Методи и технологии за циментиране на кладенци: как да се подготви и излее разтвор за фугиране

След пробиване на кладенец в насипни пясъчни почви започва етап, насочен към укрепване на обсадните тръби. В същото време багажникът трябва да бъде защитен от повреди, агресивни подземни води, корозия и други негативни явления. Това е процес като циментиране на кладенци.

Извършването на циментови работи самостоятелно е доста трудно, но е възможно, ако имате знания за технологията на събитието. Ще ви разкажем защо циментирането е необходимо и на какво трябва да обърнете внимание при извършване на работа. За по-голяма яснота материалът съдържа тематични снимки и видеоклипове.

Защо циментира кладенец?

Циментирането на кладенеца е процес, който следва веднага след завършването му. сондажни операции, Процедурата на циментиране се състои в това, че циментовата каша се вкарва в пръстеновидната или пръстеновидната (ако корпусът от своя страна е поставен в по-широка полиетиленова тръба), която с течение на времето се втвърдява, образувайки монолитен сондаж.

Циментовият разтвор в този случай се нарича "фугиране", а самият процес е "запушване". Сложният инженерен процес, наречен добре циментираща технология, изисква определени знания и специално оборудване.

В повечето случаи източниците на вода могат да бъдат уплътнени със собствените си ръце, което е много по-евтино от привличането на специалисти.

Циментирането на кладенеца е набор от мерки, насочени към укрепване на тръбата и обвивката от разрушително странично налягане на скалите и въздействието на подземните води

Правилно извършеното запушване на кладенци във вода допринася за:

• осигуряване на здравината на конструкцията на кладенеца;
• защита на кладенеца от подземни и високи води;
• укрепване на корпуса и предпазване от корозия;
• увеличете живота на водоизточника;
• елиминиране на големи пори, празнини, празнини, през които нежеланите частици могат да навлязат във водоносното гориво;
• изместване на сондажната течност с цимент, ако първата е била използвана по време на пробиване.

Качеството на произведената вода и експлоатационните характеристики на кладенеца ще зависят от това колко добре се извършва циментирането. Циментирането се извършва и за изоставени кладенци, които вече няма да бъдат експлоатирани.

Стъпки за циментиране на водоизточник

Целият процес на циментиране се състои от няколко етапа, всеки от които има свои собствени нюанси:

1. Приготвяне на циментова каша за запълване на анула.
2. Доставка на подготвен цимент до кладенеца.
3. Впръскване на разтвор за фугиране в анула.
4. Период на втвърдяване на циментов разтвор.
5. Контрол на качеството на циментирането.

Всеки етап изисква използването на определени инструменти и специално оборудване. Изчисленията на необходимите материали се правят най-добре преди началото на фугирането, защото процесът на запушване трябва да продължи непрекъснато и ако, например, нямате достатъчно циментова замазка, това ще се отрази негативно на качеството на циментирането. Ще разгледаме по-подробно най-важните етапи.

В редки случаи водоносните хоризонти не се нуждаят от циментиране, говорим за кладенци, цялата дълбочина на които протича в гъсти глинести почви.

Етап номер 1 - подготовка на оборудването

Цялата работа по циментирането на водоносни хоризонти трябва да се извършва стриктно в съответствие с техническите изисквания, нарушаването на които ще доведе до некачествено циментиране.

Когато се захващате със запушване на кладенеца, трябва да знаете, че това е необратим процес, невъзможно е да се фиксира нещо след подаването на разтвора в ануса на кладенеца, следователно, подготвителната работа, а именно подготовката на разтвора за циментиране и подбора на оборудване, трябва да се подхожда максимално отговорно!

Най-лесният и ефективен начин е да наемете оборудване на платформа на превозно средство. Такъв комплекс ще може да подготви циментов разтвор и да го изпомпва в кладенец под налягане, докато мощен автомобилен двигател служи като източник на енергия за оборудването.

