Methoden en technologieën voor het cementeren van putten: hoe mortelmortel te bereiden en te gieten

Na het boren van een put in losse zandgronden begint een podium gericht op het versterken van de mantelbuizen. Tegelijkertijd moet de stam worden beschermd tegen schade, agressief grondwater, corrosie en andere negatieve verschijnselen. Dit is een proces zoals het cementeren van putten.

Zelf cementeren uitvoeren is best lastig, maar mogelijk als je kennis hebt van de techniek van het evenement. We zullen u vertellen waarom cementeren nodig is en waar u op moet letten bij het uitvoeren van werkzaamheden. Voor de duidelijkheid bevat het materiaal thematische foto's en video's.

Waarom een ​​put cementeren?

Goed cementeren is een proces dat onmiddellijk na voltooiing volgt. boorwerkzaamheden. De cementeerprocedure bestaat erin dat cementsuspensie in de ring of ring wordt ingebracht (als het omhulsel op zijn beurt in een bredere polyethyleen buis wordt geplaatst), die na verloop van tijd hard wordt en een monolithische boorput vormt.

Cementmortel wordt in dit geval 'voegen' genoemd en het proces zelf 'pluggen'. Een complex engineeringproces, well cementing technology genaamd, vereist bepaalde kennis en speciale apparatuur.

In de meeste gevallen kunnen waterbronnen met uw eigen handen worden aangedrukt, wat veel goedkoper is dan het aantrekken van specialisten.

Put cementeren is een reeks maatregelen gericht op het versterken van de annulus en het omhulsel van destructieve zijdelingse druk van gesteenten en de impact van grondwater

Goed uitgevoerde putten aansluiten op water draagt ​​bij aan:

• het verzekeren van de putconstructiesterkte
• putbescherming tegen grondwater en hoogwater;
• de behuizing versterken en beschermen tegen corrosie;
• de levensduur van de waterbron verlengen;
• verwijdering van grote poriën, holtes, openingen waardoor ongewenste deeltjes de watervoerende laag kunnen binnendringen;
• verplaatsing van de boorvloeistof met cement, als de eerste tijdens het boren werd gebruikt.

De kwaliteit van het geproduceerde water en de operationele kenmerken van de put hangen af ​​van hoe goed het cementeren wordt uitgevoerd. Er wordt ook gecementeerd voor verlaten putten die niet langer zullen worden geëxploiteerd.

Waterbron cementeren stappen

Het hele cementeerproces bestaat uit verschillende fasen, die elk hun eigen nuances hebben:

1. Bereiding van cementsuspensie om de annulus te vullen.
2. Levering van voorbereid cement aan de put.
3. Injectie van cementsuspensie in de annulus.
4. Verhardingsperiode van cementmortel.
5. Kwaliteitscontrole van cementeren.

Elke fase vereist het gebruik van bepaalde gereedschappen en speciale uitrusting. De berekeningen van de benodigde materialen kunnen het beste gedaan worden voor aanvang van het voegen, omdat het stopproces moet continu duren en als u bijvoorbeeld niet genoeg cementmortel heeft, zal dit de kwaliteit van het cement negatief beïnvloeden. We gaan dieper in op de belangrijkste fasen.

In zeldzame gevallen hoeven watervoerende lagen niet te worden gecementeerd, we hebben het over putten, waarvan de volledige diepte in dichte kleigronden loopt

Fase nummer 1 - voorbereiding van apparatuur

Alle werkzaamheden aan het cementeren van watervoerende lagen moeten strikt worden uitgevoerd in overeenstemming met technische vereisten, waarvan de overtreding leidt tot cementeren van slechte kwaliteit.

Wanneer u begint met putpluggen, moet u weten dat dit een onomkeerbaar proces is; het is onmogelijk om iets te fixeren nadat de oplossing in de annulus van de put is geplaatst, daarom moeten voorbereidende werkzaamheden, namelijk het voorbereiden van de specie voor cementeren en apparatuurkeuze, zo verantwoord mogelijk worden benaderd!

De eenvoudigste en meest effectieve manier is om apparatuur te huren op een voertuigplatform. Zo'n complex zal in staat zijn om een ​​cementmortel te bereiden en deze onder druk in een put te pompen, terwijl een krachtige automotor dient als energiebron voor de apparatuur.

