Menetelmät ja tekniikat kaivojen sementointiin: kuinka laastin valmistelu ja kaataminen

Kaivojen poraamisen jälkeen löysällä hiekkaisella maaperällä alkaa vaihe, jonka tarkoituksena on vahvistaa vaippaputkia. Samanaikaisesti runko tulee suojata vaurioilta, aggressiivisilta pohjavesiltä, ​​korroosiolta ja muilta negatiivisilta ilmiöiltä. Tämä on prosessi, kuten kaivojen sementointi.

Sementointityön tekeminen itse on melko vaikeaa, mutta mahdollista, jos sinulla on tietoa tapahtuman tekniikasta. Kerromme sinulle miksi sementointi on välttämätöntä ja mihin sinun on kiinnitettävä huomiota töitä suoritettaessa. Selvyyden vuoksi materiaali sisältää temaattisia valokuvia ja videoita.

Miksi sementti kaivo?

Kaivojen sementointi on prosessi, joka seuraa heti valmistumisen jälkeen. poraustoimet. Sementointimenettely muodostuu siitä, että sementtiliete viedään rengasmaiseen tai rengasmaiseen (jos kotelo on puolestaan ​​asetettu laajempaan polyeteeniputkeen), joka kovettuu ajan myötä muodostaen monoliittisen kairanreiän.

Sementtilaastia kutsutaan tässä tapauksessa ”injektoimiseksi”, ja prosessi itsessään “tukkeutuu”. Monimutkainen suunnitteluprosessi, nimeltään hyvin sementointitekniikka, vaatii tietyn tiedon ja erityisvälineet.

Useimmissa tapauksissa vesilähteet voidaan peukaloida omin käsin, mikä on paljon halvempaa kuin asiantuntijoiden houkutteleminen.

Kaivojen sementointi on toimenpidekokonaisuus, jolla pyritään vahvistamaan rengasta ja koteloa kivien tuhoisasta sivuttaispaineesta ja pohjaveden vaikutuksista

Kaivojen kunnolla suoritettu sulkeminen veteen edistää:

• kaivorakenteen lujuuden varmistaminen;
• kaivojen suoja pohja- ja korkeavesiltä;
• kotelon vahvistaminen ja suojaaminen korroosiolta;
• lisätä vesilähteen käyttöikää;
• poistetaan suuret huokoset, tyhjät alueet, raot, joiden läpi ei-toivotut hiukkaset voivat päästä pohjavesikerrokseen;
• porausnesteen siirtyminen sementillä, jos ensimmäistä käytettiin porauksen aikana.

Tuotetun veden laatu ja kaivon toimintaominaisuudet riippuvat siitä, kuinka hyvin sementointi suoritetaan. Sementointi tehdään myös hylätyille kaivoille, joita ei enää käytetä hyväksi.

Veden lähteen sementointivaiheet

Koko sementointiprosessi koostuu useista vaiheista, joilla jokaisella on omat vivahteensa:

1. Sementtilietteen valmistus renkaan täyttämiseksi.
2. Valmistetun sementin toimittaminen kaivoon.
3. Muurauslaastin injektio renkaaseen.
4. Sementtilaastin kovettumisaika.
5. Sementoinnin laadunvalvonta.

Jokainen vaihe vaatii tiettyjen työkalujen ja erikoislaitteiden käytön. Tarvittavien materiaalien laskelmat on parasta tehdä ennen injektoinnin aloittamista, koska kiinnitysprosessin tulisi jatkua jatkuvasti ja jos esimerkiksi sinulla ei ole tarpeeksi sementtilaastia, niin tämä vaikuttaa negatiivisesti sementoinnin laatuun. Tarkastelemme tärkeimpiä vaiheita yksityiskohtaisemmin.

Harvinaisissa tapauksissa pohjavesikerrokset eivät tarvitse sementointia, puhumme kaivoista, joiden koko syvyys kulkee tiheässä savimaisessa maaperässä

Vaihe numero 1 - laitteiden valmistelu

Kaikki pohjakerrosten sementointia koskevat työt on suoritettava tiukasti teknisten vaatimusten mukaisesti, joiden rikkominen johtaa huonolaatuiseen sementointiin.

