Brunnenzement: Methoden und Technologien zum Zementieren

Nach dem Bohren eines Brunnens in lockeren Sandböden wird eine Stufe zur Verstärkung der Mantelrohre eingerichtet. Gleichzeitig sollte das Fass vor Beschädigungen, korrosiven Einflüssen des Grundwassers, Korrosion und anderen negativen Erscheinungen geschützt werden. Wir sprechen von einem solchen Prozess und von Zementierung.

Es ist ziemlich schwierig, die Zementierarbeiten selbstständig durchzuführen, aber es ist möglich, wenn Sie über die Technologie der Veranstaltung Bescheid wissen. Wir erklären Ihnen, warum Sie zementieren müssen und worauf Sie bei der Arbeit achten müssen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit enthält das Material thematische Fotos und Videos.

Warum den Brunnen zementieren?

Das Zementieren von Bohrlöchern erfolgt unmittelbar nach der Fertigstellung. Bohrarbeiten. Der Zementiervorgang ist der im Ring oder im Ring (wenn die Ummantelung der Reihe nach eingelegt wird) Polyethylen breiteres Rohr) wird Zementmörtel eingebracht, der im Laufe der Zeit aushärtet und einen monolithischen Zylinder bildet Brunnen.

Zementmörtel wird in diesem Fall als "Zementieren" bezeichnet, und der Prozess selbst ist "Verstopfen". Ein komplexer technischer Prozess, der als Bohrlochzementtechnologie bezeichnet wird, erfordert bestimmte Kenntnisse und spezielle Ausrüstung.

In den meisten Fällen können Wasserquellen mit Ihren eigenen Händen manipuliert werden, was viel billiger ist, als Spezialisten anzuziehen.

Das ordnungsgemäße Verstopfen von Wasserbrunnen trägt zu Folgendem bei:

• Sicherstellung der Strukturfestigkeit des Brunnens;
• Schutz des Brunnens vor Grund- und Oberwasser;
• Verstärkung des Gehäuses und Schutz vor Korrosion;
• die Lebensdauer der Wasserquelle erhöhen;
• Beseitigung großer Poren, Hohlräume, Lücken, durch die unerwünschte Partikel in den Grundwasserleiter gelangen können;
• Verdrängung von Bohrschlammzement, wenn der erste beim Bohren verwendet wurde.

Die Qualität des produzierten Wassers und die Betriebseigenschaften des Brunnens hängen davon ab, wie gut zementiert wird. Das Zementieren wird auch für die zu liquidierenden Bohrlöcher durchgeführt, die nicht mehr betrieben werden.

Stufen des Zementierens von Wasserquellen

Der gesamte Zementierungsprozess besteht aus mehreren Schritten, von denen jeder seine eigenen Nuancen hat:

1. Vorbereitung der Zementaufschlämmung, um den Ringraum zu füllen.
2. Den vorbereiteten Zement in den Brunnen geben.
3. Einspritzen von Zementschlamm in den Ringraum.
4. Die Aushärtezeit des Zementmörtels.
5. Überprüfen Sie die Qualität der Zementierung.

Für jede Stufe sind bestimmte Werkzeuge und Spezialausrüstungen erforderlich. Die Berechnung der benötigten Materialien erfolgt am besten vor Beginn der Vergussarbeiten, da Der Vorgang des Einsteckens sollte dauern Wenn Sie zum Beispiel nicht genügend Zementmörtel haben, wirkt sich dies am negativsten auf die Qualität aus Zementieren. Wir werden die wichtigsten Phasen genauer betrachten.

Stufe №1 - Vorbereitung der Ausrüstung

Alle Arbeiten an Zementbrunnen sollten streng gemäß den technischen Anforderungen durchgeführt werden, deren Nichtbeachtung zu minderwertigem Zementieren führt.

Wenn Sie mit dem Verstopfen eines Brunnens beginnen, sollten Sie wissen, dass es sich um einen irreversiblen Vorgang handelt, und etwas nach dem Start der Lösungszufuhr in den Ringraum reparieren Brunnen ist unmöglich, so dass die vorbereitenden Arbeiten, nämlich die Vorbereitung der Zementierlösung und die Auswahl der Ausrüstung, man muss sich dem Maximum nähern verantwortungsbewusst!

Am einfachsten und effektivsten ist es, Geräte auf einer Fahrzeugplattform zu mieten. Solch ein Komplex wird in der Lage sein, einen Zementmörtel herzustellen und unter Druck in den Brunnen zu pumpen, während die Energiequelle für die Ausrüstung ein leistungsstarker Kraftfahrzeugmotor ist.

