Metoder og teknologier til cementering af brønde: hvordan man tilbereder og hælder fugemørtel

Efter boring af en brønd i løs sandjord, begynder et trin, der sigter mod at styrke foringsrørene. Samtidig skal bagagerummet beskyttes mod skader, aggressivt grundvand, korrosion og andre negative fænomener. Dette er en proces såsom cementering af brønde.

At udføre cementeringsarbejde på egen hånd er ret vanskeligt, men muligt, hvis du har viden om begivenhedens teknologi. Vi fortæller dig, hvorfor cementering er nødvendig, og hvad du skal være opmærksom på, når du udfører arbejde. Af klarheds skyld indeholder materialet tematiske fotos og videoer.

Hvorfor cement en brønd?

Velcementering er en proces, der følger umiddelbart efter afslutningen. boreoperationer. Cementeringsproceduren består i det faktum, at cementopslæmning indføres i det ringformede eller ringformede (hvis kabinettet igen placeres i et bredere polyethylenrør), der hærder over tid og danner en monolitisk brøndboring.

Cementmørtel i dette tilfælde kaldes "fugning", og selve processen "tilslutter". En kompleks teknisk proces, kaldet brøndcementeringsteknologi, kræver vis viden og specielt udstyr.

I de fleste tilfælde kan vandkilder klemmes med egne hænder, hvilket er meget billigere end at tiltrække specialister.

Brøndcementering er et sæt af foranstaltninger, der sigter mod at styrke ringrommet og foringsrøret fra det destruktive sidetryk af klipper og påvirkningen af ​​grundvandet

Korrekt udført tilslutning af brønde i vand bidrager til:

• sikre styrken af ​​brøndstrukturen;
• godt beskyttelse mod grundvand og høje farvande;
• styrke huset og beskytte det mod korrosion;
• øge vandkildens levetid
• eliminering af store porer, hulrum, mellemrum, gennem hvilke uønskede partikler kan komme ind i akviferen;
• forskydning af borevæsken med cement, hvis den første blev brugt under boring.

Kvaliteten af ​​produceret vand og brøndens driftsegenskaber afhænger af, hvor godt cementering udføres. Cementering gøres også for forladte brønde, der ikke længere vil blive udnyttet.

Vandkilde cementeringstrin

Hele cementeringsprocessen består af flere faser, der hver har sine egne nuancer:

1. Fremstilling af cementopslæmning til at fylde ringrommet.
2. Levering af forberedt cement til brønden.
3. Injektion af fugemørtel i ringrommet.
4. Hærdningsperiode for cementmørtel.
5. Kvalitetskontrol af cementering.

Hver fase kræver brug af visse værktøjer og specielt udstyr. Beregningerne af de nødvendige materialer udføres bedst inden fugningens start, fordi tilslutningsprocessen skal vare kontinuerligt, og hvis du for eksempel ikke har nok cementmørtel, vil dette påvirke kvaliteten af ​​cementering negativt. Vi vil overveje de vigtigste faser mere detaljeret.

I sjældne tilfælde har akvifere ikke brug for cementering, vi taler om brønde, hvis hele dybde løber i tæt lerjord

Fase nummer 1 - klargøring af udstyr

Alt arbejde på cementering af akviferer skal udføres strengt i overensstemmelse med tekniske krav, hvis overtrædelse vil føre til cementering af dårlig kvalitet.

Når man går i gang med at tilslutte brønde, skal man vide, at dette er en irreversibel proces, det er umuligt at fikse noget efter arkiveringen af ​​løsningen i brøndens ringform, derfor skal forberedende arbejde, nemlig forberedelse af mørtel til cementering og valg af udstyr, benyttes så ansvarligt som muligt!

Den nemmeste og mest effektive måde er at leje udstyr på en køretøjsplatform. Et sådant kompleks vil være i stand til at fremstille en cementmørtel og pumpe det ind i en brønd under tryk, mens en kraftig bilmotor fungerer som en energikilde for udstyret.

