Metode și tehnologii de cimentare a puțurilor: cum se prepară și se toarnă mortar de mortar

După forarea unui puț în soluri nisipoase libere, începe o etapă care vizează consolidarea conductelor de carcasă. În același timp, trunchiul trebuie protejat de daune, ape subterane agresive, coroziune și alte fenomene negative. Acesta este un proces precum cimentarea puțurilor.

Efectuarea lucrărilor de cimentare pe cont propriu este destul de dificilă, dar este posibil dacă aveți cunoștințe despre tehnologia evenimentului. Vă vom spune despre ce este necesară cimentarea și la ce trebuie să acordați atenție atunci când efectuați lucrările. Pentru claritate, materialul conține fotografii și videoclipuri tematice.

De ce cimentează o fântână?

Cimentarea puțurilor este un proces care urmează imediat după finalizare. operații de foraj. Procedura de cimentare constă în faptul că suspensia de ciment este introdusă în inelară sau inelară (dacă carcasa este la rândul ei plasată într-o țeavă de polietilenă mai largă), care se întărește în timp, formând un alezaj monolitic.

Mortarul de ciment în acest caz se numește „ciment”, iar procesul în sine este „prindere”. Un proces complex de inginerie, numit tehnologie de cimentare bine, necesită anumite cunoștințe și echipamente speciale.

În cele mai multe cazuri, sursele de apă pot fi tamponate cu propriile mâini, ceea ce este mult mai ieftin decât atragerea specialiștilor.

Cimentarea puțurilor este un set de măsuri menite să consolideze anularea și înfășurarea de la presiunea laterală distructivă a rocilor și impactul apelor subterane

Conectarea corectă a puțurilor în apă contribuie la:

• asigurarea rezistenței structurii puțului;
• protecția puțurilor împotriva apelor subterane și a apei înalte;
• întărirea carcasei și protejarea acesteia împotriva coroziunii;
• crește durata de viață a sursei de apă;
• eliminarea porilor mari, golurilor, golurilor prin care pot intra particule nedorite în acvifer;
• deplasarea fluidului de foraj cu ciment, dacă primul a fost utilizat în timpul forajului.

Calitatea apei produse și caracteristicile operaționale ale puțului vor depinde de cât de bine se realizează cimentarea. Cimentarea se face și pentru puțurile abandonate care nu vor mai fi exploatate.

Etapele de cimentare a sursei de apă

Întregul proces de cimentare este format din mai multe etape, fiecare având propriile nuanțe:

1. Pregătirea suspensiei de ciment pentru a umple anulul.
2. Furnizarea de ciment preparat la fântână.
3. Injectarea mortarului cu chituire în anul.
4. Perioada de întărire a mortarului de ciment.
5. Controlul calității cimentării.

Fiecare etapă necesită utilizarea anumitor scule și echipamente speciale. Calculele materialelor necesare se fac cel mai bine înainte de începerea garniturii, deoarece procesul de prindere ar trebui să dureze continuu și dacă, de exemplu, nu aveți suficient mortar de ciment, atunci acest lucru va afecta negativ calitatea cimentării. Vom lua în considerare etapele cele mai importante în detaliu.

În cazuri rare, acviferele nu au nevoie de cimentare, vorbim despre puțuri, a căror întreagă adâncime curge în soluri argiloase dense

Etapa numărul 1 - pregătirea echipamentelor

Toate lucrările la cimentarea acviferelor trebuie efectuate strict în conformitate cu cerințele tehnice, a căror încălcare va duce la cimentarea de proastă calitate.

Atunci când vă pregătiți să conectați puțul, ar trebui să știți că acesta este un proces ireversibil; este imposibil să remediați nimic după depunerea soluției în anularea puțului, prin urmare, lucrările pregătitoare, și anume pregătirea chitului pentru cimentarea și selecția echipamentului, trebuie abordate cât mai responsabil!

Cel mai simplu și mai eficient mod este să închiriați echipamente pe o platformă de vehicule. Un astfel de complex va putea să pregătească un mortar de ciment și să-l pompeze într-un puț sub presiune, în timp ce un motor puternic de automobile servește ca sursă de energie pentru echipament.

