Metoder og teknologier for sementering av brønner: hvordan tilberede og hell fugemørtel

Etter å ha boret en brønn i løs sandjord, begynner et trinn med sikte på å styrke foringsrørene. Samtidig skal bagasjerommet beskyttes mot skade, aggressivt grunnvann, korrosjon og andre negative fenomener. Dette er en prosess som å sementere brønner.

Å utføre sementeringsarbeid på egen hånd er ganske vanskelig, men mulig hvis du har kunnskap om teknologien til arrangementet. Vi vil fortelle deg om hvorfor sementering er nødvendig og hva du trenger å ta hensyn til når du utfører arbeid. For klarhet inneholder materialet tematiske bilder og videoer.

Hvorfor sementere en brønn?

Sementering av brønner er en prosess som følger umiddelbart etter ferdigstillelse. boreoperasjoner. Sementeringsprosedyren består i det faktum at sementoppslemming føres inn i det ringformede eller ringformede (hvis foringsrøret igjen blir plassert i et bredere polyetylenrør), som herder over tid og danner en monolitisk brønnboring.

Sementmørtel i dette tilfellet kalles "fuging", og selve prosessen er "plugging". En kompleks ingeniørprosess, kalt sementeringsteknologi, krever viss kunnskap og spesialutstyr.

I de fleste tilfeller kan vannkilder tampes med egne hender, noe som er mye billigere enn å tiltrekke seg spesialister.

Sementering av brønner er et sett med tiltak som har som mål å styrke ringrommet og foringsrøret fra ødeleggende sidetrykk av bergarter og påvirkningen av grunnvann

Riktig utført plugging av brønner i vann bidrar til:

• sikre styrken til brønnstrukturen;
• brønnbeskyttelse mot grunnvann og høye farvann;
• styrke foringsrøret og beskytte det mot korrosjon;
• øke levetiden til vannkilden;
• eliminering av store porer, tomrom, mellomrom gjennom hvilke uønskede partikler kan komme inn i akviferen;
• forskyvning av borevæsken med sement, hvis den første ble brukt under boring.

Kvaliteten på produsert vann og brønnens driftsegenskaper vil avhenge av hvor godt sementering utføres. Sementering gjøres også for forlatte brønner som ikke lenger vil bli utnyttet.

Sementeringstrinn for vannkilde

Hele sementeringsprosessen består av flere trinn, som hver har sine egne nyanser:

1. Forberedelse av sementoppslemming for å fylle ringrommet.
2. Tilførsel av forberedt sement til brønnen.
3. Injeksjon av fugemørtel i ringrommet.
4. Herdingstid med sementmørtel.
5. Kvalitetskontroll av sementering.

Hvert trinn krever bruk av visse verktøy og spesialutstyr. Beregningene av nødvendige materialer gjøres best før innføring av fuging, fordi pluggprosessen skal vare kontinuerlig, og hvis du for eksempel ikke har nok sementmørtel, vil dette påvirke kvaliteten på sementering negativt. Vi vil vurdere de viktigste stadiene mer detaljert.

I sjeldne tilfeller trenger ikke akvifere sementering, vi snakker om brønner, som hele dybden går i tett leirjord

Fase nummer 1 - forberedelse av utstyr

Alt arbeid med sementering av akviferer må utføres strengt i samsvar med tekniske krav, hvis brudd på dette vil føre til sementering av dårlig kvalitet.

Når du går i gang med brønnplugging, bør du vite at dette er en irreversibel prosess, det er umulig å fikse noe etter arkiveringen av løsningen i brønnens ringform, derfor må forberedende arbeider, nemlig forberedelse av fugemasse for sementering og valg av utstyr, benyttes så ansvarlig som mulig!

Den enkleste og mest effektive måten er å leie utstyr på en bilplattform. Et slikt kompleks vil være i stand til å forberede en sementmørtel og pumpe den inn i en brønn under trykk, mens en kraftig bilmotor fungerer som en energikilde for utstyret.

