Metode i tehnologije cementiranja bušotina: kako pripremiti i izliti cementnu kašu

Nakon bušenja bušotine u labavim pjeskovitim tlima, počinje faza usmjerena na jačanje cijevi kućišta.Istodobno, deblo treba zaštititi od oštećenja, agresivnih učinaka podzemnih voda, korozije i drugih negativnih pojava. Govorimo o procesu kao što je cementiranje bušotina.

Izvođenje cementiranja samostalno je prilično teško, ali moguće je ako imate znanja o tehnologijama za izvođenje događaja. Reći ćemo vam zašto trebate izvesti cementiranje i na što morate obratiti pozornost prilikom izvođenja radova. Radi jasnoće, materijal sadrži tematske fotografije i videozapise.

Zašto cementirati bunar?

Cementiranje bušotine je proces koji slijedi odmah nakon završetka operacije bušenja. Postupak cementiranja sastoji se od unošenja cementne otopine u anular ili annulus (ako je zaštitna cijev postavljena u širu polietilensku cijev), koja se s vremenom stvrdne, formirajući monolitnu bušotinu.

Cementni mort u ovom slučaju naziva se "čepljenje", a sam proces naziva se "čepljenje". Složen inženjerski proces koji se zove tehnologija cementiranja bušotine zahtijeva određeno znanje i posebnu opremu.

U većini slučajeva izvore vode možete začepiti vlastitim rukama, što je mnogo jeftinije od angažiranja stručnjaka.

Cementiranje bušotine je skup mjera usmjerenih na jačanje prstena i kućišta od destruktivnog bočnog pritiska stijena i utjecaja podzemnih voda.

Ispravno izvedeno začepljenje bunara doprinosi:

• osiguranje čvrstoće strukture bušotine;
• zaštita bunara od podzemnih i površinskih voda;
• jačanje cijevi kućišta i zaštita od korozije;
• povećanje vijeka trajanja izvora vode;
• uklanjanje velikih pora, šupljina, praznina kroz koje neželjene čestice mogu ući u vodonosnik;
• istiskivanje bušaće isplake cementom, ako je prvi korišten tijekom bušenja.

Kvaliteta proizvedene vode i radna svojstva bušotine ovisit će o tome koliko je dobro izvedeno cementiranje. Cementiranje se provodi i za napuštene bušotine koje više neće biti u funkciji.

Faze cementiranja izvora vode

Cijeli proces cementiranja sastoji se od nekoliko faza, od kojih svaka ima svoje nijanse:

1. Priprema cementne kaše za ispunjavanje anulusa.
2. Dostava pripremljenog cementa u bušotinu.
3. Ubrizgavanje cementne kaše u prstenasti prostor.
4. Razdoblje stvrdnjavanja cementnog morta.
5. Provjera kvalitete cementiranja.

Svaka faza zahtijeva korištenje određenih alata i posebne opreme. Bolje je napraviti izračune potrebnih materijala prije početka radova na injektiranju, jer Proces začepljivanja mora trajati kontinuirano i ako npr. nemate dovoljno cementne žbuke, to će se najviše negativno odraziti na kvalitetu cementiranja. Pogledajmo detaljnije najvažnije faze.

U rijetkim slučajevima vodonosne bušotine ne zahtijevaju cementaciju, govorimo o bušotinama čija je cijela dubina u gustom glinenom tlu

Faza br. 1 - priprema opreme

Svi radovi na cementiranju bušotina vodonosnika moraju se izvoditi strogo u skladu s tehničkim zahtjevima, čije će kršenje dovesti do nekvalitetnog cementiranja.

Prilikom začepljivanja bušotine treba znati da je to nepovratan proces, nemoguće je bilo što ispraviti nakon što se otopina počne dopremati u prstenasti prostor bušotine, stoga su pripremni radovi, odnosno priprema otopine za cementiranju i odabiru opreme, potrebno je pristupiti što je moguće odgovornije!

Najlakši i najučinkovitiji način je iznajmljivanje opreme na platformi za vozila. Takav kompleks moći će pripremiti cementnu otopinu i pumpati je u bušotinu pod pritiskom, dok je izvor energije za rad opreme snažan automobilski motor.

