Bien cimenter: objectifs et méthodes

Dans cet article, nous allons essayer de comprendre pourquoi et avec quelles méthodes la cimentation est réalisée. Nous serons immédiatement d’accord: nous examinerons de près une zone relativement étroite: le forage d’eau.

L'industrie pétrolière et gazière a ses propres spécificités, que nous n'aborderons que partiellement.

Pourquoi est-ce fait?

Les principales raisons de la cimentation d'un puits sont les suivantes:

1. La cimentation améliore la résistance structurelle globale.. Le tubage maintient les parois du forage; cependant, lorsque le sol bouge, les forces résultantes peuvent être prohibitives pour la résistance de ses murs. Si le tubage est renforcé par cimentation, les chances de destruction du puits de forage sont considérablement réduites.
2. La cimentation crée une couche protectrice, empêche l'érosion du tuyau par l'eau du sol et la corrosion du tuyau en acier.
3. Enfin, la dernière chose et la plus importante. Il existe différents aquifères à différents niveaux de sol. Que fait un puits? Les combine.

En conséquence, l'eau à différents niveaux est mélangée. Les drains des fosses d'aisances et des fosses septiques ainsi que de l'eau de pluie tombent dans les eaux artésiennes des couches profondes; Oui, et en combinant simplement l'aquifère avec un sol sableux et sablo-sableux, le canal de compression peut conduire au fait que l'eau commence à aller dans le sable. (Voir aussi l'article Comment équiper un puits qualitativement.)

La cimentation est conçue pour entraver ce processus. Il forme un bouchon sourd autour du boîtier, un joint qui empêche la migration de l'eau entre les niveaux.

Veuillez noter que bien cimenter et cimenter ne sont pas synonymes, car il est facile à résoudre par le son similaire des mots.

Cimentation, ou tamponnement - est l'élimination d'un puits, son remplissage avec une solution (généralement sous pression).

Le but est à nouveau de séparer les aquifères de différents niveaux de sol.

Comment est-ce fait?

Matériaux

En général, les solutions utilisées dans la cimentation de puits sont divisées selon plusieurs critères.

• Bien la température. Plus le puits est profond, plus sa température est élevée et plus la solution sèche rapidement. Les ciments sont divisés pour des puits froids (jusqu'à 40 ° C); chaud avec des températures jusqu’à 75 ° C et profond avec des températures jusqu’à 120 ° C. Les premiers durcissent beaucoup plus rapidement dans les mêmes conditions. Bien sûr, lors du forage dans l'eau, les deux dernières options ne sont pas pertinentes. Les puits n'atteignent tout simplement pas les profondeurs avec de telles températures.
• Suppléments. Ciment utilisé avec du sable de quartz, ne donnant pas de retrait; fibrociment avec addition de cellulose, qui ne pénètre presque pas dans les roches friables; ciment en expansion, qui compacte le sol autour du puits une fois solidifié. Enfin, les ciments pouzzolaniques qui filtrent avec l’eau tout en ne craignant pas les impuretés agressives.
• Ratio eau / ciment. Plus il y a d'eau, plus la solution est fluide, mais plus la solution est longue. De plus, les solutions à plus faible teneur en eau après la solidification sont plus durables.

Les méthodes

Les méthodes suivantes de cimentation de puits sont utilisées pendant le forage:

1. Cimentation solide. C'est aussi un ciment en une étape. L’essence de la méthode est la suivante: une solution de cimentation est versée dans le tubage; il est recouvert d'un bouchon étanche; ensuite, la solution de lavage est injectée dans la colonne. Le liège déplace progressivement le ciment dans l'espace situé autour de la colonne.

1. Cimentation en deux étapes. Le puits est cimenté en deux étapes: la partie inférieure puis la partie supérieure. La méthode est appliquée s'il est problématique de préparer immédiatement la bonne quantité de solution ou si l'état des couches de sol et la température dans les parties supérieure et inférieure du puits diffèrent considérablement.