Hvis det ikke er mulig å bruke enheter basert på et spesielt kjøretøy, trenger du:

• mikser for fremstilling av sementmørtel;
• høytrykkspumpe, pumpe løsningen til brønnen;
• sementeringshode for å injisere løsningen i brønnen;
• påfyllingsplugger (mengden avhenger av sementeringsmetoden);
• forskjellige små utstyr (slanger, målebeholdere).

Som en slange anbefaler mange eksperter å bruke en fleksibel brannslange i stedet for tradisjonelle HDPE-rør med en diameter på 32 cm. Den er flat og passerer perfekt inn i ringrommet, og gir en effektiv flyt av løsningen.

Utstyr for sementering av brønner er stort og krever en kraftig energikilde, for eksempel en kompressor, generator, uavbrutt tilgang til strømnettet

Fase nummer 2 - klargjøring av løsningen

Sementoppslemmingen for å sementere brønnen må oppfylle en rekke krav og ha:

• høye limegenskaper med overflater av enhver type;
• høy styrke etter størkning, motstand mot mekanisk belastning;
• duktilitet og god flyt for å fylle alle sprekker og tomrom;
• kjemisk nøytralitet med hensyn til pluggete jordlag;
• motstand mot erosjon av grunnvann;
• mangel på svinn under herding.

Løsningen må også ha en slik konsistens at den kan leveres uten problemer til brønnen og injiseres. Løsningen må vaskes godt av utstyret, ikke være kjemisk aggressiv mot det og ha en minimal tapskoeffisient under transport til brønnen.

Den anvendte sementoppslemmingen må ha en tilstrekkelig flytende struktur for pumping med injeksjonsutstyr og samtidig ha høye styrkeegenskaper

Prosessen med å fremstille en sementmørtel for plugging består i å blande komponentene som utgjør den jevn, etterfulgt av å helle vann i den med spesielle tilsetningsstoffer som tidligere er oppløst i den.

De enkleste løsningene du kan forberede deg er:

1. Portland sement + kvartssand (1: 1) + spesielle tilsetningsstoffer og vann til ønsket konsistens er oppnådd. En slik løsning har lav tetthet, og dens forberedelse er vanskelig fordi sand som er inkludert i sammensetningen utfeller ofte, og bruk av en løsning blir umulig.
2. Portland sement + baritt (1.1: 1) + spesielle tilsetningsstoffer og vann. Ulempen med denne løsningen er dens lave styrke.
3. Portland sement + filler. Asbest (på sandjord), fibrøse materialer brukes som fyllstoff.

For fremstilling av en sementholdig blanding er det best å bruke fuging av Portland-sement, som er en type sement basert på silikater.

Slik sement er selvfølgelig dyrere enn vanlig Portland-sement, men dens styrkeegenskaper er mye høyere enn for vanlig. Baritt er et tungt mineral som øker tettheten av løsningen. Barite kan kjøpes i en jernvarehandel som selger store byggevarer.

Ved spesielle tilsetningsstoffer som er en del av sementholdige mørtler, forstår vi forskjellige stoffer som gir løsningen spesielle egenskaper.

Disse inkluderer:

• innstilling av gasspedaler sement (kalsiumklorid, soda, potash), brukt hvis sementering skjer ved en temperatur under +5 grader;
• innstillingshemmerebrukes for å forhindre rask herding (dette er kalsium eller natriumklorider, natriumnitritt, etc.);
• myknere for optimal viskositet (polymermodifiseringsmidler);
• frostbestandige tilsetningsstoffer (organosilisiumforbindelser, kombinert med myknere);
• fuktighetsabsorberende tilsetningsstoffer (stoffer hentet fra forbindelser som tilhører gruppene sukker, sitronsyre, vinsyre og tetraoksyadipinsyrer), etc.

Spesielle tilsetningsstoffer blandes i vann, som deretter brukes til fremstilling av fugemørtel. Bland løsningen ved hjelp av spesielle maskiner - miksere. Noen ganger er manuell elting tillatt, men det krever litt dyktighet og mye arbeid.

Sementstein dannet under herding av Portland sement har høye styrkeegenskaper, tåler belastning, mekaniske og fysiske effekter.

