- Po co cementować studnię?
- Etapy cementowania źródła wody
- Proces powstawania kamienia cementowego
- Ocena jakości cementu
- Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Po wywierceniu odwiertu w luźnych glebach piaszczystych przygotowuje się etap wzmocnienia rur osłonowych. Jednocześnie lufa powinna być chroniona przed uszkodzeniem, korozyjnym działaniem wód gruntowych, korozją i innymi negatywnymi zjawiskami. Mówimy o takim procesie, jak również o cementowaniu.
Wykonanie cementowania jest dość trudne, ale jest to możliwe, jeśli masz wiedzę na temat technologii wydarzenia. Opowiemy Ci, dlaczego musisz wykonywać cementowanie i na co zwrócić uwagę podczas pracy. Dla jasności materiał zawiera tematyczne zdjęcia i filmy.
Po co cementować studnię?
Cementowanie odwiertów to proces, który następuje bezpośrednio po zakończeniu operacji wiercenia. Procedura cementowania polega na tym, że zaprawa cementowa jest wtryskiwana do pierścienia lub pierścienia (jeśli rura osłonowa jest umieszczona kolejno w szerszej rurze polietylenowej), która ostatecznie twardnieje, tworząc monolityczny odwiert.
Zaprawa cementowa w tym przypadku jest nazywana „cementowaniem”, a sam proces jest „zatykaniem”. Złożony proces inżynieryjny, zwany technologią cementowania studni, wymaga pewnej wiedzy i specjalnego sprzętu.
W większości przypadków źródła wody można tamponować własnymi rękami, co jest znacznie tańsze niż przyciąganie specjalistów.
Cementowanie odwiertu - zestaw środków mających na celu wzmocnienie pierścienia i obudowy przed niszczącym naciskiem bocznym skał i wpływem wód gruntowych
Prawidłowo wykonane zatykanie studni przyczynia się do:
- zapewnienie wytrzymałości struktury odwiertu;
- ochrona odwiertu z wód gruntowych i górnych;
- wzmocnienie obudowy i ochrona przed korozją;
- zwiększyć żywotność źródła wody;
- eliminacja dużych porów, pustek, szczelin, przez które niepożądane cząstki mogą dostać się do warstwy wodonośnej;
- wypieranie cementu z płuczki wiertniczej, jeśli pierwszy był używany podczas wiercenia.
Jakość produkowanej wody i właściwości eksploatacyjne odwiertu będą zależeć od tego, jak dobrze zostanie wykonane cementowanie. Wykonuje się również cementowanie dla likwidowanych odwiertów, które nie będą już eksploatowane.
Cementowanie odbywa się dla urządzeń do poboru wody w klastrach, które mają zapewnić wodę osadom. W sektorze prywatnym punkty poboru wody są cementowane w rzadkich przypadkach. 
Wzmocnienie pozycji odwiertu przez cementowanie odbywa się, jeśli wiercenie wykonano na luźnych, luźnych glebach, które nie są w stanie „utrzymać” ściany obudowy 
Przestrzeń pierścieniowa jest cementowana, jeśli istnieje prawdopodobieństwo penetracji powodzi i ścieków przepływających wzdłuż odwiertu do warstwy wodonośnej 
Napełnianie beczki cementem, tj. podłączenie studni, jeśli nie będzie już wykorzystywana woda
Etapy cementowania źródła wody
Cały proces cementowania składa się z kilku etapów, z których każdy ma swoje własne niuanse:
- Przygotowanie zawiesiny cementowej do wypełnienia pierścienia.
- Przygotuj przygotowany cement do studni.
- Wtryskiwanie zawiesiny cementowej do pierścienia.
- Okres utwardzania zaprawy cementowej.
- Sprawdź jakość cementowania.
