Dobré cementovanie: metódy a technológie na cementovanie

Po vŕtaní studne do voľných piesočnatých pôd sa vytvorí stupeň na spevnenie rúr rúr. Barel by mal byť zároveň chránený pred poškodením, korozívnymi účinkami podzemných vôd, koróziou a inými negatívnymi javmi. Hovoríme o takomto procese, ako aj o cementovaní.

Je veľmi ťažké vykonávať cementovanie samostatne, ale je možné, ak máte vedomosti o technológii udalosti. Povieme vám, prečo je potrebné vykonať cementovanie a čo je potrebné pri práci venovať pozornosť. Pre prehľadnosť obsahuje materiál tematické fotografie a videá.

Prečo cementovať dobre?

No cementovanie je proces, ktorý nasleduje bezprostredne po dokončení. vrtné operácie. Postup cementovania je ten, ktorý je v prstencovom alebo prstencovom (ak je puzdro zasunuté ďalej) polyetylénovou širšou rúrkou) sa zavádza cementová malta, ktorá v priebehu času stvrdne a tvorí monolitický valec dobre.

Cementová malta sa v tomto prípade nazýva „cementovanie“ a samotný proces je „upchávanie“. Komplexný inžiniersky proces, nazývaný technológia cementovania studní, vyžaduje určité znalosti a špeciálne vybavenie.

Vo väčšine prípadov môžu byť vodné zdroje tamponované vlastnými rukami, čo je oveľa lacnejšie ako prilákať špecialistov.

Správne vykonaná upchávka studní prispieva k:

• zabezpečenie pevnosti štruktúry vrtu;
• ochrana studne od podzemných a horných vôd;
• spevnenie puzdra a jeho ochrana pred koróziou;
• zvýšiť životnosť vodného zdroja;
• eliminácia veľkých pórov, dutín, medzier, cez ktoré sa môžu dostať nežiaduce častice do zvodnenej vrstvy;
• posunutie cementu vrtného kalu, ak bol prvý použitý pri vŕtaní.

Kvalita vyrobenej vody a prevádzkové charakteristiky vrtu budú závisieť od toho, ako sa vykonáva dobre cementovanie. Tiež sa vykonáva cementovanie pre studne, ktoré sa likvidujú, ktoré už nebudú prevádzkované.

Stupne cementovania vodného zdroja

Celý proces cementovania pozostáva z niekoľkých etáp, z ktorých každá má svoje vlastné nuansy:

1. Príprava cementovej suspenzie na vyplnenie medzikružia.
2. Pripravený cement vložte do studne.
3. Vstrekovanie cementovej kaše do prstenca.
4. Doba vytvrdnutia cementovej malty.
5. Skontrolujte kvalitu cementovania.

Každá etapa vyžaduje použitie určitých nástrojov a špeciálneho vybavenia. Výpočty potrebných materiálov sa najlepšie robia pred začiatkom injektážnych prác, pretože proces zapojenia by mal trvať priebežne a ak napríklad nemáte dostatok cementovej malty, potom to bude mať negatívny vplyv na kvalitu cementovanie. Podrobnejšie zvážime najdôležitejšie etapy.

Stupeň №1 - príprava zariadenia

Všetky práce na cementačných studniach by sa mali vykonávať striktne v súlade s technickými požiadavkami, ktorých porušenie bude mať za následok nekvalitné cementovanie.

Keď začnete so zapájaním studne, mali by ste vedieť, že ide o nezvratný proces, po začatí dodávky roztoku do prstenca niečo opraviť studne je nemožné, takže prípravné práce, menovite príprava cementovacieho roztoku a výber zariadenia, musíte pristúpiť k maximu zodpovedne!

Najjednoduchším a najefektívnejším spôsobom je prenajať si zariadenie na platforme vozidla. Takýto komplex bude schopný pripraviť cementovú maltu a čerpať ju pod tlakom, pričom zdrojom energie pre prevádzku zariadenia je silný automobilový motor.