Remarque: la cimentation en deux étapes peut être réalisée avec un intervalle de temps, après le durcissement de la première partie de la solution ou immédiatement.

Pour les couches de ciment, un anneau séparateur est nécessaire.

1. Cimentation des lèvres. Cette technologie de cimentation de puits est utilisée si seulement la partie supérieure du puits doit être isolée du sol. Au niveau requis entre le boîtier et le sol est mis un brassard en anneau. La solution est injectée au-dessus à travers les perforations du fût.
2. Cimentation inverse. Le ciment est injecté non pas dans la colonne, mais dans l’espace entre elle et le sol. Lorsque ce fluide de nettoyage ou de forage est déplacé à travers la cavité de la colonne.

Équipement

L'équipement pour la cimentation des puits est plutôt encombrant et nécessite l'utilisation d'un camion comme support mobile. En règle générale, les systèmes de cimentation sont montés sur des véhicules Ural, KamAZ ou KrAZ.

Un moteur de voiture est utilisé comme source d'énergie pour le fonctionnement des convoyeurs de chargement et de dosage, des systèmes de mélange et de contrôle. Les pompes à pression peuvent être situées sur le même châssis. Leur pression maximale d’injection dans la solution peut atteindre les 35 MPa. (Voir aussi l'article Caractéristiques du remplacement de la pompe dans le puits)

Qu'advient-il du mortier de ciment dans cette installation?

• Le ciment est dosé dans le mélangeur. Il y a aussi la bonne quantité d'eau.
• La solution de cimentation est mélangée pour compléter l’homogénéité.
• Ensuite, les pompes d'injection alimentent la solution dans le boîtier ou dans l'espace environnant à l'aide d'une tête de cimentation.

Qui est spécialisé dans les équipements de cimentation de puits dans notre pays? Tout d’abord, il s’agit d’un centre de cimentation de puits situé dans le village de Novy Ourengoï, qui fait partie du forage de Gazprom. Ses succursales et ses ateliers sont situés à Astrakhan, Orenburg, Krasnodar et Ukhta.

Contrôle de qualité

L’évaluation de la qualité des puits de cimentation est actuellement effectuée selon les méthodes suivantes:

• Thermique. Lors du durcissement du ciment, une certaine quantité de chaleur est libérée. Pour savoir à quelle hauteur le ciment s'est élevé à l'extérieur du caisson, il suffit de mesurer la température de ses murs à plusieurs endroits.
• Acoustique. Des sections de l'enveloppe, entourées de ciment et en étant libres, fluctuent différemment avec le passage d'une onde acoustique à travers elle. Lorsque les vibrations s’atténuent rapidement, la cimentation est fiable. Là où la vague se propage sans atténuation, il n'y a pas de ciment derrière la colonne.

• Méthode radiologique (aka enregistrement gamma-gamma). La source de rayonnement gamma est abaissée dans le puits et le rayonnement qui en résulte est enregistré par des capteurs espacés radialement à la surface.

Si, au fur et à mesure que la source de rayonnement augmente et diminue, les courbes d'intensité sont uniformes et identiques sur tous les capteurs, la cimentation est satisfaisante. Si les graphiques sont inégaux et différents, la cimentation est inégale, comporte des défauts ou n’est pas complètement mise en œuvre.

Remarque: ces méthodes sont appropriées dans le cas de la cimentation des parois du boîtier. Lorsqu'un pont en ciment est installé dans un puits (une sorte de deuxième fond du puits qui coupe sa partie inférieure du dessus et sépare les couches de sol à différents niveaux), il est très difficile de vérifier son étanchéité et sa résistance par des méthodes non destructives. (Voir aussi l'article Quelle pompe vaut mieux pour bien choisir?)

Conclusion

Malheureusement, dans le cadre de cet article, nous ne pouvons que familiariser le lecteur avec les bases de la terminologie et de la technologie. Bien cimenter est une science assez compliquée, qui, hélas, ne peut être racontée en deux mots. Cependant, espérons que vous avez une idée générale du problème.