Każdy etap wymaga użycia określonych narzędzi i specjalnego sprzętu. Obliczenia niezbędnych materiałów najlepiej wykonać przed rozpoczęciem robót iniekcyjnych, ponieważ proces zatykania powinien trwać w sposób ciągły, a jeśli na przykład nie masz wystarczającej ilości zaprawy cementowej, będzie to miało negatywny wpływ na jakość cementowania. Najważniejsze etapy rozważymy bardziej szczegółowo.
W rzadkich przypadkach warstwy wodonośne nie wymagają cementowania, mówimy o studniach, których pełna głębokość ma miejsce w gęstych glebach gliniastych.
Etap №1 - przygotowanie sprzętu
Wszystkie prace związane z cementowaniem studni powinny być prowadzone ściśle zgodnie z wymaganiami technicznymi, których naruszenie doprowadzi do złej jakości cementowania.
Kiedy zaczynasz podłączanie studni, powinieneś wiedzieć, że jest to proces nieodwracalny, niemożliwe jest naprawienie czegokolwiek po rozpoczęciu dostarczania roztworu do pierścienia studni, dlatego prace przygotowawcze, a mianowicie przygotowanie rozwiązania cementującego i wybór sprzętu, muszą być podjęte możliwie odpowiedzialnie!
Najłatwiejszym i najskuteczniejszym sposobem jest wynajęcie sprzętu na platformie samochodowej. Taki kompleks będzie w stanie przygotować zaprawę cementową i pompować ją pod ciśnieniem pod ciśnieniem, podczas gdy źródłem energii do pracy sprzętu jest potężny silnik samochodowy.
Jeśli użycie jednostek opartych na pojazdach specjalnych nie jest możliwe, będziesz potrzebował:
- mieszalnik do przygotowania zaprawy cementowej;
- pompa wysokociśnieniowa pompująca roztwór do studni;
- cementująca głowica do wtrysku roztworu do studni;
- korki do zalewania (ilość zależy od metody cementowania);
- różne małe zapasy (węże, zbiorniki pomiarowe).
Wielu ekspertów zaleca, aby zamiast węża z tradycyjnej rury HDPE o średnicy 32 cm użyć elastycznego węża pożarowego. Jest płaski i idealnie przechodzi w przestrzeń pierścieniową, zapewniając efektywny przepływ roztworu.
Sprzęt do cementowania studni ma duże wymiary i wymaga potężnego źródła energii, takiego jak sprężarka, generator, nieprzerwany dostęp do sieci energetycznej
Etap 2 - przygotowanie rozwiązania
Gnojowica cementowa do cementowania odwiertu musi spełniać różne wymagania i mieć:
- wysokie właściwości adhezyjne do powierzchni dowolnego typu;
- wysoka wytrzymałość po utwardzeniu, odporność na obciążenia mechaniczne;
- ciągliwość i dobra płynność, aby wypełnić wszystkie pęknięcia i puste przestrzenie;
- neutralność chemiczna w odniesieniu do zatkanych warstw gleby;
- odporność na erozję przez wody gruntowe;
- brak skurczu podczas hartowania.
Ponadto roztwór musi mieć konsystencję, aby mógł być dostarczany do studni bez problemów i pompowany. Roztwór powinien być dobrze zmyty ze sprzętu, nie chemicznie agresywny w stosunku do niego i mieć minimalny współczynnik strat podczas transportu do odwiertu.
Zużyta zawiesina cementowa musi mieć wystarczająco płynną strukturę, aby przeprowadzać pompowanie za pomocą urządzeń wtryskowych, a jednocześnie mieć wysoką charakterystykę wytrzymałościową
Proces przygotowania zaprawy cementowej do zatykania polega na równomiernym wymieszaniu składników, które ją tworzą, a następnie zalaniu jej wodą, z uprzednio rozpuszczonymi w niej specjalnymi dodatkami.