Ak nie je možné použitie jednotiek založených na špeciálnych vozidlách, budete potrebovať:

• mixér na prípravu cementovej malty;
• vysokotlakové čerpadlo čerpajúce roztok do vrtu;
• lepiaca hlava na vstrekovanie roztoku do studne;
• plniace zátky (množstvo závisí od spôsobu lepenia);
• rôzne malé zásoby (hadice, meracie nádrže).

Mnohí odborníci odporúčajú ako hadicu namiesto tradičných HDPE rúr s priemerom 32 cm pružnú požiarnu hadicu. Je plochý a dokonale prechádza do prstencového priestoru, čím poskytuje účinný prietok roztoku.

Stupeň 2 - príprava roztoku

Cementová suspenzia na cementovanie studne musí spĺňať rôzne požiadavky a musí:

• vysoké lepiace vlastnosti s povrchmi akéhokoľvek typu;
• vysoká pevnosť po vytvrdnutí, odolnosť voči mechanickému namáhaniu;
• ťažnosť a dobrá tekutosť na vyplnenie všetkých trhlín a dutín;
• chemická neutralita vzhľadom na zaschnuté vrstvy pôdy;
• odolnosť podzemnej vody voči erózii;
• žiadne zmrštenie počas vytvrdzovania.

Roztok musí mať tiež konzistenciu, aby mohol byť bez problémov dopravený do studne a prečerpaný. Roztok by mal byť dobre vymytý zo zariadenia, nie chemicky agresívny a mal by mať minimálny koeficient straty pri preprave do vrtu.

Spôsob výroby cementovej malty pre tampon je rovnomerné miešanie zložiek, napr. jeho zložku, po ktorej nasleduje nalievanie vody so špeciálnym zložením prísady.

Najjednoduchšie riešenia, ktoré si môžete pripraviť, sú:

1. Portlandský cement + kremičitý piesok (1: 1) + špeciálne prísady a voda na dosiahnutie požadovanej konzistencie. Takýto roztok má nízku hustotu a jeho príprava je ťažká, pretože piesok, ktorý je súčasťou kompozície, sa často zráža a aplikácia roztoku je nemožná.
2. Portlandský cement + barit (1,1: 1) + špeciálne prísady a voda. Nevýhodou tohto riešenia je nízka pevnosť.
3. Portlandský cement + plnivo. Azbest sa používa ako plnivo (na piesočnatých pôdach), vláknité materiály.

Na prípravu cementovacej zmesi je najlepšie použiť injektážny portlandský cement, čo je druh cementu na báze silikátov.

Takýto cement je samozrejme drahší ako obyčajný portlandský cement, ale jeho pevnostné charakteristiky sú oveľa vyššie ako bežné. Barit je ťažký minerál, ktorý zvyšuje hustotu roztoku. Barit je možné zakúpiť v železiarstve predávajúcom sypké stavebné materiály.

Pod špeciálnymi prísadami, ktoré sú súčasťou cementovacích roztokov, rozumieme rôznym látkam, ktoré dávajú roztoku špeciálne vlastnosti.

Patrí medzi ne:

• urýchľovače nastavenia cement (chlorid vápenatý, uhličitan sodný, potaš), ktorý sa používa pri cementovaní pri teplotách pod +5 stupňov;
• spomaľovače tuhnutiapoužíva sa na prevenciu rýchleho stvrdnutia (sú to chloridy vápnika alebo sodíka, dusitan sodný atď.);
• zmäkčovadlá pre optimálnu viskozitu (modifikátory polyméru);
• prísady odolné voči mrazu (silikónové zlúčeniny, spojené so zmäkčovadlami);
• aditíva absorbujúce vlhkosť (látky odvodené od zlúčenín patriacich do skupín cukru, kyseliny citrónovej, vínnej a tetraoxyadipovej) a iné.

Špeciálne prísady sa miešajú vo vode, ktorá sa následne použije na prípravu cementovej kaše. Roztok sa mieša pomocou špeciálnych strojov - mixérov. Niekedy je povolené manuálne miešanie, ale vyžaduje si určité zručnosti a veľké úsilie.

