Kaevude tsementeerimise meetodid ja tehnoloogiad: kuidas valmistada ja valada tsemendipulber

Pärast kaevu puurimist lahtises liivases pinnases algab korpuse torude tugevdamise etapp.Samal ajal tuleks pagasiruumi kaitsta kahjustuste, põhjavee agressiivse mõju, korrosiooni ja muude negatiivsete nähtuste eest. Me räägime sellisest protsessist nagu kaevude tsementeerimine.

Tsementeerimistööde teostamine iseseisvalt on üsna keeruline, kuid on võimalik, kui on teadmised ürituse läbiviimise tehnoloogiatest. Räägime teile, miks peate tsementeerimist läbi viima ja millele peate tööde tegemisel tähelepanu pöörama. Selguse huvides sisaldab materjal temaatilisi fotosid ja videoid.

Miks tsementeerida kaevu?

Kaevude tsementeerimine on protsess, mis järgneb kohe pärast lõpetamist puurimistoimingud. Tsementeerimisprotseduur seisneb tsemendilahuse sisestamises rõngakujulisse või rõngakujulisse (kui manteltoru asetatakse laiemasse polüetüleentorusse), mis aja jooksul kivistub, moodustades monoliitse puuraugu.

Tsemendimörti nimetatakse sel juhul "plugeerimiseks" ja protsessi ennast nimetatakse "plugeerimiseks". Keeruline tehniline protsess, mida nimetatakse kaevu tsementeerimise tehnoloogiaks, nõuab teatud teadmisi ja erivarustust.

Enamikul juhtudel saab veeallikaid oma kätega ühendada, mis on palju odavam kui spetsialistide palkamine.

Kaevude tsementeerimine on meetmete kogum, mille eesmärk on tugevdada rõngast ja korpust kivimite hävitava külgsurve ja põhjavee mõju eest

Veekaevude õigesti teostatud sulgemine aitab kaasa:

• kaevu struktuuri tugevuse tagamine;
• kaevu kaitsmine põhja- ja pinnavee eest;
• korpuse toru tugevdamine ja korrosiooni eest kaitsmine;
• veeallika kasutusea pikendamine;
• suurte pooride, tühimike, tühimike kõrvaldamine, mille kaudu võivad soovimatud osakesed sattuda põhjaveekihti;
• puurmuda nihkumine tsemendi poolt, kui esimest kasutati puurimisel.

Toodetud vee kvaliteet ja kaevu tööomadused sõltuvad sellest, kui hästi tsementeerimine toimub. Tsementitakse ka mahajäetud kaevudele, mis enam ei tööta.

Veeallika tsementeerimise etapid

Kogu tsementeerimisprotsess koosneb mitmest etapist, millest igaühel on oma nüansid:

1. Tsemendilobri valmistamine rõnga täitmiseks.
2. Valmistatud tsemendi tarnimine kaevu.
3. Tsemendilobri süstimine rõngasse.
4. Tsemendimördi kõvenemise periood.
5. Tsementeerimise kvaliteedi kontrollimine.

Iga etapp nõuab teatud tööriistade ja spetsiaalsete seadmete kasutamist. Vajalike materjalide arvutused on parem teha enne vuukimistööde algust, sest Torkimisprotsess peab kestma pidevalt ja kui teil pole näiteks piisavalt tsemendimörti, mõjutab see kõige negatiivsemalt tsementeerimise kvaliteeti. Vaatame üksikasjalikumalt kõige olulisemaid etappe.

Harvadel juhtudel ei vaja põhjaveekihi kaevud tsementeerimist, me räägime kaevudest, mille kogu sügavus kulgeb tihedas savipinnas

Etapp nr 1 - seadmete ettevalmistamine

Kõik tööd põhjaveekihi kaevude tsementeerimisel tuleb läbi viia rangelt vastavalt tehnilistele nõuetele, mille rikkumine toob kaasa ebakvaliteetse tsementeerimise.

Kaevu ummistamist alustades peaksite teadma, et see on pöördumatu protsess, pärast seda, kui kaevu rõngasse on hakatud lahust juhtima, ei ole võimalik midagi parandada, mistõttu tuleb ettevalmistustööd, nimelt lahuse valmistamine. tsementeerimisele ja seadmete valikule tuleb suhtuda võimalikult vastutustundlikult!

Lihtsaim ja tõhusaim viis on rentida varustust sõidukiplatvormil. Selline kompleks suudab valmistada tsemendilahust ja pumbata seda rõhu all olevasse kaevu, samas kui seadmete käitamise energiaallikaks on võimas automootor.