Hvis det ikke er muligt at bruge enheder baseret på et specielt køretøj, har du brug for:

• mixer til fremstilling af cementmørtel;
• højtrykspumpe, der pumper opløsningen til brønden;
• cementeringshoved til indsprøjtning af opløsningen i brønden;
• påfyldningspropper (mængden afhænger af cementeringsmetoden);
• forskellige små udstyr (slanger, måletanke).

Som en slange anbefaler mange eksperter at bruge en fleksibel brandslange i stedet for traditionelle HDPE-rør med en diameter på 32 cm. Det er fladt og passerer perfekt ind i ringrommet, hvilket giver en effektiv opløsningsstrøm.

Udstyr til cementering af brønde er stort og kræver en kraftig energikilde, såsom en kompressor, generator, uafbrudt adgang til lysnettet

Trin nummer 2 - klargøring af opløsningen

Cementopslæmningen til cementering af brønden skal opfylde et antal krav og have:

• høje klæbeegenskaber med overflader af enhver art;
• høj styrke efter størkning, modstand mod mekanisk belastning;
• duktilitet og god fluiditet til at udfylde alle revner og hulrum;
• kemisk neutralitet med hensyn til tilsluttede jordlag;
• modstand mod erosion ved grundvand;
• mangel på krympning under hærdning.

Opløsningen skal også have en sådan konsistens, at den kan leveres uden problemer til brønden og injiceres. Opløsningen skal vaskes godt af udstyret, ikke være kemisk aggressiv mod det og have en mindstetabskoefficient under transport til brønden.

Den anvendte cementopslæmning skal have en tilstrækkelig væskeformig struktur til pumpning med injektionsudstyr og samtidig have høje styrkeegenskaber

Processen med at fremstille en cementmørtel til pluggning består i ensartet blanding af komponenterne, der udgør den, efterfulgt af hældning af vand i den med specielle additiver, der tidligere er opløst i den.

De enkleste løsninger, som du selv kan forberede er:

1. Portland cement + kvartssand (1: 1) + specielle tilsætningsstoffer og vand, indtil den ønskede konsistens er opnået. En sådan løsning har en lav densitet, og dens tilberedning er vanskelig, fordi sand inkluderet i sammensætningen udfældes ofte, og brugen af ​​en opløsning bliver umulig.
2. Portland cement + barit (1.1: 1) + specielle tilsætningsstoffer og vand. Ulempen med denne løsning er dens lave styrke.
3. Portland cement + fyldstof. Asbest (på sandjord) anvendes fibrøse materialer som fyldstof.

Til fremstilling af en cementholdig blanding er det bedst at anvende fugning af Portland cement, som er en type cement baseret på silikater.

Sådan cement er naturligvis dyrere end almindelig Portland-cement, men dens styrkeegenskaber er meget højere end almindelig. Barit er et tungt mineral, der øger densitet i opløsningen. Barite kan købes i en isenkringsbutik, der sælger bulk byggematerialer.

Ved specielle tilsætningsstoffer, der er en del af cementholdige mørtler, forstår vi forskellige stoffer, der giver opløsningen særlige egenskaber.

Disse inkluderer:

• indstilling af acceleratorer cement (calciumchlorid, soda, potash), brugt, hvis cementering sker ved en temperatur under +5 grader;
• indstillingshæmmerebruges til at forhindre hurtig hærdning (disse er calcium- eller natriumchlorider, natriumnitrit osv.);
• plastificeringsmidler for optimal viskositet (polymermodifikatorer);
• frostbestandige tilsætningsstoffer (organosiliciumforbindelser, koblet med blødgørere);
• fugtabsorberende tilsætningsstoffer (stoffer opnået fra forbindelser, der hører til grupperne sukker, citronsyre, vinsyre og tetraoxyadipinsyre) osv.

Særlige tilsætningsstoffer blandes i vand, som derefter bruges til fremstilling af cementopslæmning. Bland opløsningen med specielle maskiner - blandere. Nogle gange er manuel æltning tilladt, men det kræver lidt dygtighed og meget arbejde.

Cementsten dannet under hærdningen af ​​Portland cement har høje styrkeegenskaber, tåler belastninger, mekaniske og fysiske effekter.