Aloittaessasi kaivojen kiinnitystä, sinun pitäisi tietää, että tämä on peruuttamaton prosessi; mitään ei ole mahdollista kiinnittää mitään liuoksen jättämisen jälkeen kaivon renkaaseen, joten valmistelutöitä, nimittäin laastin valmistelua sementointia varten ja laitteiden valintaa, on lähestyttävä mahdollisimman vastuuntuntoisesti!

Helpoin ja tehokkain tapa on vuokrata varusteita ajoneuvon alustalle. Tällainen kompleksi pystyy valmistamaan sementtilaastin ja pumppaamaan sen paineen alaiseen kaivoon, kun taas tehokas automoottori toimii laitteiden energianlähteenä.

Jos erityiseen ajoneuvoon perustuvia yksiköitä ei ole mahdollista käyttää, tarvitset:

• sekoitin sementtilaastin valmistamiseksi;
• korkeapainepumppu, pumppaamalla liuos kaivoon;
• sementointipää liuoksen injektoimiseksi kaivoon;
• täyttöaukot (määrä riippuu sementointimenetelmästä);
• erilaisia ​​pieniä laitteita (letkut, mittausastiat).

Letkuna monet asiantuntijat suosittelevat joustavan paloletkun käyttämistä perinteisten HDPE-putkien sijaan, joiden halkaisija on 32 cm. Se on litteä ja kulkee täydellisesti renkaaseen tarjoamalla tehokkaan ratkaisuvirtauksen.

Kaivojen sementointilaitteet ovat suuret ja vaativat tehokkaan energialähteen, kuten kompressorin, generaattorin, jatkuvan pääsyn verkkoon

Vaihe 2 - liuoksen valmistelu

Kaivoa sementoivan sementtilietteen on täytettävä useita vaatimuksia ja sen on oltava:

• korkeat tarttuvuusominaisuudet minkä tahansa tyyppisillä pinnoilla;
• korkea lujuus jähmettymisen jälkeen, mekaanisen rasituksen kestävyys;
• taipuisuus ja hyvä juoksevuus kaikkien halkeamien ja tyhjien aukkojen täyttämiseksi;
• kemiallinen neutraalisuus tukkeutuneiden maakerrosten suhteen;
• pohjaveden eroosionkestävyys;
• kutistumisen puute kovettumisen aikana.

Lisäksi liuoksen on oltava sellaisen konsistenssin mukainen, että se voidaan kuljettaa ongelmitta kaivoon ja injektoida. Liuoksen on oltava pesty laitteesta hyvin, sen ei saa olla kemiallisesti aggressiivinen sitä vastaan, ja sen on oltava minimaalinen häviökerroin kuljettaessa kaivoon.

Käytetyn sementtilietteen on oltava riittävän nestemäinen rakenne ruiskutuslaitteilla tapahtuvaa pumppaamista varten ja samalla oltava korkeat lujuusominaisuudet

Sementtilaastin valmistusprosessi sulkemista varten koostuu siitä muodostuvien komponenttien sekoittamisesta tasaisesti, minkä jälkeen kaadetaan vettä siihen aiemmin liuotettujen erityislisäaineiden kanssa.

Yksinkertaiset ratkaisut, joita voit valmistaa itse, ovat:

1. Portlandsementti + kvartsihiekka (1: 1) + erityiset lisäaineet ja vesi, kunnes haluttu konsistenssi on saatu. Tällaisella liuoksella on pieni tiheys ja sen valmistaminen on vaikeaa, koska koostumukseen sisältyvä hiekka saostuu usein ja liuoksen käyttö tulee mahdottomaksi.
2. Portlandsementti + bariitti (1,1: 1) + erityiset lisäaineet ja vesi. Tämän ratkaisun haittana on alhainen lujuus.
3. Portlandsementti + täyteaine. Asbesti (hiekkaisessa maaperässä), kuitumateriaaleja käytetään täyteaineena.