Stupeň číslo 3 - nalievanie roztoku do studne

Hlavnými metódami cementovania studní sú:

• pevné alebo jednostupňové;
• dvojstupňové;
• peru;
• opak.

Všetky metódy cementovania studní sú založené na jednom princípe - vstrekovanie cementovej kaše do prstenca. V tomto prípade závisí výber technológie cementovania od špecifických podmienok: typu pôdy, hĺbky vrtu, materiálu plášťa, klimatických a hydrogeologických podmienok oblasti.

Vybraná technológia na pripojenie studne do vody by mala poskytovať:

• naplnenie celého vrtu roztokom do plnej hĺbky;
• úplne vymeňte preplachovaciu kvapalinu (ak existuje);
• vytvorenie vysoko pevného cementového kameňa odolného voči fyzikálnym, mechanickým a chemickým vplyvom;
• vysoká miera priľnavosti s pôdnymi stenami vrtu, plášťovými rúrkami.

Pre hlboké studne sa používa segmentové cementovanie, t.j. nie celý vrt je nalepený naraz, ale len jeho jednotlivé segmenty.

Tento proces je veľmi zložitý a prax ukazuje, že je takmer nemožné ho realizovať na vlastnú päsť. Preto sa bližšie pozrieme na technológiu jednostupňového a dvojstupňového lepenia.

Jednostupňové alebo pevné cementovanie

Táto metóda sa najčastejšie používa na cementovanie studní s vodou. Počas jeho realizácie sa do medzikružia čerpá cementovací roztok.

Roztok sa čerpá pod tlakom pomocou zariadenia, ktoré je inštalované na plošine špeciálneho vozidla alebo v blízkosti studne. Cementovací roztok pod svojou vlastnou gravitáciou sa posúva na základňu „vankúša“ puzdra a vyplňuje všetky prstencové dutiny.

Pred začatím prác na cementovaní sa vykonáva dobre spláchnutiea potom sa zasunie spodná zátka, ktorá bude pôsobiť ako zátka. Čerpadlo na betón je zapnuté a začína sa vstrekovanie zalievacieho roztoku, pod vplyvom ktorého korok klesá, až kým nedosiahne puzdro „topánky“.

Po vstreknutí roztoku sa nainštaluje horná zátka a cementová zmes sa začne zhutňovať, až kým horná zátka nezapadne na spodnú zátku. To znamená, že roztok naplnil celý prstenec. Zhutňovanie sa vykonáva vibračným lisovaním čerpaním roztoku pomocou čerpadla na betón.

Zalepená jamka sa ponechá v pokoji po dobu 36 až 48 hodín na úplné stuhnutie roztoku. Táto metóda je vhodná len pre plytké studne s rovnakou konfiguráciou. Nevýhodou tohto spôsobu je neschopnosť sledovať moment, keď cementová malta dosiahne najnižší bod vrtu.

Dvojstupňový systém plnenia

Tento spôsob cementovania bol vyvinutý pre ropné vrty. Vzhľadom na to, že si vyžaduje použitie vážnych priemyselných zariadení (vysokovýkonné čerpadlo na betón), sa často nepoužíva pri stavbe studní. Dvojstupňové cementovanie sa používa v nasledujúcich prípadoch:

• cementová kaša nastaví tak rýchlo, že cementovanie nemôže byť dokončené v jednom cykle;
• keď je potrebné rozlišovať dve oblasti v prstenci, ktoré sú oddelené značnou vzdialenosťou;
• s veľkou hĺbkou studne, keď nie je možné vykonávať prácu v jednom cykle.

V ostatných prípadoch je použitie dvojstupňovej metódy nepraktické z dôvodu trvania procesu a ekonomických ukazovateľov.

Princíp dvojstupňového tmelenia je založený na skutočnosti, že cement sa čerpá do medzikružia v dvoch krokoch.

Prvá časť cementovej kaše sa naplní a stlačí. Spodná zátka sa zníži, čo pôsobením roztoku kvapka zátky na dno. Druhá časť roztoku sa čerpá počas 12 až 36 hodín po konečnom stuhnutí prvej časti.