Dacă nu este posibil să folosiți unități bazate pe un vehicul special, atunci veți avea nevoie de:

• malaxor pentru prepararea mortarului de ciment;
• pompă de înaltă presiune, pomparea soluției către puț;
• cimentarea capului pentru injectarea soluției în puț;
• dopuri de umplere (cantitatea depinde de metoda de cimentare);
• diverse echipamente mici (furtunuri, rezervoare de măsurare).

Ca furtun, mulți experți recomandă utilizarea unui furtun flexibil de incendiu în locul conductelor tradiționale din HDPE cu diametrul de 32 cm. Este plat și trece perfect în anul, asigurând un flux de soluție eficient.

Echipamentele pentru cimentarea puțurilor sunt mari și necesită o sursă puternică de energie, cum ar fi un compresor, generator, acces neîntrerupt la rețea

Etapa numărul 2 - pregătirea soluției

Suspensia de ciment pentru cimentarea sondei trebuie să îndeplinească o serie de cerințe și trebuie:

• proprietăți adezive ridicate cu suprafețe de orice tip;
• rezistență mare după solidificare, rezistență la stres mecanic;
• ductilitate și fluiditate bună pentru a umple toate fisurile și golurile;
• neutralitatea chimică în ceea ce privește straturile de sol înfundate;
• rezistența la eroziunea apelor subterane;
• lipsa contracției în timpul întăririi.

De asemenea, soluția trebuie să aibă o astfel de consistență încât să poată fi livrată fără probleme la puț și injectată. Soluția trebuie să fie bine spălată de pe echipament, să nu fie agresivă chimic împotriva lui și să aibă un coeficient de pierdere minimă în timpul transportului către puț.

Suspensia de ciment folosită trebuie să aibă o structură suficient de lichidă pentru pomparea prin echipament de injecție și, în același timp, să aibă caracteristici de rezistență ridicată

Procesul de preparare a unui mortar de ciment pentru conectare constă în amestecarea uniformă a componentelor care o compun, urmată de turnarea apei în el, cu aditivi speciali dizolvați anterior în el.

Cele mai simple soluții pe care le puteți pregăti sunt:

1. Ciment Portland + nisip de cuarț (1: 1) + aditivi speciali și apă până la obținerea consistenței dorite. O astfel de soluție are o densitate mică, iar prepararea sa este dificilă, deoarece nisipul inclus în compoziție precipită adesea și utilizarea unei soluții devine imposibilă.
2. Ciment Portland + barit (1.1: 1) + aditivi speciali și apă. Dezavantajul acestei soluții este rezistența sa redusă.
3. Ciment Portland + umplutură. Azbest (pe soluri nisipoase), materialele fibroase sunt utilizate ca umplutură.

Pentru prepararea unui amestec de ciment, cel mai bine este să folosiți ciment Portland, care este un tip de ciment pe bază de silicat.

Un astfel de ciment, desigur, este mai scump decât cimentul Portland obișnuit, dar caracteristicile sale de rezistență sunt mult mai mari decât cele obișnuite. Baritul este un mineral greu care crește densitatea soluției. Baritul poate fi achiziționat de la un magazin hardware care vinde materiale de construcție în vrac.

Prin aditivi speciali care fac parte din mortare de ciment, înțelegem diverse substanțe care conferă soluției proprietăți speciale.

Acestea includ:

• setarea acceleratoarelor ciment (clorură de calciu, cenușă de sodă, potasă), utilizat dacă cimentarea are loc la o temperatură sub +5 grade;
• setarea retardatoarelorutilizat pentru a preveni întărirea rapidă (acestea sunt cloruri de calciu sau sodiu, nitrit de sodiu etc.);
• plastifianți pentru vâscozitate optimă (modificatori de polimeri);
• aditivi rezistenți la îngheț (compuși organosiliconici, cuplat cu plastifianți);
• Aditivi care absorb umezeala (substanțe obținute din compuși aparținând grupelor de acizi, citric, tartric și acizi tetraoxyadipici) etc.

Aditivi speciali se amestecă în apă, care este folosită ulterior pentru prepararea mortarului de chituire. Se amestecă soluția folosind mașini speciale - mixere. Uneori, frământarea manuală este permisă, dar necesită o anumită îndemânare și multă muncă.

Piatra de ciment formată în timpul întăririi cimentului Portland are proprietăți de rezistență ridicată, rezistă la sarcini, efecte mecanice și fizice.