Ako korištenje jedinica na temelju posebnog vozila nije moguće, trebat će vam:

• mješalica za pripremu cementnog morta;
• visokotlačna pumpa koja pumpa otopinu u bušotinu;
• glava za cementiranje za pumpanje otopine u bušotinu;
• čepovi za punjenje (količina ovisi o načinu cementiranja);
• razne sitne opreme (crijeva, mjerne posude).

Kao crijevo, mnogi stručnjaci preporučuju korištenje fleksibilnog vatrogasnog crijeva umjesto tradicionalnih HDPE cijevi promjera 32 cm. Ravan je i savršeno se uklapa u međucijevni prostor, osiguravajući učinkovitu opskrbu otopinom.

Oprema za cementiranje bušotina je velikih dimenzija i zahtijeva snažan izvor energije, kao što je kompresor, generator i nesmetan pristup električnoj mreži.

Faza br. 2 - priprema otopine

Cementna kaša za cementiranje bunara mora ispunjavati niz zahtjeva i imati:

• visoka svojstva lijepljenja s površinama bilo koje vrste;
• visoka čvrstoća nakon stvrdnjavanja, otpornost na mehanički stres;
• plastičnost i dobra fluidnost za popunjavanje svih pukotina i praznina;
• kemijska neutralnost u odnosu na tamponirane slojeve tla;
• otpornost na eroziju podzemnom vodom;
• nema skupljanja tijekom stvrdnjavanja.

Također, otopina mora imati takvu konzistenciju da se može lako dostaviti u bušotinu i ubrizgati. Otopina se mora lako isprati s opreme, ne smije biti kemijski agresivna prema njoj i imati minimalni koeficijent gubitka tijekom transporta do bušotine.

Upotrijebljena cementna kaša mora imati dovoljno tekuću strukturu za pumpanje opremom za injektiranje i istovremeno imati visoke karakteristike čvrstoće

Postupak pripreme cementne žbuke za tamponiranje sastoji se od ravnomjernog miješanja komponenti koje ulaze u njen sastav, nakon čega se ulije u vodu s posebnim dodacima koji su prethodno otopljeni u njoj.

Najjednostavnija rješenja koja možete sami pripremiti su:

1. Portland cement + kvarcni pijesak (1:1) + posebni dodaci i voda do željene konzistencije. Ova otopina ima nisku gustoću, a njena priprema je teška, jer pijesak koji je uključen u sastav često se taloži i uporaba otopine postaje nemoguća.
2. Portland cement + barit (1,1:1) + posebni dodaci i voda. Nedostatak ovog rješenja je njegova niska čvrstoća.
3. Portland cement + punilo. Kao punila koriste se azbest (na pjeskovitim tlima) i vlaknasti materijali.

Za pripremu cementne smjese najbolje je koristiti portland cementni cement, koji je vrsta cementa na bazi silikata.

Takav je cement, naravno, skuplji od običnog portland cementa, ali su njegove karakteristike čvrstoće mnogo veće od onih običnog cementa. Barit je teški mineral koji povećava gustoću otopine. Barit možete kupiti u željezariji koja prodaje masovne građevinske materijale.

Posebni dodaci koji se nalaze u cementnim otopinama podrazumijevaju različite tvari koje otopini daju posebna svojstva.

To uključuje:

• ubrzivači vezivanja cement (kalcijev klorid, soda pepeo, potaša), koji se koristi ako se cementacija odvija na temperaturama ispod +5 stupnjeva;
• usporivači, koji se koristi za sprječavanje brzog otvrdnjavanja (to su kalcijevi ili natrijevi kloridi, natrijev nitrit itd.);
• plastifikatori za postizanje optimalne viskoznosti (polimerni modifikatori);
• aditivi otporni na mraz (organosilikonski spojevi povezani s plastifikatorima);
• aditivi za sušenje (tvari dobivene iz spojeva iz skupine šećera, limunske, vinske i tetraoksiadipinske kiseline) itd.

Posebni aditivi se miješaju u vodi, koja se zatim koristi za pripremu cementne kaše. Otopina se miješa pomoću posebnih strojeva - miješalica. Ponekad je dopušteno ručno miješenje, ali zahtijeva određenu vještinu i puno rada.

Cementni kamen nastao tijekom stvrdnjavanja portland cementa ima visoka svojstva čvrstoće i može izdržati opterećenja, mehanička i fizička naprezanja.

Faza br. 3 - ulijevanje otopine u bunar

Glavne metode cementiranja bušotina su:

• kontinuirani ili jednostupanjski;
• dvostupanjski;
• lisičine za ruke;
• suprotno.