Ако не е възможно да използвате единици, базирани на специално превозно средство, тогава ще ви е необходимо:

• смесител за приготвяне на циментов разтвор;
• помпа за високо налягане, изпомпване на разтвора в кладенеца;
• циментираща глава за инжектиране на разтвора в кладенеца;
• тапи за пълнене (количеството зависи от метода на циментиране);
• различно малко оборудване (маркучи, измервателни резервоари).

Като маркуч много експерти препоръчват да използвате гъвкав пожарен маркуч вместо традиционните HDPE тръби с диаметър 32 cm. Тя е плоска и преминава перфектно в ануса, осигурявайки ефективен поток от разтвор.

Оборудването за циментиране на кладенци е голямо и изисква мощен източник на енергия, като компресор, генератор, непрекъснат достъп до електрическата мрежа

Етап номер 2 - приготвяне на разтвора

Циментовата каша за циментиране на кладенеца трябва да отговаря на редица изисквания и да има:

• високи адхезивни свойства с повърхности от всякакъв тип;
• висока якост след втвърдяване, устойчивост на механичен стрес;
• пластичност и добра течливост за запълване на всички пукнатини и празнини;
• химическа неутралност по отношение на запушени почвени слоеве;
• устойчивост на ерозия от подземни води;
• липса на свиване по време на втвърдяване.

Също така, разтворът трябва да има такава консистенция, че да може да се достави без проблеми до кладенеца и да се инжектира. Разтворът трябва да бъде добре измит оборудването, да не е химически агресивен спрямо него и да има минимален коефициент на загуба при транспортиране до кладенеца.

Използваната циментова каша трябва да има достатъчно течна структура за изпомпване чрез инжекционно оборудване и в същото време да има високи якостни характеристики

Процесът на приготвяне на циментов разтвор за запушване се състои в равномерно смесване на компонентите, които го съставят, последвано от наливане на вода в него със специални добавки, предварително разтворени в него.

Най-простите решения, които можете сами да приготвите са:

1. Портланд цимент + кварцов пясък (1: 1) + специални добавки и вода до получаване на желаната консистенция. Такова решение има ниска плътност и приготвянето му е трудно, защото пясъкът, включен в състава, често се утаява и използването на разтвор става невъзможно.
2. Портланд цимент + барит (1.1: 1) + специални добавки и вода. Недостатъкът на това решение е неговата ниска якост.
3. Портланд цимент + пълнител. Азбест (на пясъчни почви), влакнести материали се използват като пълнител.

За приготвянето на циментова смес е най-добре да използвате фугиращ портланд цимент, който е вид цимент на основата на силикатите.

Такъв цимент, разбира се, е по-скъп от обикновения портланд цимент, но неговите якостни характеристики са много по-високи от тези на обикновения. Баритът е тежък минерал, който увеличава плътността на разтвора. Барит може да бъде закупен в магазин за хардуер, който продава насипни строителни материали.

Под специални добавки, които са част от циментовите разтвори, ние разбираме различни вещества, които придават на разтвора специални свойства.

Те включват:

• настройка на ускорители цимент (калциев хлорид, сода пепел, поташ), използван, ако циментирането се извършва при температура под +5 градуса;
• настройка на забавителиизползва се за предотвратяване на бързото втвърдяване (това са калциеви или натриеви хлориди, натриев нитрит и др.);
• пластификатори за оптимален вискозитет (полимерни модификатори);
• мразоустойчиви добавки (органосиликонови съединения, съчетани с пластификатори);
• добавки, абсорбиращи влагата (вещества, получени от съединения, принадлежащи към групите захар, лимонена, винена и тетраоксиадипинова киселини) и др.

Във вода се смесват специални добавки, които впоследствие се използват за приготвяне на разтвор за фугиране. Разтворът се разбърква с помощта на специални машини - миксери. Понякога е разрешено ръчно месене, но това изисква известно умение и много труд.

Циментовият камък, образуван по време на втвърдяването на портланд цимент, има свойства на висока якост, издържа на натоварвания, механични и физически въздействия.