Najprostsze rozwiązania, które możesz przygotować samodzielnie:
- Cement portlandzki + piasek kwarcowy (1: 1) + specjalne dodatki i woda w celu uzyskania pożądanej konsystencji. Takie rozwiązanie ma niską gęstość, a jego przygotowanie jest trudne, ponieważ piasek, który jest częścią kompozycji, często wytrąca się, a zastosowanie roztworu staje się niemożliwe.
- Cement portlandzki + baryt (1.1: 1) + specjalne dodatki i woda. Wadą tego rozwiązania jest niska wytrzymałość.
- Cement portlandzki + wypełniacz. Azbest jest stosowany jako wypełniacz (na glebach piaszczystych), materiały włókniste.
Do przygotowania mieszanki cementującej najlepiej użyć cementu portlandzkiego do fugowania, który jest rodzajem cementu na bazie krzemianów.
Taki cement jest oczywiście droższy niż zwykły cement portlandzki, ale jego właściwości wytrzymałościowe są znacznie wyższe niż zwykłego cementu. Baryt jest ciężkim minerałem, który zwiększa gęstość roztworu. Baryt można kupić w sklepie ze sprzętem, który sprzedaje masowe materiały budowlane.
Pod specjalnymi dodatkami, które są częścią roztworów cementujących, należy rozumieć różne substancje, które nadają roztworowi szczególne właściwości.
Obejmują one:
- przyspieszacze wiązania cementu (chlorek wapnia, soda kalcynowana, potaż), stosowane w przypadku cementowania w temperaturze poniżej +5 stopni;
- opóźniacze stosowane w celu zapobiegania szybkiemu utwardzaniu (są to chlorki wapnia lub sodu, azotyn sodu itp.);
- plastyfikatory dla optymalnej lepkości (modyfikatory polimerowe);
- dodatki odporne na mróz (związki silikonowe, sprzężone z plastyfikatorami);
- dodatki pochłaniające wilgoć (substancje pochodzące ze związków należących do grup cukru, kwasu cytrynowego, winowego i tetraoksy-adypinowego) itp.
Specjalne dodatki miesza się w wodzie, którą następnie stosuje się do przygotowania zawiesiny cementowej. Wymieszać rozwiązanie za pomocą specjalnych maszyn - mikserów. Czasami mieszanie ręczne jest dozwolone, ale wymaga pewnych umiejętności i dużego wysiłku.
Kamień cementowy, powstały podczas utwardzania cementu portlandzkiego, ma wysokie właściwości wytrzymałościowe, może wytrzymać stres, skutki mechaniczne i fizyczne
Etap 3 - wlewanie roztworu do studni
Główne metody cementowania odwiertów to:
- jednolity lub jednostopniowy;
- dwustopniowy;
- mankiet;
- odwrotnie.
Wszystkie metody cementowania studni wodnych opierają się na jednej zasadzie - wtrysku zawiesiny cementowej do pierścienia. W tym przypadku wybór technologii cementowania zależy od specyficznych warunków: rodzaju gleby, głębokości odwiertu, materiału obudowy, warunków klimatycznych i hydrogeologicznych obszaru.
Wybrana technologia podłączania studni do wody powinna zapewniać:
- wypełnienie całego odwiertu roztworem do pełnej głębokości;
- całkowicie wypierać płyn płuczący (jeśli występuje);
- tworzenie wysokowytrzymałego kamienia cementowego, odpornego na wpływy fizyczne, mechaniczne i chemiczne;
- wysoki współczynnik przyczepności do ścianek gruntu studni, rur osłonowych.
W przypadku studni głębinowych stosuje się cementowanie segmentowe, tj. nie cały odwiert jest cementowany od razu, ale tylko jego poszczególne segmenty.
Ten proces jest bardzo złożony i praktyka pokazuje, że samodzielne wykonanie go jest prawie niemożliwe. Dlatego przyjrzymy się bliżej technologii jedno- i dwustopniowego i cementowania ust.
Cementowanie jednostopniowe lub stałe
Ta metoda jest najczęściej stosowana do cementowania studni z wodą do użytku domowego. Podczas jego realizacji do pierścienia pompuje się roztwór cementujący.