Fase nummer 3 - hell løsningen i brønnen

De viktigste metodene for å sementere brønner er:

• kontinuerlig eller enkelttrinn;
• to-trinns;
• leppe;
• det motsatte.

Alle metoder for å sementere vannbrønner er basert på ett prinsipp - å pumpe fugemasse inn i ringrommet. Samtidig avhenger valget av sementeringsteknologi av spesifikke forhold: jordtype, brønndybde, foringsmateriale, klimatiske og hydrogeologiske forhold i området.

Den valgte teknologien for å koble til vann skal være:

• fyller løsningen med hele brønninnretningen til hele dybden
• skift helt ut spylevæsken (hvis noen);
• etablering av høyfast sementstein motstandsdyktig mot fysiske, mekaniske og kjemiske påvirkninger;
• høy vedheftingshastighet med brønnens vegger, foringsrør.

For dype brønner brukes segmentert sementering, dvs. ikke hele brønnstammen er sementert på en gang, men bare dens individuelle segmenter.

Denne prosessen er veldig kompleks og praksis viser at det er nesten umulig å gjøre det selv. Derfor vurderer vi mer detaljert teknologien for sementering av en- og to-trinn og mansjett.

Ensidig eller kontinuerlig sementering

Denne metoden brukes oftest for å sementere husholdningslevende akviferer. Under implementeringen pumpes den sementrike løsningen inn i ringrommet.

Løsningen pumpes under trykk ved hjelp av utstyr som er installert på plattformen til et spesialbil eller stasjonær nær brønnen. Den sementholdige mørtelen, under sin egen vekt, beveger seg til foringsrørets "skobase" og fyller alle ringformede hulrom.

Arbeidet med sementing med en trinn utføres i en syklus uten avbrudd, det er derfor nødvendig å ta vare på en tilstrekkelig mengde fugemørtel

Før du begynner å sementere vel spyleog deretter blir den nedre pluggen introdusert, som vil fungere som en begrenser. Betongpumpen slås på og pluggløsningen begynner å pumpe, under påvirkning av korken senkes til den når "skoen" på foringsrøret.

Etter injeksjon av mørtelen blir den øvre pluggen installert og sementblandingen begynner å komprimere til den øvre pluggen ligger an mot den nedre. Dette vil bety at løsningen fylte hele annulus. Komprimeringen utføres ved hjelp av en vibropress ved å pumpe mørtelen med en betongpumpe.

Den sementerte brønnen blir liggende i ro i 36-48 timer for fullstendig størkning av løsningen. Denne metoden er bare egnet for grunne, velformede brønner. Ulempen med denne metoden er manglende evne til å spore øyeblikket da sementoppslemmingen nådde bunnen av brønnen.

To-trinns grunnsystem

Denne sementeringsmetoden er utviklet for oljebransjebrønner. På grunn av det faktum at det krever bruk av seriøst industrielt utstyr (en kraftig betongpumpe), blir det ikke ofte brukt i konstruksjon av brønner. To-trinns sementering brukes i følgende tilfeller:

• sementmørtel går så raskt at sementering ikke kan fullføres i en syklus;
• når du vil markere to seksjoner i annulusen, som er atskilt med en betydelig avstand;
• med en stor dybde av brønnen, når det er umulig å utføre arbeid i en syklus.

I andre tilfeller er bruken av en totrinns metode upraktisk på grunn av lengden på prosessen og økonomiske indikatorer.

To-trinns sementering er lenger i tid, ettersom det andre trinnet begynner etter størkningen av sementoppslemmingen fra det første trinnet

Prinsippet for totrinnssementering er basert på det faktum at sement pumpes inn i ringrommet i to trinn.

Den første delen av fugemassen lastes og klemmes.Den nedre pluggen senkes, som ved løsningen påvirker pluggen til bunnen. Den andre delen av løsningen pumpes i løpet av 12-36 timer, etter endelig herding av den første delen.

I utøvelse av dyp boring av artesiske brønner i nærvær av absorberende formasjoner i den øvre delen av den geologiske seksjonen og i andre tilfeller, brukes totrinns sementering

Bruken av mansjettmetoden

Denne sementeringsmetoden brukes hvis bare toppen av brønnen må styrkes. I dette tilfellet vil den første oppgaven være å bestemme nivået som sementering skal utføres til.

