sur toute la longueur du puits et le traitement des résultats obtenus grâce à un programme informatique.
• Radiologique. La mesure est effectuée par des appareils radio spéciaux.
• Thermique. La température est mesurée lors de la solidification de la couche.

S'il n'est pas possible d'inviter des spécialistes pour évaluer le travail effectué, vous pouvez vérifier l'état de préparation de la couche de ciment à l'aide d'une méthode thermique simplifiée. Pour ce faire, pendant la période de solidification du mélange, la température au niveau des parois du carter est mesurée. Il devrait d'abord s'égaliser avec la température ambiante, puis baisser de 1 à 1,5 degrés.

La dernière étape consiste à nettoyer le baril des restes du mélange. Lorsque vous travaillez de vos propres mains, le nettoyage peut être effectué avec une écope. Avant de mettre la source en service, l'étanchéité de l'arbre est vérifiée. Pour ce faire, de l'eau est pompée dans le baril sous pression pendant 20 à 30 minutes. Si pendant ce temps la pression de l'eau n'a pas diminué de plus de 0,5 MPa, le travail a été effectué avec une haute qualité.

Les conseils des foreurs

La composition entière du mélange est sélectionnée individuellement en fonction de nombreuses raisons. Il peut s'agir de raisons principalement liées aux couches de la terre et à ses types.Une augmentation de volume et de densité lors de la cimentation peut être obtenue en utilisant une solution spéciale qui augmente de volume. Avec une roche de la terre, qui a une absorption et un pourcentage très élevés, il est impossible d'utiliser une solution ordinaire. Un tel mélange rampera simplement dans différentes directions, remplissant inefficacement l'espace annulaire. C'est à cette fin que seul le coulis de ciment est utilisé. Il est également pratiqué d'y ajouter des charges fibreuses spéciales.

Avant de commencer les travaux, il est impératif de vérifier non seulement l'état de préparation de la solution, mais également tout l'équipement et la pression nécessaire pour terminer les travaux. Avant cela, il est recommandé de nettoyer et de rincer tout l'anneau avec de l'eau, car les restes de terre et de roche interféreront davantage avec l'ensemble du travail de remplissage de la solution ou même briseront la structure du puits.

Il convient de rappeler qu'il est recommandé que ces travaux ne soient effectués que par des personnes possédant les compétences appropriées et une expérience considérable dans cette industrie. De mauvaises actions ne peuvent qu'aggraver l'ensemble du processus de travail et entraîner de mauvaises conséquences. C'est pourquoi, vous devriez essayer d'écouter autant que possible l'opinion des foreurs expérimentés et des maîtres cimentiers. Ou, alternativement, profitez de leur aide dans la pratique.

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