Použitie objímkovej metódy

Tento spôsob cementovania sa používa vtedy, ak je potrebné spevniť iba hornú časť vrtu. V tomto prípade bude počiatočnou úlohou určiť úroveň, na ktorú sa bude cementovanie vykonávať.

Hladina je vyznačená na puzdre inštaláciou špeciálnej manžety. Spodná časť vyrovnania je spoľahlivo chránená manžetou pred vniknutím do upchávkového roztoku.

Roztok sa čerpá rovnakým spôsobom ako v jednostupňovom cementovaní. Metóda manžety sa používa, ak je horná časť studne umiestnená na piesočnatých pôdach a spodná časť je na ílovitých pôdach. To je pomerne zriedkavé, takže táto metóda nenašla široké uplatnenie.

Proces tvorby cementového kameňa

Proces tvorby cementového kameňa začína bezprostredne po vstreknutí zalievacieho roztoku a trvá 12 až 36 hodín. Hlavné faktory ovplyvňujúce trvanie tuhnutia roztoku do stavu cementového kameňa:

• vlastnosti zložiek obsiahnutých v roztoku;
• pôda, obalový materiál;
• hydrogeologické a klimatické podmienky na mieste;
• hustota vstrekovania, správna implementácia procesu upchávania.

Počas doby tuhnutia je potrebné ponechať studňu v pokoji. Je zakázané používať káble, páčidlá, drôty na posúdenie kvality cementovania, pretože To môže ohroziť integritu výsledného cementového kameňa.

Hodnotenie kvality cementu

Za zmienku stojí: napriek tomu, že hodnotenie kvality cementovania studní je veľmi dôležité, nie je možné ho vykonávať sami.

Pre jeho realizáciu je potrebné špeciálne laboratórne vybavenie, ktoré sa veľmi zriedka nachádza aj v organizáciách, ktoré sa zaoberajú vŕtaním.

Ak máte v úmysle vykonať hodnotenie pripojenia, môžete si službu kontroly kvality objednať jedným z troch spôsobov:

• akustické, založené na klepaní stien puzdra, s následným spracovaním údajov získaných počítačovými programami;
• rádiologické, pri meraní rádiovými zariadeniami;
• tepelný, založený na princípe merania tepla uvoľneného pri kalení cementovej malty.

V „domácich“ podmienkach môžete použiť zjednodušenú tepelnú metódu meraním teploty na stenách studne. Keď sa to rovná teplote okolia a stane sa o 0,5-1,5 stupňa nižšie, môžeme hovoriť o úplnom stuhnutí. Avšak aj potom sa odporúča čakať 2-3 dni a až potom uviesť vrt do prevádzky.

Po ukončení skúšky sa vrt vrtu vyčistí od cementovej kaše vkladateľ. Potom sa vykoná skúška netesnosti, pri ktorej sa vysokotlaková voda čerpá do potrubia na 30 minút. Kritériom tesnosti bude pokles tlaku o 0,3-0,5 MPa. Teraz je studňa úplne pripravená na použitie.

Závery a užitočné video na túto tému

Vo videách nižšie hovoríme o studniach v ropnom a plynárenskom priemysle, ale princíp technológie výroby je rovnaký ako v prípade kolektorov.

Postup pre jednostupňové dobre cementovanie:

Špecifickosť výroby tmelenia manžety:

Technologické vlastnosti dvojstupňového cementovania:

Cementovanie je komplexný proces, ktorý vyžaduje použitie špecializovaného zariadenia. To však neznamená, že to nie je možné udržať si sám. Po výbere a správnom spracovaní cementovej kaše s minimálnym súborom jednotiek je možné sa s prácou vyrovnať sami.

V každom prípade, prevádzka studne bez spevnenia stonky s cementom nebude dlhá, a náklady na vŕtanie nového vodného zdroja nebude o nič menej.

Ak po preštudovaní materiálu stále máte otázky o tom, ako správne cementovať studňu po vŕtaní, alebo máte cenné vedomosti na túto tému, prosím zanechajte svoje komentáre nižšie. blok.