Nivået noteres på foringsrøret ved å installere en spesiell mansjett. Den nedre delen av innretningen er pålitelig beskyttet av mansjetten mot penetrering av pluggløsningen.

Løsningen pumpes på nøyaktig samme måte som ved en-trinns sementering. En mansjettmetode brukes hvis den øvre delen av brønnen er plassert på sandjord og den nedre delen er på leirjord. Dette er sjelden nok, så denne metoden har ikke funnet bred anvendelse.

Sement steindannelsesprosess

Prosessen med dannelse av sementstein begynner umiddelbart etter injeksjonen av pluggløsningen og varer fra 12 til 36 timer. De viktigste faktorene som påvirker varigheten av størkningen av mørtelen til sementsteins tilstand:

• egenskapene til komponentene som utgjør løsningen;
• jord, foringsrør materiale;
• hydrogeologiske og klimatiske forhold på stedet;
• injeksjonstetthet, korrekt implementering av pluggprosessen.

I løpet av størkningsperioden er det nødvendig å la brønnen ligge i ro. Det er forbudt å bruke kabler, kobber, ledning for å vurdere kvaliteten på sementering, som Dette kan forstyrre integriteten til den resulterende sementsteinen.

Hvis du ikke vet hvor lang tid det tar før den sementholdige mørtelen er ferdig satt, må du vente i tre dager og fortsette med kontrollmålingene.

Sementering av kvalitetsvurdering

Det er verdt å merke seg: til tross for at det å vurdere kvaliteten på sementering av akviferer er et veldig viktig stadium, er det umulig å gjennomføre det selv.

For implementering er det nødvendig med spesielt laboratorieutstyr, noe som er svært sjelden selv for organisasjoner som driver med boring.

Hvis du fremdeles har tenkt å evaluere den utførte pluggingen, kan du bestille kvalitetskontrolltjenesten på en av tre måter:

• akustisk, basert på å tappe husets vegger, etterfulgt av behandling av dataene av dataprogrammer;
• radiologisk når du måler med radioenheter;
• termisk, basert på prinsippet om å måle den frigjorte varmen under herding av sementmørtelen.

Hjemme kan du bruke den forenklede termiske metoden ved å måle temperaturen ved brønnens vegger. Når den når den omgivende lufttemperaturen og blir 0,5-1,5 grader lavere, kan vi snakke om fullstendig størkning. Selv etter dette, anbefales det imidlertid å vente 2-3 dager og først deretter ta brønnen i drift.

Etter at testen er fullført, renses brønnhodet fra sementoppslemming ved bruk øsekar. Deretter utføres en lekkasjetest, for hvilket vann med høyt trykk pumpes inn i brønnrøret i 30 minutter. Tetthetskriteriet vil være et trykkfall på ca. 0,3-0,5 MPa. Brønnen er nå fullt klar til bruk.

Tetthet av plugging øker debet for brønnen, øker levetiden til foringsrørstrengene, beskytter dem mot korrosjon, så vel som vannkilden i seg selv

Konklusjoner og nyttig video om emnet

I videoene nedenfor snakker vi om brønner i olje- og gassindustrien, men prinsippet for produksjonsteknologien er det samme som for akviferer.

En-trinns sementeringsprosedyre:

Mansjett sementering produksjonsdetaljer:

Teknologiske trekk ved sementering av to faser:

Sementering er en kompleks prosess som krever bruk av spesialisert utstyr. Dette betyr imidlertid ikke at det er umulig å gjennomføre det selv. Ved å velge og korrekt forberede fugemørtelen, ved å bruke det minste settet med aggregater, er det fullt mulig å takle arbeidet selv.

I alle fall vil driften av brønnen uten å sementere brønnen ikke være lang, og kostnadene for boring av en ny vannkilde blir ikke mindre.

Hvis du fortsatt har spørsmål om hvordan du sementerer brønnen etter boring, eller har verdifull kunnskap om dette, etter å ha studert materialet, kan du legge igjen kommentarene i blokken nedenfor.