Sementtiseoksen valmistamiseksi on parasta käyttää injektoitavaa portlandsementtiä, joka on eräänlainen silikaatteihin perustuva sementti.

Tällainen sementti on tietysti kalliimpaa kuin tavallinen portlandsementti, mutta sen lujuusominaisuudet ovat paljon korkeammat kuin tavallisella. Bariitti on raskas mineraali, joka lisää liuoksen tiheyttä. Barite voidaan ostaa rautakaupasta, joka myy irtotavarana rakennusmateriaaleja.

Erityislisäaineilla, jotka ovat osa sementtilaastia, ymmärrämme erilaisia ​​aineita, jotka antavat ratkaisulle erityiset ominaisuudet.

Näitä ovat:

• kiihdyttimien asettaminen sementti (kalsiumkloridi, sooda, kalium), käytetään, jos sementointi tapahtuu alle +5 asteen lämpötilassa;
• hidastimien asettaminenkäytetään estämään nopea kovettuminen (nämä ovat kalsium- tai natriumklorideja, natriumnitriittiä jne.);
• pehmentimiä optimaalisen viskositeetin saavuttamiseksi (polymeerimodifioijat);
• pakkasenkestävät lisäaineet (piipitoiset orgaaniset yhdisteet, yhdistettynä pehmittimiin);
• kosteutta imevät lisäaineet (aineet, jotka on saatu yhdisteistä, jotka kuuluvat sokerin, sitruuna-, viini- ja tetraoksipadipiinihappojen ryhmiin) jne.

Erityiset lisäaineet sekoitetaan veteen, jota käytetään myöhemmin saumauslaastin valmistukseen. Sekoita liuos erityisillä koneilla - sekoittimilla. Joskus manuaalinen vaivaaminen on sallittua, mutta se vaatii jonkin verran taitoa ja paljon työtä.

Portlandsementin kovettumisen aikana muodostuneella sementtikivillä on korkeat lujuusominaisuudet, se kestää kuormituksia, mekaanisia ja fysikaalisia vaikutuksia.

Vaihe 3 - liuoksen kaataminen kaivoon

Kaivojen sementoinnin päämenetelmät ovat:

• jatkuva tai yksivaiheinen;
• kaksivaiheinen;
• huuli;
• päinvastoin.

Kaikki vesikaivojen sementointimenetelmät perustuvat yhteen periaatteeseen - injektoimalla injektointiasema renkaaseen. Samanaikaisesti sementointitekniikan valinta riippuu erityisolosuhteista: maaperän tyypistä, kaivojen syvyydestä, kotelomateriaalista, alueen ilmasto- ja hydrogeologisista olosuhteista.

Valitun veden sulkemisen tekniikan tulisi tarjota:

• täytetään liuos koko kaivon suuntauksella koko syvyyteen;
• syrjäytä huuhteluneste (jos sitä on) kokonaan;
• fysikaalisiin, mekaanisiin ja kemiallisiin vaikutuksiin kestävän lujan sementtikivin luominen;
• korkea tarttuvuus kaivon maaperän seiniin, vaippaputket.

Syvissä kaivoissa käytetään segmentointia, ts. ei koko kaivovarren sementoitu kerralla, vaan vain sen yksittäiset segmentit.

Tämä prosessi on hyvin monimutkainen ja käytäntö osoittaa, että on lähes mahdotonta tehdä sitä itse. Siksi harkitsemme yksityiskohtaisemmin yhden ja kaksivaiheisen ja mansetin sementoinnin tekniikkaa.

Yksivaiheinen tai jatkuva sementointi

Tätä menetelmää käytetään useimmiten kotimaisten vesikerrosten sementointiin. Toteutuksen aikana sementtiliuos pumpataan renkaaseen.