Als het niet mogelijk is om eenheden te gebruiken op basis van een speciaal voertuig, dan hebt u nodig:

• mixer voor de bereiding van cementmortel;
• hogedrukpomp, die de oplossing naar de put pompt;
• cementeerkop voor het injecteren van de oplossing in de put;
• vulpluggen (de hoeveelheid hangt af van de cementeermethode);
• diverse kleine apparatuur (slangen, meettanks).

Als slang raden veel experts aan om een ​​flexibele brandslang te gebruiken in plaats van traditionele HDPE-buizen met een diameter van 32 cm. Het is plat en past perfect in de annulus, wat zorgt voor een efficiënte oplossingsstroom.

Apparatuur voor het cementeren van putten is groot en vereist een krachtige energiebron, zoals een compressor, generator, ononderbroken toegang tot het elektriciteitsnet

Fase nummer 2 - voorbereiding van de oplossing

De cementsuspensie voor het cementeren van de put moet aan een aantal eisen voldoen en heeft:

• hoge kleefeigenschappen met elk type oppervlak;
• hoge sterkte na stolling, weerstand tegen mechanische belasting;
• ductiliteit en goede vloeibaarheid om alle scheuren en holtes te vullen;
• chemische neutraliteit met betrekking tot verstopte grondlagen;
• weerstand tegen erosie door grondwater;
• gebrek aan krimp tijdens verharding.

Ook moet de oplossing een zodanige consistentie hebben dat deze zonder problemen aan de put kan worden afgegeven en kan worden geïnjecteerd. De oplossing moet goed van de apparatuur worden afgewassen, mag er niet chemisch agressief tegen zijn en moet tijdens transport naar de put een minimale verliescoëfficiënt hebben.

De gebruikte cementsuspensie moet een voldoende vloeibare structuur hebben om door injectie-apparatuur te worden gepompt en moet tegelijkertijd hoge sterkte-eigenschappen hebben

Het proces van het voorbereiden van een cementmortel voor pluggen bestaat uit het uniform mengen van de componenten waaruit het bestaat, gevolgd door er water in te gieten met speciale additieven die er eerder in zijn opgelost.

De eenvoudigste oplossingen die u zelf kunt voorbereiden zijn:

1. Portlandcement + kwartszand (1: 1) + speciale toevoegingen en water tot de gewenste dikte is verkregen. Zo'n oplossing heeft een lage dichtheid en de bereiding ervan is moeilijk, omdat zand in de samenstelling slaat vaak neer en het gebruik van een oplossing wordt onmogelijk.
2. Portlandcement + bariet (1.1: 1) + speciale toevoegingen en water. Het nadeel van deze oplossing is de lage sterkte.
3. Portland cement + plamuur. Asbest (op zandgrond), vezelmaterialen worden gebruikt als vulstof.

Voor de bereiding van een cementmengsel kunt u het beste Portlandcement gebruiken, een soort cement op basis van silicaten.

Zo'n cement kost natuurlijk meer dan gewoon Portland-cement, maar de sterkte-eigenschappen zijn veel hoger dan die van gewoon cement. Bariet is een zwaar mineraal dat de dichtheid van de oplossing verhoogt. Barite kan worden gekocht bij een ijzerhandel die bulkbouwmaterialen verkoopt.

Door speciale additieven die deel uitmaken van cementgebonden mortels, begrijpen we verschillende stoffen die de oplossing speciale eigenschappen geven.

Deze zijn onder meer:

• het instellen van versnellers cement (calciumchloride, natriumcarbonaat, kalium), gebruikt als cementering plaatsvindt bij een temperatuur onder +5 graden;
• vertragers instellengebruikt om snelle uitharding te voorkomen (dit zijn calcium- of natriumchloriden, natriumnitriet, enz.);
• weekmakers voor optimale viscositeit (polymeermodificatoren);
• vorstbestendige additieven (organosiliciumverbindingen, in combinatie met weekmakers);
• vochtabsorberende toevoegingen (stoffen verkregen uit verbindingen die behoren tot de groepen van suiker, citroenzuur, wijnsteenzuur en tetraoxyadipinezuren), enz.

Speciale toevoegingen worden gemengd in water, dat vervolgens wordt gebruikt voor de bereiding van vulmortel. Meng de oplossing met speciale machines - mixers. Soms is handmatig kneden toegestaan, maar het vereist enige vaardigheid en veel arbeid.

Cementsteen gevormd tijdens het uitharden van Portland cement heeft hoge sterkte-eigenschappen, is bestand tegen belastingen, mechanische en fysieke effecten.

