Metoder og teknologier til cementering af brønde: hvordan man forbereder og hælder cementopslæmning

Efter at have boret en brønd i løs sandjord begynder et trin, der sigter mod at forstærke foringsrørene.Samtidig skal stammen beskyttes mod skader, aggressive virkninger af grundvand, korrosion og andre negative fænomener. Vi taler om en proces som cementering af brønde.

At udføre cementeringsarbejde på egen hånd er ret svært, men det er muligt, hvis du har viden om teknologierne til at gennemføre arrangementet. Vi fortæller dig, hvorfor du skal udføre cementering, og hvad du skal være opmærksom på, når du udfører arbejde. For klarhedens skyld indeholder materialet tematiske fotos og videoer.

Hvorfor cementere en brønd?

Brøndcementering er en proces, der følger umiddelbart efter færdiggørelsen boreoperationer. Cementeringsproceduren består i at indføre en cementopløsning i det ringformede eller annulus (hvis foringsrøret er placeret i et bredere polyethylenrør), som hærder over tid og danner en monolitisk brøndboring.

Cementmørtlen i dette tilfælde kaldes "plugging", og selve processen kaldes "plugging". En kompleks ingeniørproces kaldet brøndcementeringsteknologi kræver en vis viden og særligt udstyr.

I de fleste tilfælde kan vandkilder tilsluttes med dine egne hænder, hvilket er meget billigere end at ansætte specialister.

Brøndcementering er et sæt foranstaltninger, der har til formål at styrke ringrummet og foringsrøret mod destruktivt sidetryk fra klipper og virkningerne af grundvand

Korrekt udført tilstopning af vandbrønde bidrager til:

• sikring af styrken af ​​brøndstrukturen;
• beskyttelse af brønden mod grund- og overfladevand;
• styrkelse af foringsrøret og beskyttelse mod korrosion;
• forøgelse af vandkildens levetid;
• eliminering af store porer, hulrum, huller, hvorigennem uønskede partikler kan trænge ind i grundvandsmagasinet;
• forskydning af boremudder med cement, hvis førstnævnte blev brugt under boring.

Kvaliteten af ​​det producerede vand og brøndens operationelle karakteristika vil afhænge af, hvor godt cementeringen udføres. Der udføres også cementering af forladte brønde, der ikke længere vil være i drift.

Stadier af cementering af en vandkilde

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

1. Forberedelse af cementopslæmning til fyldning af annulus.
2. Levering af forberedt cement til brønden.
3. Indsprøjtning af cementopslæmning i annulus.
4. Perioden for hærdning af cementmørtlen.
5. Kontrol af kvaliteten af ​​cementering.

Hver fase kræver brug af visse værktøjer og specialudstyr. Det er bedre at foretage beregninger af de nødvendige materialer før start af fugearbejde, fordi Tilstopningsprocessen skal vare kontinuerligt, og hvis man fx ikke har nok cementmørtel, vil det påvirke kvaliteten af ​​cementeringen mest negativt. Lad os se på de vigtigste stadier mere detaljeret.

I sjældne tilfælde kræver akviferbrønde ikke cementering; vi taler om brønde, hvis hele dybden løber i tæt lerjord

Etape nr. 1 - klargøring af udstyr

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

Når du begynder at tilstoppe en brønd, skal du vide, at dette er en irreversibel proces; det er umuligt at korrigere noget, efter at opløsningen er begyndt at blive tilført til brøndens ring, derfor det forberedende arbejde, nemlig forberedelsen af ​​en opløsning til cementering og valg af udstyr, skal gribes an 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 forberede en cementopløsning og pumpe den ind i en brønd under tryk, mens energikilden til drift af udstyret er en kraftig bilmotor.

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

• blander til fremstilling af cementmørtel;
• en højtrykspumpe, der pumper opløsning til brønden;
• cementeringshoved til pumpning af opløsning i brønden;
• påfyldningspropper (mængden afhænger af cementeringsmetoden);
• diverse småudstyr (slanger, målebeholdere).