Rozwiązanie jest pompowane pod ciśnieniem przy użyciu sprzętu zainstalowanego na platformie specjalnego samochodu lub stacjonarnego w pobliżu studni. Rozwiązanie cementujące pod własną grawitacją przesuwa się do podstawowej „poduszki” obudowy, wypełniając wszystkie pierścieniowe wgłębienia.
Praca na cementowaniu jednostopniowym odbywa się w jednym cyklu bez przerwy, więc trzeba zadbać o wystarczającą ilość zawiesiny cementowej
Przed rozpoczęciem cementowania studzienka jest spłukiwana, a następnie wkładana jest dolna zatyczka, która będzie działać jak zatyczka. Włącza się pompę do betonu i rozpoczyna się wtrysk roztworu zatykającego, pod wpływem którego korek opada, aż do „buta” obudowy.
Po wstrzyknięciu roztworu, górny korek jest instalowany, a mieszanka cementowa zaczyna się zagęszczać, aż górny korek spocznie na dolnym korku. Oznacza to, że roztwór wypełnił cały pierścień. Zagęszczanie przeprowadza się za pomocą wibroprasy, pompując roztwór pompą do betonu.
Cementowana studzienka pozostaje w spoczynku przez 36-48 godzin w celu całkowitego zestalenia roztworu. Ta metoda jest odpowiednia tylko dla płytkich studni o jednakowej konfiguracji. Wadą tej metody jest niemożność śledzenia momentu, w którym zaprawa cementowa osiągnęła najniższy punkt odwiertu.
Dwustopniowy system napełniania
Ta metoda cementowania została opracowana dla odwiertów przemysłu naftowego. Ze względu na to, że wymaga użycia poważnego sprzętu przemysłowego (wysokowydajna pompa do betonu), nie jest często stosowany w budowie studni. Dwustopniowe cementowanie stosuje się w następujących przypadkach:
- zawiesina cementowa układa się tak szybko, że cementowanie nie może zostać zakończone w jednym cyklu;
- kiedy konieczne jest rozróżnienie dwóch obszarów pierścienia, które są oddzielone znaczną odległością;
- z dużą głębokością studni, gdy niemożliwe jest wykonanie pracy w jednym cyklu.
W innych przypadkach zastosowanie metody dwuetapowej jest niepraktyczne ze względu na czas trwania procesu i wskaźniki ekonomiczne.
Dwustopniowe cementowanie przez dłuższy czas, ponieważ drugi etap rozpoczyna się po całkowitym utwardzeniu zawiesiny cementu pierwszego etapu
Zasada dwustopniowego cementowania opiera się na fakcie, że cement jest pompowany do pierścienia w dwóch etapach.
Pierwsza część zawiesiny cementowej jest ładowana i prasowana. Dolny korek jest opuszczony, co dzięki działaniu roztworu powoduje obniżenie korka na dno. Druga porcja roztworu jest pompowana w ciągu 12-36 godzin po końcowym zestaleniu pierwszej porcji.
W praktyce głębokiego wiercenia studni artezyjskich w obecności warstw absorbujących w górnej części przekroju geologicznego iw innych przypadkach stosuje się cementowanie dwustopniowe.
Zastosowanie metody rękawa
Ta metoda cementowania jest stosowana, jeśli konieczne jest wzmocnienie tylko górnej części odwiertu. W tym przypadku początkowym zadaniem będzie określenie poziomu, do którego cementowanie zostanie przeprowadzone.
Poziom jest oznaczony na obudowie przez zainstalowanie specjalnego mankietu. Dolna część wyrównania jest niezawodnie chroniona przez mankiet przed wnikaniem roztworu zatykającego.