Fase nummer 3 - de oplossing in de put gieten

De belangrijkste methoden voor het cementeren van putten zijn:

• continu of eentraps;
• tweetraps;
• manchet;
• het tegenovergestelde.

Alle methoden voor het cementeren van waterputten zijn gebaseerd op één principe: grout in de ring pompen. Tegelijkertijd hangt de keuze van cementeringstechnologie af van specifieke omstandigheden: bodemtype, putdiepte, bekledingsmateriaal, klimatologische en hydrogeologische omstandigheden van het gebied.

De geselecteerde technologie voor het aansluiten van een bron op water moet zorgen voor:

• het vullen van de oplossing met de gehele putuitlijning tot de volledige diepte;
• verplaats de spoelvloeistof (indien aanwezig) volledig;
• creatie van zeer sterke cementsteen die bestand is tegen fysische, mechanische en chemische invloeden;
• hoge mate van hechting met grondwanden van de put, mantelbuizen.

Voor diepe putten wordt segmentale cementering gebruikt, d.w.z. niet de gehele putstam wordt in één keer gecementeerd, maar alleen de afzonderlijke segmenten.

Dit proces is erg complex en de praktijk leert dat het bijna onmogelijk is om het zelf te doen. Daarom gaan we dieper in op de technologie van een- en tweetraps- en manchetcementering.

Eentraps of continu cementeren

Deze methode wordt meestal gebruikt voor het cementeren van watervoerende lagen voor huishoudelijk gebruik. Tijdens de implementatie wordt de cementoplossing in de ring gepompt.

De oplossing wordt onder druk gepompt met apparatuur die is geïnstalleerd op het platform van een speciaal voertuig of stilstaat in de buurt van de put. De cementmortel beweegt onder zijn eigen gewicht naar de "schoen" -basis van het omhulsel en vult alle ringvormige holtes.

Werk aan eentraps cementeren wordt uitgevoerd in een enkele cyclus zonder onderbrekingen, dus u moet voor voldoende voegspecie zorgen

Voordat u begint met cementeren goed blozenen dan wordt de onderste plug geïntroduceerd, die als een limiter zal werken. De betonpomp wordt aangezet en de stopoplossing begint te pompen, onder invloed waarvan de kurk wordt neergelaten totdat deze de 'schoen' van de omhulling bereikt.

Na het injecteren van de mortel wordt de bovenste plug geïnstalleerd en begint het cementmengsel te verdichten totdat de bovenste plug de onderste raakt. Dit betekent dat de oplossing de hele ring heeft gevuld. De verdichting wordt uitgevoerd door middel van een trilpers door de oplossing met een betonpomp te pompen.

De gecementeerde put wordt 36-48 uur met rust gelaten om de oplossing volledig te laten stollen. Deze methode is alleen geschikt voor ondiepe, goed gevormde putten. Het nadeel van deze methode is het onvermogen om het moment te volgen waarop de cementsuspensie de bodem van de put bereikte.

Tweetraps vulsysteem

Deze cementeermethode is ontwikkeld voor putten in de olie-industrie. Omdat het gebruik van serieuze industriële apparatuur (een krachtige betonpomp) vereist, wordt het niet vaak gebruikt bij de constructie van putten. Tweefasige cementering wordt gebruikt in de volgende gevallen:

• cementmortel hardt zo snel uit dat cementeren niet in één cyclus kan worden voltooid;
• wanneer u twee secties in de annulus wilt markeren, die van elkaar zijn gescheiden door een aanzienlijke afstand;
• met een grote diepte van de put, wanneer het onmogelijk is om werkzaamheden in één cyclus uit te voeren.

In andere gevallen is het gebruik van een tweetrapsmethode onpraktisch vanwege de lengte van het proces en de economische indicatoren.

Het cementeren in twee fasen duurt langer, aangezien de tweede fase begint na het stollen van de cementsuspensie van de eerste fase

Het principe van tweetraps cementeren is gebaseerd op het feit dat cement in twee fasen in de ring wordt gepompt.

Het eerste deel van de voeg wordt geladen en geperst.De onderste plug wordt neergelaten, waardoor door de werking van de oplossing de plug naar beneden valt. Het tweede deel van de oplossing wordt in 12-36 uur gepompt, na de laatste uitharding van het eerste deel.

In de praktijk van diep boren van geboorde putten in aanwezigheid van absorberende formaties in het bovenste deel van de geologische sectie en in andere gevallen wordt tweetraps cementeren gebruikt

Het gebruik van de manchetmethode

Deze cementeermethode wordt gebruikt als alleen de bovenkant van de put moet worden versterkt. In dit geval is de eerste taak het bepalen van het niveau waarop het cementeren wordt uitgevoerd.