Wenn der Einsatz von Einheiten auf Basis von Spezialfahrzeugen nicht möglich ist, benötigen Sie:

• Mischer zur Herstellung von Zementmörtel;
• Hochdruckpumpe, die die Lösung zum Bohrloch pumpt;
• Zementierkopf zur Injektion der Lösung in das Bohrloch;
• Grundierungsstopfen (die Menge hängt von der Art des Zementierens ab);
• diverse Kleininventare (Schläuche, Messbehälter).

Als Schlauch empfehlen viele Experten, anstelle von herkömmlichen HDPE-Rohren mit einem Durchmesser von 32 cm einen flexiblen Feuerlöschschlauch zu verwenden. Es ist flach und geht perfekt in den Ringraum über, wodurch ein effektiver Lösungsfluss erzielt wird.

Stufe 2 - Vorbereitung der Lösung

Zementschlamm zum Zementieren eines Brunnens muss eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen und Folgendes aufweisen:

• hohe Hafteigenschaften bei Oberflächen jeglicher Art;
• hohe Festigkeit nach dem Aushärten, Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung;
• Duktilität und gute Fließfähigkeit zum Füllen aller Risse und Hohlräume;
• chemische Neutralität gegenüber verstopften Bodenschichten;
• Beständigkeit gegen Erosion durch Grundwasser;
• Kein Schrumpfen beim Aushärten.

Außerdem muss die Lösung eine Konsistenz aufweisen, damit sie problemlos zum Bohrloch geliefert und abgepumpt werden kann. Die Lösung sollte vom Gerät gut abgewaschen werden, nicht chemisch aggressiv sein und einen minimalen Verlustkoeffizienten beim Transport zum Bohrloch aufweisen.

Der Prozess der Herstellung von Zementmörtel für Tampon ist das gleichmäßige Mischen der Komponenten, sein Bestandteil, gefolgt von Gießen von Wasser, mit besonderem Zusatzstoffe.

Die einfachsten Lösungen, die Sie selbst vorbereiten können, sind:

1. Portlandzement + Quarzsand (1: 1) + Spezialadditive und Wasser zur Erzielung der gewünschten Konsistenz. Eine solche Lösung hat eine geringe Dichte, und ihre Herstellung ist schwierig, weil Sand, der Teil der Zusammensetzung ist, fällt häufig aus und das Aufbringen der Lösung wird unmöglich.
2. Portlandzement + Baryt (1,1: 1) + Spezialadditive und Wasser. Der Nachteil dieser Lösung ist die geringe Festigkeit.
3. Portlandzement + Füllstoff. Asbest wird als Füllstoff (auf sandigen Böden) für Fasermaterialien verwendet.

Für die Herstellung der Zementmischung ist am besten Portlandzement zu verwenden, bei dem es sich um eine Art Zement auf Silikatbasis handelt.

Ein solcher Zement ist natürlich teurer als gewöhnlicher Portlandzement, aber seine Festigkeitseigenschaften sind viel höher als die von gewöhnlichem. Baryt ist ein schweres Mineral, das die Dichte der Lösung erhöht. Baryt kann in einem Baumarkt gekauft werden, in dem Schüttgut verkauft wird.

Unter speziellen Additiven, die Bestandteil von Zementierlösungen sind, sind die verschiedenen Substanzen zu verstehen, die der Lösung besondere Eigenschaften verleihen.

Dazu gehören:

• Beschleuniger einstellen Zement (Calciumchlorid, Soda, Kali), der verwendet wird, wenn die Zementierung bei Temperaturen unter +5 Grad stattfindet;
• Verzögerer einstellenwird verwendet, um ein schnelles Aushärten zu verhindern (dies sind Calcium- oder Natriumchloride, Natriumnitrit usw.);
• Weichmacher für optimale Viskosität (Polymermodifikatoren);
• frostbeständige Zusätze (Silikonverbindungen, gekoppelt mit Weichmachern);
• feuchtigkeitsabsorbierende Zusätze (Stoffe aus Verbindungen der Gruppen Zucker, Zitronensäure, Weinsäure und Tetraoxyadipinsäure) und andere.

Spezielle Zusätze werden in Wasser eingerührt, aus dem anschließend die Zementaufschlämmung hergestellt wird. Mischen Sie die Lösung mit speziellen Maschinen - Mixern. Manchmal ist manuelles Mischen erlaubt, aber es erfordert ein gewisses Können und großen Aufwand.

Stufe 3 - Gießen der Lösung in die Vertiefung

Die Hauptverfahren zum Zementieren von Bohrlöchern sind:

• fest oder einstufig;
• zweistufig;
• Manschette;
• das Gegenteil.