Етап номер 3 - изливане на разтвора в кладенеца

Основните методи за циментиране на кладенците са:

• непрекъснат или едноетапен;
• два етапа;
• устна;
• обратното.

Всички методи за циментиране на кладенци за вода се основават на един принцип - изпомпване на разтвор в анула. В същото време изборът на технология за циментиране зависи от специфичните условия: тип на почвата, дълбочина на кладенеца, материал на обвивката, климатични и хидрогеоложки условия на района.

Избраната технология за включване на кладенеца във вода трябва да осигурява:

• запълване на разтвора с изравняването на целия кладенец към цялата дълбочина;
• напълно изместете промивната течност (ако има такава);
• създаване на високоякостен циментов камък, устойчив на физически, механични и химични влияния;
• висока степен на сцепление с почвени стени на кладенеца, обшивни тръби.

За дълбоки кладенци се използва сегментно циментиране, т.е. не цялото стебло на кладенеца се циментира наведнъж, а само отделните му сегменти.

Този процес е много сложен и практиката показва, че е почти невъзможно да го направите сами. Затова разглеждаме по-подробно технологията на едно- и двуетапно и маншетно циментиране.

Едноетапно или непрекъснато циментиране

Този метод най-често се използва за циментиране на домашни водоносни хоризонти. По време на прилагането си циментовият разтвор се изпомпва в анула.

Разтворът се изпомпва под налягане с помощта на оборудване, което е инсталирано на платформата на специално превозно средство или неподвижно в близост до кладенеца. Циментовият разтвор, под собствената си тежест, се придвижва към основата на „обувката“ на корпуса, запълвайки всички пръстеновидни кухини.

Работата по едноетапното циментиране се извършва в един цикъл без прекъсвания, следователно е необходимо да се погрижите за достатъчно количество разтвор за фугиране

Преди да започнете циментирането добре промиванеи след това се въвежда долната тапа, която ще действа като ограничител. Бетонната помпа е включена и разтворът за запушване започва да изпомпва, под въздействието на което тапата се спуска, докато достигне „обувката“ на корпуса.

След инжектирането на хоросана се монтира горната тапа и циментовата смес започва да се уплътнява, докато горната тапа опира до долната. Това ще означава, че решението запълни целия анулиране. Уплътняването се извършва с помощта на вибропрес чрез изпомпване на хоросана с бетонна помпа.

Циментираната ямка се оставя в покой за 36-48 часа за пълно втвърдяване на разтвора. Този метод е подходящ само за плитки, добре оформени кладенци. Недостатъкът на този метод е невъзможността да се проследи моментът, когато циментовата каша е достигнала дъното на кладенеца.

Двустепенна система за грундиране

Този метод на циментиране е разработен за кладенци за нефтена промишленост. Поради факта, че изисква използването на сериозно промишлено оборудване (мощна бетонна помпа), той не се използва често при изграждането на кладенци. Двуетапното циментиране се използва в следните случаи:

• циментовият разтвор се поставя толкова бързо, че циментирането не може да бъде завършено в един цикъл;
• когато искате да подчертаете две секции в анула, които са разделени от значително разстояние;
• с голяма дълбочина на кладенеца, когато е невъзможно да се извърши работа в един цикъл.

В други случаи използването на двуетапен метод е непрактично поради продължителността на процеса и икономическите показатели.

Двуетапното циментиране е по-дълго във времето, тъй като вторият етап започва след втвърдяването на циментовата каша от първия етап

Принципът на двустепенно циментиране се основава на факта, че циментът се изпомпва в анула на два етапа.

Първата част от разтвора се зарежда и се прецежда.Долната тапа се спуска, което при действието на разтвора щепселът пада на дъното. Втората част от разтвора се изпомпва за 12-36 часа, след окончателното втвърдяване на първата порция.

В практиката на дълбоко пробиване на артезиански кладенци при наличие на абсорбиращи образувания в горната част на геоложката секция, а в други случаи се използва двустепенно циментиране.