Het niveau wordt op de behuizing genoteerd door een speciale manchet te installeren. Het onderste deel van de uitlijning wordt door de manchet betrouwbaar beschermd tegen penetratie van de plugoplossing.

De oplossing wordt op precies dezelfde manier gepompt als bij eentraps cementeren. Een manchetmethode wordt gebruikt als het bovenste deel van de put zich op zandgrond bevindt en het onderste deel op kleigrond. Dit is zeldzaam genoeg, dus deze methode heeft geen brede toepassing gevonden.

Cement steenvorming proces

Het proces van vorming van cementsteen begint onmiddellijk na het injecteren van de stopoplossing en duurt 12 tot 36 uur. De belangrijkste factoren die de duur van de stolling van de mortel tot de toestand van de cementsteen beïnvloeden:

• eigenschappen van de componenten waaruit de oplossing bestaat;
• grond, omhulselmateriaal;
• hydrogeologische en klimatologische omstandigheden op de site;
• injectiedichtheid, correcte implementatie van het stopproces.

Tijdens de stollingsperiode is het noodzakelijk om de put in rust te laten. Het is verboden om kabels, koevoeten, draad te gebruiken om de kwaliteit van cementeren te beoordelen, zoals dit kan de integriteit van de resulterende cementsteen verstoren.

Als u niet weet hoelang het duurt voordat de cementmortel volledig is uitgehard, wacht dan drie dagen en ga verder met de controlemetingen.

Kwaliteitsbeoordeling van cementeren

Het is vermeldenswaard: ondanks het feit dat het beoordelen van de kwaliteit van het cementeren van watervoerende lagen een zeer belangrijke fase is, is het onmogelijk om het zelf uit te voeren.

Voor de implementatie is speciale laboratoriumapparatuur vereist, wat zeer zeldzaam is, zelfs voor organisaties die zich bezighouden met boren.

Als u nog steeds van plan bent de uitgevoerde plugging te evalueren, kunt u de kwaliteitscontroleservice op drie manieren bestellen:

• akoestisch, gebaseerd op het tikken op de wanden van de behuizing, gevolgd door verwerking van de gegevens door computerprogramma's;
• radiologisch bij het meten met radioapparatuur;
• thermisch, gebaseerd op het principe van het meten van de vrijkomende warmte tijdens het uitharden van de cementmortel.

Thuis kunt u de vereenvoudigde thermische methode gebruiken door de temperatuur aan de wanden van de put te meten. Wanneer het de omgevingsluchttemperatuur bereikt en 0,5-1,5 graden lager wordt, kunnen we praten over volledige stolling. Zelfs daarna wordt echter aanbevolen om 2-3 dagen te wachten en pas dan de put in gebruik te nemen.

Nadat de test is voltooid, wordt de putkop met behulp van cementmest verwijderd klootzakken. Vervolgens wordt een lektest uitgevoerd, waarbij gedurende 30 minuten water onder hoge druk in de putpijp wordt gepompt. Het dichtheidscriterium is een drukval van ongeveer 0,3-0,5 MPa. De put is nu volledig klaar voor gebruik.

De dichtheid van de pluggen verhoogt het debiet van de put, verlengt de levensduur van de behuizingsnaren en beschermt ze tegen corrosie, evenals de waterbron zelf

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

In de onderstaande video's hebben we het over putten in de olie- en gasindustrie, maar het principe van de productietechnologie is hetzelfde als voor watervoerende lagen.

Eentraps cementeerprocedure:

Cuff cementeren productiespecificaties:

Technologische kenmerken van cementering in twee fasen:

Cementeren is een complex proces waarvoor gespecialiseerde apparatuur nodig is. Dit betekent echter niet dat het onmogelijk is om het zelf uit te voeren. Door de vulmortel te kiezen en correct voor te bereiden, met behulp van de minimale set aggregaten, is het heel goed mogelijk om het werk zelf aan te kunnen.

In ieder geval zal de werking van de put zonder het cementeren van de put niet lang duren, en de kosten ervan een nieuwe waterbron boren zal niet minder zijn.

Als u na het bestuderen van het materiaal nog vragen heeft over hoe u de put na het boren goed kunt cementeren, of als u waardevolle kennis over dit onderwerp heeft, laat dan uw opmerkingen achter in het onderstaande blok.