Som slange anbefaler mange eksperter at bruge en fleksibel brandslange i stedet for traditionelle HDPE-rør med en diameter på 32 cm. Den er flad og passer perfekt ind i mellemrørsrummet, hvilket sikrer effektiv levering af løsning.

Udstyr til cementering af brønde er stort i størrelse og kræver en kraftig energikilde, såsom en kompressor, generator og uafbrudt adgang til elnettet.

Trin nr. 2 - forberedelse af opløsningen

Cementopslæmningen til cementering af en brønd skal opfylde en række krav og have:

• høje klæbende egenskaber med overflader af enhver type;
• høj styrke efter hærdning, modstand mod mekanisk belastning;
• plasticitet og god fluiditet til at udfylde alle revner og hulrum;
• kemisk neutralitet i forhold til tamponerede jordlag;
• modstand mod erosion af grundvand;
• ingen krympning under hærdning.

Desuden skal opløsningen have en sådan konsistens, at den let kan leveres til brønden og injiceres. Opløsningen skal let vaskes af udstyret, ikke være kemisk aggressiv over for det og have en minimal tabskoefficient under transport til brønden.

Den anvendte fugeopløsning skal have en tilstrækkelig flydende struktur til pumpning med injektionsudstyr og samtidig have høje styrkeegenskaber

Processen med at forberede cementmørtel til tamponing består i en ensartet blanding af komponenterne, der er inkluderet i dets sammensætning, efterfulgt af at hælde vand i det med specielle tilsætningsstoffer, der tidligere er opløst i det.

De enkleste løsninger, du selv kan forberede, er:

1. Portlandcement + kvartssand (1:1) + specielle tilsætningsstoffer og vand indtil den nødvendige konsistens er opnået. Denne opløsning har en lav densitet, og dens forberedelse er vanskelig, fordi sandet, der indgår i sammensætningen, udfældes ofte, og anvendelsen af ​​opløsningen bliver umulig.
2. Portlandcement + baryt (1,1:1) + specielle tilsætningsstoffer og vand. Ulempen ved denne løsning er dens lave styrke.
3. Portland cement + fyldstof. Asbest (på sandjord) og fiberholdige materialer anvendes som fyldstoffer.

For at forberede den cementholdige blanding er det bedst at bruge Portland cementcement, som er en type silikatbaseret cement.

Sådan cement er selvfølgelig dyrere end almindelig Portland-cement, men dens styrkeegenskaber er meget højere end almindelig cement. Baryt er et tungt mineral, der øger opløsningens tæthed. Du kan købe baryt i en byggemarked, der sælger byggematerialer i løs vægt.

Særlige tilsætningsstoffer, der indgår i cementholdige opløsninger, betyder forskellige stoffer, der giver opløsningen særlige egenskaber.

Disse omfatter:

• indstilling af acceleratorer cement (calciumchlorid, soda, potaske), bruges hvis cementering forekommer ved temperaturer under +5 grader;
• retardere, bruges til at forhindre hurtig hærdning (disse er calcium- eller natriumchlorider, natriumnitrit osv.);
• blødgørere for at opnå optimal viskositet (polymermodifikatorer);
• frostbestandige tilsætningsstoffer (organiske siliciumforbindelser kombineret med blødgørere);
• tørremiddeltilsætningsstoffer (stoffer udvundet af forbindelser, der tilhører grupperne sukker, citronsyre, vinsyre og tetraoxyadipinsyre) osv.

Særlige tilsætningsstoffer blandes i vand, som efterfølgende bruges til fremstilling af cementopslæmning. Opløsningen blandes ved hjælp af specielle maskiner - blandere. Nogle gange er manuel æltning tilladt, men det kræver en vis dygtighed og meget arbejde.

Cementstenen, der dannes under hærdningen af ​​Portlandcement, har høje styrkeegenskaber og kan modstå belastninger, mekanisk og fysisk belastning.

Trin nr. 3 - hæld opløsning i brønden

De vigtigste metoder til cementering af brønde er:

• kontinuerligt eller enkelttrin;
• to-trins;
• manchet;
• det modsatte.