Rozwiązanie jest pompowane w taki sam sposób, jak w przypadku cementowania jednostopniowego. Metoda mankietu stosowana jest, gdy górna część odwiertu znajduje się na glebach piaszczystych, a dolna część na glebach gliniastych. Jest to dość rzadkie, więc ta metoda nie znalazła szerokiego zastosowania.
Proces powstawania kamienia cementowego
Proces tworzenia się kamienia cementowego rozpoczyna się natychmiast po wstrzyknięciu roztworu zatykającego i trwa od 12 do 36 godzin. Główne czynniki wpływające na czas trwania krzepnięcia roztworu do stanu kamienia cementowego:
- właściwości składników zawartych w rozwiązaniu;
- gleba, materiał osłonowy;
- warunki hydrogeologiczne i klimatyczne na miejscu;
- gęstość wtrysku, prawidłowa realizacja procesu zatkania.
W okresie krzepnięcia konieczne jest pozostawienie studni w spoczynku. Zabrania się używania kabli, łomów, drutu do oceny jakości cementowania, ponieważ Może to zagrozić integralności powstałego kamienia cementowego.
Jeśli nie wiesz, ile czasu zajmuje kompletne ustawienie zaprawy cementowej, odczekaj trzy dni i przejdź do pomiarów kontrolnych.
Ocena jakości cementu
Warto zauważyć: pomimo faktu, że ocena jakości cementowania studni wodonośnych jest bardzo ważnym etapem, niemożliwe jest przeprowadzenie go samodzielnie.
Do jego wdrożenia potrzebny jest specjalny sprzęt laboratoryjny, który bardzo rzadko występuje nawet w organizacjach zajmujących się wierceniem.
Jeśli nadal zamierzasz dokonać oceny podłączania, możesz zamówić usługę kontroli jakości na jeden z trzech sposobów:
- akustyczne, polegające na stukaniu ścian obudowy, z późniejszym przetwarzaniem danych uzyskanych przez programy komputerowe;
- radiologiczny, przy pomiarze za pomocą urządzeń radiowych;
- termiczne, oparte na zasadzie pomiaru ciepła uwalnianego podczas utwardzania zaprawy cementowej.
W warunkach „domowych” można użyć uproszczonej metody termicznej, mierząc temperaturę w ścianach studni. Kiedy staje się równa temperaturze otoczenia i staje się niższa o 0, 5-1, 5 stopnia, możemy mówić o całkowitym zestaleniu. Jednak nawet po tym zaleca się odczekać 2-3 dni i dopiero wtedy uruchomić odwiert.
Po zakończeniu testu głowicę odwiertu oczyszcza się z resztek zaprawy cementowej za pomocą dławika. Następnie przeprowadza się próbę szczelności, dla której woda pod wysokim ciśnieniem jest pompowana do rury studziennej przez 30 minut. Kryterium szczelności będzie zmniejszenie ciśnienia o około 0, 3-0, 5 MPa. Teraz studnia jest całkowicie gotowa do użycia.
Szczelność zatykania zwiększa obciążenie studni, wydłuża żywotność łańcuchów obudowy, chroniąc je przed korozją, a także samo źródło wody.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
В ниже представленных видеороликах речь идёт о скважинах в нефтегазовой отрасли, но принцип технологии производства работ такой же, как для водоносных скважин.
Процедура одноступенчатого цементирования скважины:
Специфика производства манжетного цементирования:
Технологические особенности двухступенчатого цементирования:
Цементирование – сложный процесс, требующий применения специализированной техники. Однако это не говорит о том, что провести его самостоятельно невозможно. Выбрав и правильно приготовив тампонажный раствор, используя минимальный набор агрегатов, с работой вполне можно справиться самостоятельно.
В любом случае эксплуатация скважины без укрепления ствола цементом не будет долгой, а затраты на бурение нового водоисточника будут ничуть не меньше.
Если после изучения материала у вас остались вопросы о том, как правильно зацементировать скважину после бурения, или вы обладаете ценными знаниями по данному вопросу, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.