Etapa numărul 3 - turnarea soluției în puț

Principalele metode de cimentare a puțurilor sunt:

• continuă sau cu o singură etapă;
• în două etape;
• buze;
• opusul.

Toate metodele de cimentare a puțurilor de apă se bazează pe un singur principiu - pomparea chitului în anul. În același timp, alegerea tehnologiei de cimentare depinde de condiții specifice: tipul solului, adâncimea puțului, materialul carcasei, condițiile climatice și hidrogeologice ale zonei.

Tehnologia selectată de conectare a puțului în apă ar trebui să asigure:

• umplerea soluției cu alinierea întregului puț la întreaga adâncime;
• deplasați complet lichidul de spălare (dacă există);
• crearea pietrei de ciment de înaltă rezistență rezistentă la influențele fizice, mecanice și chimice;
• rată mare de aderență cu pereții solului fântânii, tuburi.

Pentru puțurile adânci se folosește cimentarea segmentară, adică. nu întreaga tulpină a puțului este cimentată deodată, ci doar segmentele sale individuale.

Acest proces este foarte complex și practica arată că este aproape imposibil să o faci singur. Prin urmare, avem în vedere mai detaliat tehnologia de cimentare cu două etape și cu manșetă.

Cimentare cu o singură etapă sau continuă

Această metodă este utilizată cel mai adesea pentru cimentarea acviferelor domestice. În timpul implementării sale, soluția cimentară este pompată în anul.

Soluția este pompată sub presiune folosind echipamente instalate pe platforma unui vehicul special sau staționar în apropierea puțului. Mortarul de ciment, sub greutatea proprie, se deplasează pe baza „pantofului” carcasei, umplând toate cavitățile inelare.

Lucrările la cimentarea cu o singură etapă se desfășoară într-un ciclu fără întreruperi, prin urmare, este necesar să aveți grijă de o cantitate suficientă de mortar pentru mortar

Înainte de a începe cimentarea bine înroșitși apoi este introdus dopul inferior, care va acționa ca un limitator. Pompa de beton este pornită și soluția de conectare începe să pompeze, sub influența căreia pluta este coborâtă până ajunge la „pantoful” carcasei.

După injecția mortarului, dopul superior este instalat și amestecul de ciment începe să se compacteze până când dopul superior se blochează cu cel inferior. Aceasta înseamnă că soluția a umplut întregul anul. Compactarea se realizează cu ajutorul unui vibropresor prin pomparea mortarului cu o pompă de beton.

Sonda este lăsată în repaus timp de 36-48 ore pentru solidificarea completă a soluției. Această metodă este potrivită numai pentru puțuri subțiri, bine conturate. Dezavantajul acestei metode este incapacitatea de a urmări momentul în care suspensia de ciment a ajuns în partea de jos a puțului.

Sistem de amorsare în două etape

Această metodă de cimentare a fost dezvoltată pentru puțurile din industria petrolieră. Datorită faptului că necesită utilizarea de echipamente industriale serioase (o pompă de beton puternică), nu este adesea folosită la construcția de puțuri. Cimentarea în două etape este utilizată în următoarele cazuri:

• mortarul de ciment se instalează atât de repede încât cimentarea nu poate fi finalizată într-un singur ciclu;
• când doriți să evidențiați două secțiuni din anul, care sunt separate printr-o distanță semnificativă;
• cu o adâncime mare a puțului, când este imposibil să efectuezi lucrări într-un singur ciclu.

În alte cazuri, utilizarea unei metode în două etape este imposibilă datorită duratei procesului și a indicatorilor economici.

Cimentarea în două etape este mai lungă în timp, deoarece a doua etapă începe după solidificarea șlamului de ciment din prima etapă

Principiul cimentării în două etape se bazează pe faptul că cimentul este pompat în anul în două etape.

Prima porție de chit este încărcată și stoarsă.Ștecherul inferior este coborât, care, prin acțiunea soluției, dopul scade în partea de jos. A doua porțiune a soluției este pompată în 12-36 de ore, după întărirea finală a primei porțiuni.