Trin nummer 3 - hælde opløsningen i brønden

De vigtigste metoder til cementering af brønde er:

• kontinuerlig eller enkelt trin;
• totrins;
• læbe;
• det modsatte.

Alle metoder til cementering af vandbrønde er baseret på et princip - pumpning af fuger i ringrommet. Samtidig afhænger valget af cementeringsteknologi af specifikke forhold: jordtype, brønddybde, foringsmateriale, klimatiske og hydrogeologiske forhold i området.

Den valgte teknologi til tilslutning af vand skal tilvejebringe:

• fylde opløsningen med hele brøndejusteringen til hele dybden;
• skyl skyllevæske helt ud (hvis nogen);
• skabelse af cementstens med høj styrke, der er resistent over for fysiske, mekaniske og kemiske påvirkninger;
• høj vedhæftningsgrad med brøndens jordvægge, foringsrør.

Til dybe brønde anvendes segmenteret cementering, dvs. ikke hele brøndstammen cementeres på én gang, men kun dens individuelle segmenter.

Denne proces er meget kompleks, og praksis viser, at det næsten er umuligt at gøre det selv. Derfor overvejer vi mere detaljeret teknologien til en-og to-trins og manchetcementering.

En-trins eller kontinuerlig cementering

Denne metode bruges ofte til cementering af husholdningsakvifere. Under implementeringen pumpes den cementholdige løsning ind i ringrommet.

Løsningen pumpes under tryk ved hjælp af udstyr, der er installeret på platformen til et specielt køretøj eller stationært i nærheden af ​​brønden. Den cementholdige mørtel, under sin egen vægt, bevæger sig til kabinettet "sko" base, fylder alle ringformede hulrum.

Arbejde med enkeltrins cementering udføres i en cyklus uden afbrydelser, derfor er det nødvendigt at passe på en tilstrækkelig mængde fugemørtel

Før du begynder cementering godt skyltog derefter introduceres det nederste stik, som fungerer som en begrænser. Betonpumpen tændes, og tilslutningsopløsningen begynder at pumpe, under hvilken påvirkning kork sænkes, indtil den når "sko" på foringsrøret.

Efter injektion af mørtlen installeres det øverste stik, og cementblandingen begynder at komprimere, indtil det øverste stik støder op til det nederste. Dette vil betyde, at løsningen fyldte hele annulus. Komprimeringen udføres ved hjælp af en vibropress ved at pumpe mørtelen med en betonpumpe.

Den cementerede brønd efterlades i hvile i 36-48 timer til fuldstændig størkning af opløsningen. Denne metode er kun egnet til lave, velformede brønde. Ulempen ved denne metode er manglende evne til at spore det øjeblik, hvor cementopslæmningen nåede bunden af ​​brønden.

To-trins grundsystem

Denne cementeringsmetode er udviklet til olieindustrielle brønde. På grund af det faktum, at det kræver brug af seriøst industrielt udstyr (en kraftig betonpumpe), bruges det ikke ofte til konstruktion af brønde. To-trins cementering anvendes i følgende tilfælde:

• cementmørtel sætter sig så hurtigt, at cementering ikke kan afsluttes i én cyklus;
• når du vil fremhæve to sektioner i annulus, som er adskilt med en betydelig afstand;
• med en stor dybde af brønden, når det er umuligt at udføre arbejde i en cyklus.

I andre tilfælde er brugen af ​​en totrinsmetode upraktisk på grund af processens længde og økonomiske indikatorer.

To-trins cementering er længere i tid, da det andet trin begynder efter størkning af cementopslæmningen i det første trin

Princippet om to-trins cementering er baseret på det faktum, at cement pumpes ind i ringrommet i to trin.

Den første del af mørtlen indlæses og klemmes.Det nederste stik sænkes, hvilket ved hjælp af opløsningen sænker stikket til bunden. Den anden del af opløsningen pumpes i 12-36 timer efter den sidste hærdning af den første del.

Ved udøvelse af dyb boring af kunstneriske brønde i nærvær af absorberende formationer i den øverste del af den geologiske sektion og i andre tilfælde anvendes to-trins cementering

Brug af manchetmetoden

Denne cementeringsmetode bruges, hvis kun toppen af ​​brønden skal styrkes. I dette tilfælde vil den indledende opgave være at bestemme det niveau, som cementering skal udføres.