Alle Methoden zum Zementieren von Brunnen basieren auf einem Prinzip - dem Einbringen von Zementschlamm in den Ringraum. In diesem Fall hängt die Wahl der Zementtechnologie von den spezifischen Bedingungen ab: der Art des Bodens, der Tiefe des Brunnens, dem Material der Ummantelung, den klimatischen und hydrogeologischen Bedingungen des Gebiets.

Die ausgewählte Technologie zum Einstecken eines Brunnens in Wasser sollte Folgendes bieten:

• Füllen des gesamten Bohrlochs mit der Lösung bis zur vollen Tiefe;
• die Spülflüssigkeit (falls vorhanden) vollständig verdrängen;
• die Herstellung von hochfesten Zementsteinen, die gegen physikalische, mechanische und chemische Einflüsse beständig sind;
• Hohe Adhäsionsrate mit Bodenwänden des Brunnens, Mantelrohre.

Für tiefe Bohrlöcher wird segmentales Zementieren verwendet, d.h. Es wird nicht das gesamte Bohrloch auf einmal zementiert, sondern nur die einzelnen Segmente.

Dieser Prozess ist sehr komplex und die Praxis zeigt, dass es fast unmöglich ist, ihn alleine auszuführen. Deshalb schauen wir uns die Technologie der ein- und zweistufigen und Lippenzementierung genauer an.

Einstufiges oder festes Zementieren

Diese Methode wird am häufigsten zum Zementieren von Brunnen mit Trinkwasser verwendet. Während der Durchführung wird Zementlösung in den Ringraum gepumpt.

Die Lösung wird unter Druck mit Geräten gepumpt, die auf der Plattform eines Spezialwagens oder stationär in der Nähe des Brunnens installiert sind. Die Zementierungslösung bewegt sich aus eigener Schwerkraft zum Basispolster des Gehäuses und füllt alle ringförmigen Hohlräume aus.

Vor Arbeitsbeginn wird am Zementieren gearbeitet gut spülenund dann wird der untere Stecker eingeführt, der als Stopper fungiert. Die Betonpumpe wird eingeschaltet und die Injektion der Stopflösung beginnt, unter deren Einfluss der Korken nach unten läuft, bis er den „Schuh“ des Gehäuses erreicht.

Nach dem Einspritzen der Lösung wird der obere Stopfen eingesetzt und die Zementmischung beginnt sich zu verdichten, bis der obere Stopfen auf dem unteren Stopfen aufliegt. Dies bedeutet, dass die Lösung den gesamten Ringraum gefüllt hat. Die Verdichtung erfolgt durch Vibrationspresse, indem die Lösung mit einer Betonpumpe gepumpt wird.

Die zementierte Vertiefung wird 36-48 Stunden ruhen gelassen, um die Lösung vollständig zu verfestigen. Diese Methode ist nur für flache Brunnen mit gleicher Konfiguration geeignet. Der Nachteil dieser Methode ist die Unfähigkeit, den Moment zu verfolgen, in dem der Zementmörtel den tiefsten Punkt des Bohrlochs erreicht hat.

Zweistufiges Füllsystem

Diese Zementierungsmethode wurde für Bohrlöcher in der Ölindustrie entwickelt. Aufgrund der Tatsache, dass es die Verwendung von seriösen Industrieanlagen (Hochleistungsbetonpumpe) erfordert, wird es beim Bau von Brunnen nicht oft verwendet. Zweistufiges Zementieren wird in folgenden Fällen angewendet:

• Die Zementaufschlämmung setzt sich so schnell ab, dass das Zementieren nicht in einem Zyklus abgeschlossen werden kann.
• wenn es notwendig ist, zwei Bereiche im Ringraum zu unterscheiden, die durch einen beträchtlichen Abstand voneinander getrennt sind;
• mit einer großen Tiefe des Brunnens, wenn es unmöglich ist, Arbeiten in einem Zyklus auszuführen.

In anderen Fällen ist die Verwendung einer zweistufigen Methode aufgrund der Dauer des Prozesses und wirtschaftlicher Indikatoren nicht praktikabel.

Das Prinzip des zweistufigen Zementierens beruht auf der Tatsache, dass Zement in zwei Schritten in den Ringraum gepumpt wird.

Der erste Teil der Zementaufschlämmung wird geladen und gepresst. Der untere Stopfen wird abgesenkt, wodurch der Stopfen durch die Einwirkung der Lösung auf den Boden fällt. Die zweite Portion der Lösung wird nach der endgültigen Verfestigung der ersten Portion in 12-36 Stunden gepumpt.

Die Verwendung einer Hülsenmethode

Diese Zementierungsmethode wird angewendet, wenn nur der obere Teil des Bohrlochs verstärkt werden muss. In diesem Fall besteht die anfängliche Aufgabe darin, den Grad der Zementierung zu bestimmen.