În practica forajului profund al puțurilor arteziene în prezența formațiunilor absorbante în partea superioară a secțiunii geologice și în alte cazuri, se utilizează cimentarea în două etape

Utilizarea metodei de manșetă

Această metodă de cimentare este folosită dacă trebuie consolidată doar partea superioară a puțului. În acest caz, sarcina inițială va fi determinarea nivelului la care se va efectua cimentarea.

Nivelul este notat pe carcasă prin instalarea unei manșete speciale. Partea inferioară a alinierii este protejată în mod fiabil de manșetă de pătrunderea soluției de prindere.

Soluția este pompată exact ca în cazul cimentării cu o singură etapă. O metodă de manșetă este folosită dacă partea superioară a puțului este localizată pe soluri nisipoase, iar partea inferioară este pe soluri argiloase. Acest lucru este destul de rar, așa că această metodă nu a găsit o aplicație largă.

Procesul de formare a pietrei de ciment

Procesul de formare a pietrei de ciment începe imediat după injectarea soluției de prindere și durează de la 12 la 36 de ore. Principalii factori care afectează durata solidificării mortarului la starea pietrei de ciment:

• proprietățile componentelor care compun soluția;
• sol, material pentru înveliș;
• condiții hidrogeologice și climatice pe sit;
• densitatea injecției, implementarea corectă a procesului de conectare.

În perioada de solidificare, este necesar să lăsați puțul în repaus. Este interzisă utilizarea cablurilor, paletelor, sârmei pentru a evalua calitatea cimentării, ca acest lucru poate perturba integritatea pietrei de ciment rezultate.

Dacă nu știți cât durează setarea completă a mortarului de ciment, așteptați trei zile și continuați cu măsurătorile de control.

Evaluarea calității cimentării

Este demn de remarcat: în ciuda faptului că evaluarea calității cementării acviferelor este o etapă foarte importantă, este imposibil să o conduci singur.

Pentru implementarea sa, este necesar un echipament special de laborator, ceea ce este foarte rar chiar și pentru organizațiile care se ocupă de foraj.

Dacă totuși intenționați să evaluați conectarea efectuată, puteți comanda serviciul de control al calității într-unul din cele trei moduri:

• acustic, bazat pe atingerea pereților carcasei, urmată de prelucrarea datelor prin programe de calculator;
• radiologic atunci când se măsoară cu dispozitive radio;
• termic, bazat pe principiul măsurării căldurii eliberate în timpul întăririi mortarului de ciment.

Acasă, puteți utiliza metoda termică simplificată prin măsurarea temperaturii la pereții puțului. Când atinge temperatura mediului ambiant și devine cu 0,5-1,5 grade mai scăzută, atunci putem vorbi despre solidificarea completă. Cu toate acestea, chiar și după aceasta, se recomandă să aștepți 2-3 zile și abia apoi să pui în funcțiune fântâna.

După ce testul este finalizat, capul de puț este curățat de suspensia de ciment folosind cauc. Apoi se efectuează un test de scurgere, pentru care apa de înaltă presiune este pompată în conducta de sondă timp de 30 de minute. Criteriul de etanșeitate va fi o scădere a presiunii de aproximativ 0,3-0,5 MPa. Sondă este acum complet gata de utilizare.

Etanșeitatea conectării crește debitul puțului, crește durata de funcționare a șirurilor de protecție, protejându-le de coroziune, precum și de sursa de apă în sine

Concluzii și video util pe această temă

În videoclipurile de mai jos, vorbim despre puțuri din industria petrolului și a gazelor, dar principiul tehnologiei de producție este același ca în cazul acviferelor.

Procedura de cimentare cu o singură etapă:

Specificul producției de cimentare a manșetelor:

Caracteristici tehnologice ale cimentării în două etape:

Cimentarea este un proces complex care necesită utilizarea de echipamente specializate. Totuși, acest lucru nu înseamnă că este imposibil să îl conduci singur. Prin alegerea și pregătirea corectă a mortarului de chituire, folosind setul minim de agregate, este foarte posibil să faceți față lucrului singur.

În orice caz, funcționarea puțului fără cimentarea puțului nu va fi lungă, iar costul forarea unei noi surse de apă va fi nu mai puțin.

Dacă după ce ați studiat materialul, mai aveți întrebări despre cum să cimentați în mod corespunzător puțul după foraj sau dacă aveți cunoștințe valoroase cu privire la această problemă, lăsați comentariile dvs. în blocul de mai jos.