Niveauet noteres på huset ved at installere en speciel manchet. Linjens nederste del er pålideligt beskyttet af manchetten mod penetrering af pluggopløsningen.

Opløsningen pumpes nøjagtigt på samme måde som ved en-trins cementering. En manchetmetode anvendes, hvis den øverste del af brønden er placeret på sandjord, og den nedre del er på lerjord. Dette er sjældent nok, så denne metode har ikke fundet bred anvendelse.

Cementstendannelsesproces

Processen med dannelse af cementsten begynder umiddelbart efter injektionen af ​​plug-opløsningen og varer fra 12 til 36 timer. De vigtigste faktorer, der påvirker varigheden af ​​størkning af mørtelen til cementstenens tilstand:

• egenskaber ved de komponenter, der udgør løsningen;
• jord, husmateriale;
• hydrogeologiske og klimatiske forhold på stedet;
• injektionstæthed, korrekt implementering af tilslutningsprocessen.

I størkningsperioden er det nødvendigt at lade brønden ligge i ro. Det er forbudt at bruge kabler, kobber, tråd til at vurdere kvaliteten af ​​cementering som dette kan forstyrre integriteten af ​​den resulterende cementsten.

Hvis du ikke ved, hvor lang tid det tager for den cementholdige mørtel at være helt sat, skal du vente tre dage og fortsætte med kontrolmålingerne.

Cementering af kvalitetsvurdering

Det er værd at bemærke: trods det faktum, at vurdering af kvaliteten af ​​cementering af akviferer er et meget vigtigt trin, er det umuligt at udføre det selv.

Til implementering er det nødvendigt med specielt laboratorieudstyr, hvilket er meget sjældent, selv for organisationer, der er engageret i boring.

Hvis du stadig agter at evaluere den udførte tilslutning, kan du bestille kvalitetskontroltjenesten på en af ​​tre måder:

• akustisk, baseret på at tappe på husets vægge, efterfulgt af behandling af data ved hjælp af computerprogrammer;
• radiologisk ved måling med radioenheder;
• termisk, baseret på princippet om måling af den frigjorte varme under hærdningen af ​​cementmørtlen.

Hjemme kan du bruge den forenklede termiske metode ved at måle temperaturen ved brøndens vægge. Når den når den omgivende lufttemperatur og bliver 0,5-1,5 grader lavere, kan vi tale om fuldstændig størkning. Selv efter dette anbefales det imidlertid at vente 2-3 dage og først derefter sætte brønden i drift.

Når testen er afsluttet, renses brøndhovedet fra cementopslæmning ved hjælp af bailer. Derefter udføres en lækagetest, for hvilken vand med højt tryk pumpes ind i brøndrøret i 30 minutter. Tæthedskriteriet vil være et trykfald på ca. 0,3-0,5 MPa. Brønden er nu fuldt klar til brug.

Tætheden ved tilslutning øger brøndenes debitering, øger husets strengers levetid, beskytter dem mod korrosion såvel som vandkilden i sig selv

Konklusioner og nyttig video om emnet

I videoerne nedenfor taler vi om brønde i olie- og gasindustrien, men princippet om produktionsteknologi er det samme som for akvifere.

Enkelttrins cementeringsprocedure:

Manchet cementering produktionsspecifikationer:

Teknologiske træk ved to-trins cementering:

Cementering er en kompleks proces, der kræver brug af specialiseret udstyr. Dette betyder dog ikke, at det er umuligt at udføre det selv. Ved at vælge og korrekt forberede fugemørtel ved hjælp af det mindste sæt aggregater er det meget muligt at klare arbejdet selv.

Under alle omstændigheder vil driften af ​​brønden uden cementering af brønden ikke være lang og omkostningerne ved boring af en ny vandkilde bliver ikke mindre.

Hvis du efter at have studeret materialet stadig har spørgsmål om, hvordan man korrekt cementerer brønden efter boring, eller du har værdifuld viden om dette spørgsmål, bedes du efterlade dine kommentarer i nedenstående blok.