Alle metoder til cementering af vandbrønde er baseret på ét princip - pumpning af cementopslæmning ind i ringrummet. Samtidig afhænger valget af cementeringsteknologi af specifikke forhold: jordtype, brønddybde, foringsrørmateriale, klimatiske og hydrogeologiske forhold i området.

Den valgte vandbrøndpropningsteknologi skal sikre:

• fylde hele brøndsektionen med opløsning til fuld dybde;
• fortræng skyllevæsken fuldstændigt (hvis nogen);
• skabelse af højstyrke cementsten, modstandsdygtig over for fysiske, mekaniske og kemiske påvirkninger;
• høj vedhæftning til jordvæggene i brønden og foringsrørene.

Til dybe brønde anvendes segmental cementering, dvs. Ikke hele brøndsektionen cementeres på én gang, men kun dens enkelte segmenter.

Denne proces er meget kompleks, og praksis viser, at det næsten er umuligt at gøre det selv. Derfor vil vi se nærmere på teknologien til en- og to-trins og muffe cementering.

Enkelttrins eller kontinuerlig cementering

Denne metode bruges oftest til cementering af husholdningsbrønde. Under implementeringen pumpes cementeringsopløsningen ind i ringrummet.

Løsningen pumpes under tryk ved hjælp af udstyr, der er installeret på platformen af ​​et specielt køretøj eller permanent nær brønden. Cementeringsopløsningen, under sin egen vægt, bevæger sig til "basen" af huset og fylder alle de ringformede hulrum.

Et-trins cementeringsarbejde udføres i en cyklus uden afbrydelser, så det er nødvendigt at tage sig af en tilstrækkelig mængde cementopslæmning

Inden cementeringsarbejdet påbegyndes, udføres det brøndrensning, og så sættes et nedre stik i, som vil fungere som en begrænser. Betonpumpen tændes, og pumpningen af ​​tilstopningsopløsningen begynder, under påvirkning af hvilken proppen sænkes, indtil den når "skoen" af huset.

Efter pumpning af opløsningen installeres den øvre prop, og komprimering af cementblandingen begynder, indtil den øvre prop hviler mod den nederste. Det vil betyde, at løsningen har fyldt hele annulus. Komprimering udføres ved hjælp af en vibrerende presse med en betonpumpe til at pumpe opløsningen.

Den cementerede brønd efterlades alene i 36-48 timer, for at opløsningen er fuldstændig hærdet. Denne metode er kun egnet til lavvandede, jævnt formede brønde. Ulempen ved denne metode er manglende evne til at spore det øjeblik, hvor cementopslæmningen nåede bunden af ​​brøndjusteringen.

To-trins påfyldningssystem

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

• cementmørtlen hærder så hurtigt, at cementeringen ikke kan afsluttes i én cyklus;
• når det er nødvendigt at vælge to sektioner i annulus, der er adskilt af en betydelig afstand;
• i stor dybde af brønden, når det er umuligt at udføre arbejde i én cyklus.

I andre tilfælde er brugen af ​​en to-trins metode upraktisk på grund af processens varighed og økonomiske indikatorer.

To-trins cementering tager længere tid, da andet trin begynder, efter at cementopslæmningen fra første trin er fuldstændig hærdet

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

Den første portion cementopslæmning fyldes og presses. Bundproppen sænkes, hvilket ved løsningens virkning synker til bunds. Den anden portion af opløsningen pumpes 12-36 timer efter, at den første portion er fuldstændig hærdet.

I praksis med dyb boring af artesiske brønde i nærværelse af absorberende lag i den øvre del af den geologiske sektion og i andre tilfælde anvendes to-trins cementering

Anvendelse af manchetmetoden

Denne cementeringsmetode bruges, hvis kun den øverste del af brønden skal forstærkes. I dette tilfælde vil den indledende opgave være at bestemme det niveau, som cementeringen skal udføres til.