Der Füllstand ist auf dem Gehäuse durch Anbringen einer speziellen Manschette gekennzeichnet. Der untere Teil der Ausrichtung wird durch eine Manschette zuverlässig vor dem Eindringen der Stopflösung geschützt.

Die Lösung wird wie beim einstufigen Zementieren gepumpt. Die Manschettenmethode wird angewendet, wenn sich der obere Teil des Brunnens auf sandigen Böden befindet und der untere Teil auf tonigen Böden. Dies ist ziemlich selten, so dass diese Methode keine breite Anwendung gefunden hat.

Der Prozess der Bildung von Zementstein

Der Prozess der Bildung von Zementstein beginnt unmittelbar nach dem Einspritzen der Verstopfungslösung und dauert 12 bis 36 Stunden. Die Hauptfaktoren, die die Dauer der Verfestigung der Lösung zum Zustand des Zementsteins beeinflussen:

• Eigenschaften der in der Lösung enthaltenen Komponenten;
• Boden, Hüllmaterial;
• hydrogeologische und klimatische Bedingungen am Standort;
• Einspritzdichte, die korrekte Durchführung des Verstopfungsprozesses.

Während der Erstarrungsphase muss der Brunnen in Ruhe gelassen werden. Es ist verboten, Kabel, Brechstangen oder Drähte zu verwenden, um die Qualität des Zementierens zu beurteilen, weil Dies kann die Unversehrtheit des resultierenden Zementsteins beeinträchtigen.

Bewertung der Zementqualität

Es ist erwähnenswert, dass es unmöglich ist, die Qualität der Zementierung wasserführender Brunnen selbst zu beurteilen, obwohl dies ein sehr wichtiger Schritt ist.

Für seine Durchführung sind spezielle Laborgeräte erforderlich, die selbst in Organisationen, die sich mit Bohrarbeiten beschäftigen, nur sehr selten anzutreffen sind.

Wenn Sie noch eine Bewertung der Verstopfung vornehmen möchten, haben Sie drei Möglichkeiten, den Qualitätskontrollservice zu bestellen:

• akustisch, basierend auf dem Klopfen der Wände des Gehäuses, mit anschließender Verarbeitung der von Computerprogrammen erhaltenen Daten;
• radiologisch, wenn mit Funkgeräten gemessen wird;
• thermisch, basierend auf dem Prinzip der Messung der beim Aushärten von Zementmörtel freigesetzten Wärme.

Unter „häuslichen“ Bedingungen können Sie die vereinfachte thermische Methode anwenden, indem Sie die Temperatur an den Wänden des Brunnens messen. Wenn es der Umgebungstemperatur entspricht und um 0,5 bis 1,5 Grad niedriger wird, kann von einer vollständigen Verfestigung gesprochen werden. Es wird jedoch empfohlen, auch danach 2-3 Tage zu warten und erst dann den Brunnen in Betrieb zu nehmen.

Nach Abschluss des Tests wird der Bohrlochkopf mit von der Zementaufschlämmung gereinigt zhelonka. Anschließend wird eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt, bei der 30 Minuten lang Hochdruckwasser in das Brunnenrohr gepumpt wird. Das Kriterium für die Dichtheit ist ein Druckabfall von etwa 0,3 bis 0,5 MPa. Jetzt ist der Brunnen komplett einsatzbereit.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

In den folgenden Videos geht es um Brunnen in der Öl- und Gasindustrie, aber das Prinzip der Produktionstechnologie ist dasselbe wie für Grundwasserleiter.

Vorgehensweise beim einstufigen Zementieren von Bohrungen:

Besonderheit der Herstellung der Manschettenzementierung:

Technologische Merkmale des Zweistufenzementierens:

Das Zementieren ist ein komplexer Prozess, der die Verwendung von Spezialgeräten erfordert. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es unmöglich ist, es selbst zu halten. Nachdem Sie die Zementaufschlämmung mit einem Mindestmaß an Einheiten ausgewählt und richtig vorbereitet haben, ist es durchaus möglich, die Arbeit selbst zu erledigen.

In jedem Fall wird der Betrieb des Bohrlochs ohne Verstärkung des Stiels mit Zement nicht lang und die Kosten von Bohren einer neuen Wasserquelle wird nicht weniger sein.

Wenn Sie nach dem Studium des Materials noch Fragen haben, wie Sie nach dem Bohren einen Brunnen richtig zementieren können, oder Sie haben wertvolle Kenntnisse zu diesem Thema, bitte hinterlassen Sie Ihre Kommentare unten. blockieren.