Liuos pumpataan paineen alaisena laitteilla, jotka on asennettu erityisen ajoneuvon lavalle tai paikallaan kaivon lähellä. Sementtilaasti liikkuu oman painonsa alla kotelon ”kengän” pohjaan täyttämällä kaikki rengasmaiset onkalot.

Yksivaiheisen sementoinnin työt suoritetaan yhdessä jaksossa keskeytyksettä, siksi on tarpeen huolehtia riittävä määrä saumauslaastia

Ennen sementoinnin aloittamista hyvin huuhteluja sitten alempi tulppa otetaan käyttöön, joka toimii rajoittimena. Betonipumppu kytketään päälle ja tulppaliuos alkaa pumppata, jonka vaikutuksesta korkki lasketaan, kunnes se saavuttaa kotelon "kengän".

Laastin ruiskutuksen jälkeen ylempi tulppa asennetaan ja sementti-seos alkaa tiivistyä, kunnes ylempi tulppa on alempi. Tämä tarkoittaa, että ratkaisu täytti koko renkaan. Tiivistys suoritetaan vibropressilla pumppaamalla laasti betonipumpulla.

Sementoitu kaivo jätetään lepotilaan 36-48 tunniksi liuoksen täydelliseksi kiinteytymiseksi. Tämä menetelmä soveltuu vain mataliin, hyvin muotoiltuihin kaivoihin. Tämän menetelmän haittana on kyvyttömyys seurata hetkeä, jolloin sementtiliete saavutti kaivon pohjan.

Kaksivaiheinen pohjustusjärjestelmä

Tämä sementointimenetelmä on kehitetty öljyteollisuuden kaivoille. Koska se vaatii vakavien teollisuuslaitteiden (voimakas betonipumppu) käytön, sitä ei käytetä usein kaivojen rakentamisessa. Kaksivaiheista sementointia käytetään seuraavissa tapauksissa:

• sementtilaasti kovettuu niin nopeasti, että sementointia ei voida suorittaa loppuun yhdessä syklissä;
• kun haluat tuoda esiin kaksi renkaan rengasosaa, jotka on erotettu merkittävällä etäisyydellä;
• suurella syvyydellä kaivoa, kun on mahdotonta suorittaa työtä yhdessä jaksossa.

Muissa tapauksissa kaksivaiheisen menetelmän käyttö on epäkäytännöllistä prosessin pituuden ja taloudellisten indikaattorien vuoksi.

Kaksivaiheinen sementointi on pidempi aikaa, koska toinen vaihe alkaa ensimmäisen vaiheen sementtilietteen jähmettymisen jälkeen

Kaksivaiheisen sementoinnin periaate perustuu tosiseikkaan, että sementti pumpataan renkaaseen kahdessa vaiheessa.

Ensimmäinen osa laastista lastataan ja puristetaan.Alempi pistoke lasketaan, joka pistoke putoaa ratkaisun vaikutuksesta pohjaan. Liuoksen toinen osa pumpataan 12 - 36 tunnissa ensimmäisen osan viimeisen kovettumisen jälkeen.

Arteesisten kaivojen syväporauksessa absorboivien muodostelmien läsnä ollessa geologisen osan yläosassa ja muissa tapauksissa käytetään kaksivaiheista sementointia

Mansettimenetelmän käyttö

Tätä sementointimenetelmää käytetään, jos vain kaivon yläosa on vahvistettava. Tässä tapauksessa ensisijainen tehtävä on määrittää taso, johon sementointi suoritetaan.

Taso merkitään koteloon asentamalla erityinen mansetti. Mansetti suojaa kohdistuksen alaosaa luotettavasti tulpparatkaisun tunkeutumiselta.

Liuos pumpataan täsmälleen samalla tavalla kuin yksivaiheisessa sementoinnissa. Mansettimenetelmää käytetään, jos kaivon yläosa sijaitsee hiekkaisessa maaperässä ja alaosa on savimaassa. Tämä on tarpeeksi harvinaista, joten menetelmä ei ole löytänyt laajaa käyttöä.