Sve metode cementiranja vodenih bušotina temelje se na jednom principu - pumpanju cementne kaše u prstenasti prostor. Istodobno, izbor tehnologije cementiranja ovisi o specifičnim uvjetima: vrsti tla, dubini bušotine, materijalu zaštitne cijevi, klimatskim i hidrogeološkim uvjetima područja.

Odabrana tehnologija začepljenja bunara treba osigurati:

• punjenje cijelog dijela bušotine otopinom do pune dubine;
• potpuno istisnuti tekućinu za ispiranje (ako postoji);
• stvaranje cementnog kamena visoke čvrstoće, otpornog na fizičke, mehaničke i kemijske utjecaje;
• visoka stopa prianjanja na stijenke tla bušotine i cijevi kućišta.

Za duboke bušotine koristi se segmentno cementiranje, tj. Ne cementira se cijeli dio bunara odjednom, već samo njegovi pojedinačni segmenti.

Ovaj proces je vrlo složen i praksa pokazuje da ga je gotovo nemoguće učiniti sami. Stoga ćemo pobliže pogledati tehnologiju jedno- i dvostupanjskog i rukavnog cementiranja.

Jednostupanjsko ili kontinuirano cementiranje

Ova metoda se najčešće koristi za cementiranje bušotina domaćih vodonosnika. Tijekom njegove provedbe, otopina za cementiranje se pumpa u prsten.

Otopina se pumpa pod pritiskom pomoću opreme koja je instalirana na platformi posebnog vozila ili trajno u blizini bušotine. Otopina za cementiranje, pod vlastitom težinom, kreće se do osnovne "cipele" kućišta, ispunjavajući sve prstenaste šupljine.

Radovi jednofaznog cementiranja izvode se u jednom ciklusu bez prekida, stoga je potrebno voditi računa o dovoljnoj količini cementne kaše

Prije početka radova na cementiranju provodi se čišćenje bunara, a zatim se umetne donji čep koji će služiti kao limiter. Uključuje se betonska pumpa i počinje ispumpavanje otopine za zatvaranje, pod utjecajem koje se čep spušta dok ne dođe do "cipele" kućišta.

Nakon pumpanja otopine postavlja se gornji čep i počinje zbijanje cementne smjese sve dok gornji čep ne nalegne na donji. To će značiti da je otopina ispunila cijeli prsten. Zbijanje se provodi vibrirajućom prešom pomoću betonske pumpe za pumpanje otopine.

Cementirana bušotina se ostavi na miru 36-48 sati da se otopina potpuno stvrdne. Ova metoda je prikladna samo za plitke bunare ravnomjernog oblika. Nedostatak ove metode je nemogućnost praćenja trenutka kada je cementna kaša dosegla donju točku poravnanja bušotine.

Dvostupanjski sustav punjenja

Ova metoda cementiranja razvijena je za bušotine naftne industrije. Zbog činjenice da zahtijeva korištenje ozbiljne industrijske opreme (snažna betonska pumpa), rijetko se koristi u izgradnji bunara. Dvostupanjsko cementiranje koristi se u sljedećim slučajevima:

• cementni mort stvrdnjava tako brzo da se cementiranje ne može završiti u jednom ciklusu;
• kada je potrebno odabrati dvije sekcije u prstenu koje su odvojene značajnom udaljenosti;
• na velikoj dubini bušotine, kada je nemoguće izvršiti rad u jednom ciklusu.

U drugim slučajevima, korištenje dvostupanjske metode je nepraktično zbog trajanja procesa i ekonomskih pokazatelja.

Dvofazno cementiranje traje dulje, jer druga faza počinje nakon što se cementna kaša prve faze potpuno stvrdne.

Princip dvostupanjskog cementiranja temelji se na činjenici da se cement pumpa u prstenasti prostor u dvije faze.

Prva porcija cementne kaše se puni i preša. Spušta se donji čep, koji djelovanjem otopine čep tone na dno. Drugi dio otopine pumpa se 12-36 sati nakon što se prvi dio potpuno stvrdnuo.

U praksi dubokog bušenja arteških bušotina u prisutnosti upijajućih slojeva u gornjem dijelu geološkog presjeka iu drugim slučajevima koristi se dvostupanjsko cementiranje.