Използването на метода на маншета

Този метод на циментиране се използва, ако трябва да се укрепи само върхът на кладенеца. В този случай първоначалната задача ще бъде да се определи нивото, до което ще се извършва циментирането.

Нивото се отбелязва на корпуса чрез инсталиране на специален маншет. Долната част на подравняването е надеждно защитена от маншета от проникване на разтвора за запушване.

Разтворът се изпомпва по абсолютно същия начин, както при едноетапното циментиране. Метод с маншет се използва, ако горната част на кладенеца е разположена на песъчливи почви, а долната - на глинести почви. Това е достатъчно рядко, така че този метод не намери широко приложение.

Процес на образуване на циментен камък

Процесът на образуване на циментов камък започва веднага след инжектирането на запушващия разтвор и продължава от 12 до 36 часа. Основните фактори, влияещи върху продължителността на втвърдяването на хоросана до състоянието на циментовия камък:

• свойства на компонентите, които съставляват разтвора;
• почва, обвивен материал;
• хидрогеоложки и климатични условия на обекта;
• плътност на инжектирането, правилно изпълнение на процеса на запушване.

По време на периода на втвърдяване е необходимо кладенецът да бъде оставен в покой. Забранено е използването на кабели, ломи, тел за оценка на качеството на циментацията, като това може да наруши целостта на получения циментов камък.

Ако не знаете колко време отнема напълно циментовият разтвор, изчакайте три дни и продължете с контролните измервания.

Оценка на качеството на циментирането

Заслужава да се отбележи: въпреки факта, че оценяването на качеството на циментирането на водоносни хоризонти е много важен етап, е невъзможно да го проведете сами.

За прилагането му е необходимо специално лабораторно оборудване, което е много рядко дори за организации, които се занимават със сондажи.

Ако все още възнамерявате да оцените извършеното включване, можете да поръчате услугата за контрол на качеството по един от трите начина:

• акустичен, базиран на потупване по стените на корпуса, последван от обработка на данните от компютърни програми;
• радиологично при измерване с радиоустройства;
• термичен, основан на принципа за измерване на отделената топлина по време на втвърдяването на циментовия разтвор.

У дома можете да използвате опростения термичен метод, като измерите температурата по стените на кладенеца. Когато достигне температурата на околния въздух и стане с 0,5-1,5 градуса по-ниска, тогава можем да говорим за пълно втвърдяване. Въпреки това, дори и след това, се препоръчва да изчакате 2-3 дни и едва след това да въведете кладенеца в експлоатация.

След приключване на изпитването, кладенецът на кладенеца се почиства от циментова суспензия черпак, Тогава се провежда тест за теч, за който вода с високо налягане се изпомпва в тръбата на кладенеца за 30 минути. Критерият за плътност ще бъде спад на налягането около 0,3-0,5 MPa. Кладенецът вече е напълно готов за употреба.

Уплътняването на запушването увеличава дебита на кладенеца, увеличава експлоатационния живот на обшивките на корпуса, предпазвайки ги от корозия, както и на самия водоизточник

Изводи и полезно видео по темата

Във видеоклиповете по-долу говорим за кладенци в нефтената и газовата промишленост, но принципът на технологията на производство е същият като за водоноските.

Едноетапна процедура на циментиране:

Специфични характеристики на производството на маншет:

Технологични характеристики на двуетапното циментиране:

Циментирането е сложен процес, който изисква използването на специализирано оборудване. Това обаче не означава, че е невъзможно да го провеждате сами. Избирайки и правилно подготвяйки хоросан за фугиране, използвайки минималния набор от агрегати, е напълно възможно сами да се справите с работата.

Във всеки случай работата на кладенеца без циментиране на кладенеца няма да бъде дълга, а цената на пробиване на нов водоизточник ще бъде не по-малко.

Ако след изучаването на материала все още имате въпроси как правилно да циментирате кладенеца след пробиване или имате ценни познания по този въпрос, моля, оставете коментарите си в блока по-долу.