Sementtikivien muodostumisprosessi

Sementtikivin muodostumisprosessi alkaa heti tulppaudan injektoinnin jälkeen ja kestää 12-36 tuntia. Tärkeimmät laastin jähmettymisen kestoon sementtikivin tilaan vaikuttavat tekijät:

• ratkaisun muodostavien komponenttien ominaisuudet;
• maaperä, kotelomateriaali;
• alueen hydrogeologiset ja ilmasto-olosuhteet;
• injektiotiheys, kytkentäprosessin oikea toteutus.

Jähmettymisjakson aikana kaivo on tarpeen jättää lepotilaan. Sementin laadun arvioimiseksi on kiellettyä käyttää kaapeleita, varret, lankaa tämä voi häiritä tuloksena olevan sementtikivin eheyttä.

Jos et tiedä kuinka kauan sementtilaastin kovettuminen kestää kokonaan, odota kolme päivää ja jatka kontrollimittauksia.

Sementoiva laadun arviointi

On syytä huomata: huolimatta siitä, että pohjavesien sementoinnin laadun arviointi on erittäin tärkeä vaihe, on mahdotonta suorittaa sitä itse.

Sen toteuttamiseksi vaaditaan erityisiä laboratoriolaitteita, mikä on hyvin harvinaista jopa porausyrityksiä tekeville organisaatioille.

Jos aiot silti arvioida suoritetun kytkemisen, voit tilata laadunvalvontapalvelun yhdellä kolmella tavalla:

• akustinen, joka perustuu kotelon seinämien napauttamiseen, jota seuraa tietojen käsittely tietokoneohjelmilla;
• radiologinen mittaamalla radiolaitteilla;
• terminen, joka perustuu vapautuneen lämmön mittaamisen periaatteeseen sementtilaastin kovettumisen aikana.

Kotona voit käyttää yksinkertaistettua lämpömenetelmää mittaamalla lämpötila kaivon seinämillä. Kun se saavuttaa ympäröivän ilman lämpötilan ja laskee 0,5-1,5 astetta alempana, voidaan puhua täydellisestä jähmettymisestä. Tämänkin jälkeenkin on suositeltavaa odottaa 2–3 päivää ja vasta sitten ottaa kaivo käyttöön.

Kun testi on suoritettu, kaivonpää puhdistetaan sementtilietteestä käyttämällä äyskäri. Sitten suoritetaan vuotokoe, jolle korkeapainevettä pumpataan kaivoputkeen 30 minuutin ajan. Tiiveyskriteeri on painehäviö noin 0,3 - 0,5 MPa. Kaivo on nyt täysin käyttövalmis.

Tulpan tiukkuus lisää kaivon velkaantumista, pidentää kotelolankojen käyttöikää suojaamalla niitä korroosiolta, samoin kuin itse vesilähde

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Seuraavissa videoissa puhumme öljy- ja kaasuteollisuuden kaivoista, mutta tuotantoteknologian periaate on sama kuin pohjavesikerroksilla.

Yksivaiheinen sementointimenettely:

Mansettisementin tuotantotiedot:

Kaksivaiheisen sementoinnin tekniset ominaisuudet:

Sementointi on monimutkainen prosessi, joka vaatii erikoistuneiden laitteiden käytön. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että on mahdotonta suorittaa sitä itse. Valitsemalla ja valmistamalla injektointilaasti oikein, käyttämällä vähimmäisryhmiä, on täysin mahdollista selviytyä työstä itse.

Joka tapauksessa kaivon toiminta ilman kaivoa sementointia ei ole pitkä, ja kustannukset uuden veden lähteen poraus tulee olemaan vähemmän.

Jos sinulla on tutkittuasi materiaalia, sinulla on vielä kysymyksiä siitä, kuinka kaivo oikein sementoidaan porauksen jälkeen, tai sinulla on arvokasta tietoa tästä aiheesta, jätä kommenttisi alla olevaan kohtaan.