Niveauet er markeret langs huset ved at installere en speciel krave. Den nederste del af ventilen er pålideligt beskyttet af en manchet mod indtrængning af tilstopningsopløsningen.

Løsningen pumpes på nøjagtig samme måde som ved et-trins cementering. Manchetmetoden bruges, hvis den øverste del af brønden er placeret på sandjord, og den nederste del er placeret på lerjord. Dette er ret sjældent, så denne metode er ikke udbredt.

Processen med dannelse af cementsten

Processen med cementstendannelse begynder umiddelbart efter pumpning af tilstopningsopløsningen og varer fra 12 til 36 timer. De vigtigste faktorer, der påvirker varigheden af ​​hærdning af opløsningen til tilstanden af ​​cementsten:

• egenskaber af komponenterne inkluderet i opløsningen;
• jord, beklædningsmateriale;
• hydrogeologiske og klimatiske forhold på stedet;
• injektionstæthed, korrekt implementering af tilstopningsprocessen.

I hærdningsperioden er det nødvendigt at lade brønden hvile. Det er forbudt at bruge kabler, koben eller ledninger til at vurdere kvaliteten af ​​cementering, pga. dette kan kompromittere integriteten af ​​den resulterende cementsten.

Hvis du ikke ved, hvor lang tid det tager for cementmørtlen at stivne helt, skal du vente tre dage og begynde at tage kontrolmålinger

Cementeringskvalitetsvurdering

Det er værd at bemærke: på trods af, at vurdering af kvaliteten af ​​cementering af akviferbrønde er et meget vigtigt skridt, er det umuligt at udføre det uafhængigt.

For at udføre det kræves specielt laboratorieudstyr, hvilket er meget sjældent selv blandt organisationer involveret i boring.

Hvis du stadig har til hensigt at evaluere den udførte tamponing, kan du bestille en kvalitetskontrol på en af ​​tre måder:

• akustisk, baseret på at trykke på væggene i huset, med efterfølgende behandling af de opnåede data ved hjælp af computerprogrammer;
• radiologisk, ved måling ved hjælp af radioudstyr;
• termisk, baseret på princippet om at måle den varme, der genereres, når cementmørtlen hærder.

Derhjemme kan du bruge en forenklet termisk metode ved at måle temperaturen ved brøndens vægge. Når den bliver lig med den omgivende lufttemperatur og bliver 0,5-1,5 grader lavere, så kan man tale om fuldstændig hærdning. Men selv efter dette anbefales det at vente 2-3 dage og først derefter sætte brønden i drift.

Efter afslutning af inspektionen renses brøndhovedet for cementopslæmningsrester vha bailere. Derefter udføres en tæthedstest ved at pumpe vand under højt tryk ind i brøndrøret i 30 minutter. Kriteriet for tæthed vil være et trykfald på ca. 0,3-0,5 MPa. Brønden er nu helt klar til brug.

Tætheden af ​​tilstopning øger brøndens strømningshastighed, øger levetiden af ​​foringsrørsøjler, beskytter dem mod korrosion såvel som selve vandkilden

Konklusioner og nyttig video om emnet

Nedenstående videoer handler om brønde i olie- og gasindustrien, men princippet for arbejdsteknologien er det samme som for vandførende brønde.

Fremgangsmåde for et-trins brønd cementering:

Specifikationer for produktionen af ​​læbecementering:

Teknologiske egenskaber ved to-trins cementering:

Cementering er en kompleks proces, der kræver brug af specialudstyr. Det betyder dog ikke, at det er umuligt at gøre det selv. Ved at vælge og korrekt forberede fugeløsningen med et minimumssæt af enheder, kan du nemt klare opgaven selv.

Under alle omstændigheder vil driften af ​​en brønd uden at styrke tønden med cement ikke vare længe, ​​og omkostningerne boring af en ny vandkilde bliver ikke mindre.

Hvis du efter at have studeret materialet stadig har spørgsmål om, hvordan du korrekt cementerer en brønd efter boring, eller du har værdifuld viden om dette spørgsmål, bedes du skrive dine kommentarer i blokken nedenfor.