Primjena manžetne metode

Ova metoda cementiranja koristi se ako je potrebno ojačati samo gornji dio bušotine. U ovom slučaju, početni zadatak će biti odrediti razinu do koje će se provesti cementiranje.

Razina je označena duž kućišta ugradnjom posebnog ovratnika. Donji dio ventila pouzdano je zaštićen manžetom od prodiranja otopine za začepljenje.

Otopina se pumpa na potpuno isti način kao i tijekom jednostupanjskog cementiranja. Metoda manšete koristi se ako se gornji dio bušotine nalazi na pjeskovitim tlima, a donji dio na glinastim tlima. To je prilično rijetko, pa se ova metoda ne koristi široko.

Proces nastanka cementnog kamena

Proces formiranja cementnog kamena počinje odmah nakon pumpanja otopine za zatvaranje i traje od 12 do 36 sati. Glavni čimbenici koji utječu na trajanje stvrdnjavanja otopine do stanja cementnog kamena:

• svojstva komponenti uključenih u otopinu;
• tla, materijal za kućište;
• hidrogeološki i klimatski uvjeti na lokaciji;
• gustoća ubrizgavanja, pravilna izvedba procesa začepljivanja.

Tijekom razdoblja stvrdnjavanja, potrebno je ostaviti bunar u mirovanju. Za ocjenu kvalitete cementacije zabranjeno je koristiti sajle, pajsere ili žice jer to može ugroziti cjelovitost dobivenog cementnog kamena.

Ako ne znate koliko je vremena potrebno da se cementni mort potpuno stegne, pričekajte tri dana i počnite s kontrolnim mjerenjima

Procjena kvalitete cementacije

Vrijedno je napomenuti: unatoč činjenici da je procjena kvalitete cementiranja bušotina vodonosnika vrlo važan korak, nemoguće ga je provesti samostalno.

Za njegovu provedbu potrebna je posebna laboratorijska oprema, što je vrlo rijetko čak i među organizacijama koje se bave bušenjem.

Ukoliko ipak namjeravate procijeniti obavljeno tamponiranje, uslugu kontrole kvalitete možete naručiti na jedan od tri načina:

• akustični, koji se temelji na dodirivanju zidova kućišta, uz naknadnu obradu dobivenih podataka računalnim programima;
• radiološki, pri mjerenju pomoću radio uređaja;
• toplinski, koji se temelji na principu mjerenja topline koja nastaje kada se cementni mort stvrdne.

Kod kuće možete koristiti pojednostavljenu toplinsku metodu mjerenjem temperature na zidovima bunara. Kada se izjednači s temperaturom okolnog zraka i postane niža za 0,5-1,5 stupnjeva, tada se može govoriti o potpunom otvrdnjavanju. Međutim, čak i nakon toga, preporuča se pričekati 2-3 dana i tek tada pustiti bunar u rad.

Nakon završetka pregleda, ušće bušotine se čisti od ostataka cementne kaše korištenjem bailers. Zatim se provodi ispitivanje nepropusnosti pumpanjem vode pod visokim pritiskom u cijev bušotine tijekom 30 minuta. Kriterij za nepropusnost bit će smanjenje tlaka za približno 0,3-0,5 MPa. Bunar je sada potpuno spreman za upotrebu.

Nepropusnost začepljenja povećava protok bušotine, produljuje radni vijek stupova kućišta, štiteći ih od korozije, kao i sam izvor vode

Zaključci i koristan video na tu temu

Snimci u nastavku govore o bušotinama u naftnoj i plinskoj industriji, ali princip tehnologije rada je isti kao i za vodonosne bušotine.

Postupak jednofaznog cementiranja bušotine:

Specifičnosti izrade usne cementacije:

Tehnološke značajke dvostupanjskog cementiranja:

Cementiranje je složen proces koji zahtijeva korištenje specijalizirane opreme. Međutim, to ne znači da je nemoguće to učiniti sami. Odabirom i pravilnom pripremom otopine za injektiranje, korištenjem minimalnog skupa jedinica, lako se možete sami nositi s poslom.

U svakom slučaju, rad bunara bez jačanja bačve cementom neće trajati dugo, a troškovi bušenje novog izvora vode neće biti ništa manje.

Ako nakon proučavanja materijala i dalje imate pitanja o tome kako pravilno cementirati bušotinu nakon bušenja ili imate dragocjeno znanje o ovom pitanju, ostavite svoje komentare u bloku ispod.