Kui spetsiaalsel sõidukil põhinevate üksuste kasutamine pole võimalik, vajate:

• segisti tsemendimördi valmistamiseks;
• kõrgsurvepump, mis pumpab lahust kaevu;
• tsementeerimispea lahuse kaevu pumpamiseks;
• täitekorgid (kogus sõltub tsementeerimismeetodist);
• mitmesugused väikesed seadmed (voolikud, mõõtenõud).

Voolikuna soovitavad paljud eksperdid traditsiooniliste 32 cm läbimõõduga HDPE torude asemel kasutada painduvat tuletõrjevoolikut. See on tasane ja sobib ideaalselt torudevahelisse ruumi, tagades tõhusa lahenduse.

Kaevude tsementeerimise seadmed on suurte mõõtmetega ja nõuavad võimsat energiaallikat, nagu kompressor, generaator ja katkematu juurdepääs elektrivõrgule.

Etapp nr 2 - lahuse valmistamine

Kaevu tsementeerimiseks mõeldud tsemendipulber peab vastama mitmetele nõuetele ja omama:

• kõrge nakkuvus mis tahes tüüpi pindadega;
• kõrge tugevus pärast kõvenemist, vastupidavus mehaanilisele pingele;
• plastilisus ja hea voolavus kõigi pragude ja tühimike täitmiseks;
• keemiline neutraalsus tamponeeritud mullakihtide suhtes;
• vastupidavus põhjavee erosioonile;
• ei kahane kõvenemise ajal.

Samuti peab lahus olema sellise konsistentsiga, et seda saaks kergesti kaevu viia ja süstida. Lahus peab olema seadmetelt kergesti mahapestav, selle suhtes keemiliselt agressiivne ja kaevu transportimisel minimaalse kaoteguriga.

Kasutatav tsemendilahus peab olema süstimisseadmetega pumpamiseks piisavalt vedela struktuuriga ja samal ajal kõrgete tugevusomadustega

Tamponeerimiseks mõeldud tsemendimördi valmistamise protsess seisneb selle koostises olevate komponentide ühtlases segamises, millele järgneb vee valamine eelnevalt lahustatud spetsiaalsete lisanditega.

Lihtsamad lahendused, mida saate ise ette valmistada, on järgmised:

1. Portlandtsement + kvartsliiv (1:1) + spetsiaalsed lisandid ja vesi kuni vajaliku konsistentsi saamiseni. Sellel lahusel on madal tihedus ja selle valmistamine on keeruline, kuna kompositsioonis sisalduv liiv sadestub sageli ja lahuse kasutamine muutub võimatuks.
2. Portlandtsement + bariit (1,1:1) + spetsiaalsed lisandid ja vesi. Selle lahenduse puuduseks on selle madal tugevus.
3. Portlandtsement + täiteaine. Täiteainetena kasutatakse asbesti (liivmuldadel) ja kiudmaterjale.

Tsemendisegu valmistamiseks on kõige parem kasutada portlandtsementtsementi, mis on silikaattsemendi tüüp.

Selline tsement on muidugi kallim kui tavaline portlandtsement, kuid selle tugevusomadused on palju kõrgemad kui tavalisel tsemendil. Bariit on raske mineraal, mis suurendab lahuse tihedust. Bariiti saate osta ehituspoest, kus müüakse lahtiselt ehitusmaterjale.

Tsemendilahustes sisalduvad spetsiaalsed lisandid tähendavad erinevaid aineid, mis annavad lahusele erilised omadused.

Need sisaldavad:

• kiirendite seadistamine tsement (kaltsiumkloriid, sooda, kaaliumkloriid), kasutatakse juhul, kui tsementeerimine toimub temperatuuril alla +5 kraadi;
• aeglustajad, kasutatakse kiire kõvenemise vältimiseks (need on kaltsium- või naatriumkloriidid, naatriumnitrit jne);
• plastifikaatorid optimaalse viskoossuse saamiseks (polümeeri modifikaatorid);
• külmakindlad lisandid (räniorgaanilised ühendid koos plastifikaatoritega);
• kuivatavad lisandid (ained, mis on saadud suhkru-, sidrun-, viin- ja tetraoksüadipiinhapete rühma kuuluvatest ühenditest) jne.

Spetsiaalsed lisandid segatakse vette, mida kasutatakse seejärel tsemendipulberi valmistamiseks. Lahust segatakse spetsiaalsete masinate - segistite abil. Mõnikord on käsitsi sõtkumine lubatud, kuid see nõuab teatud oskusi ja palju tööd.

Portlandtsemendi kõvenemisel tekkinud tsemendikivi on kõrgete tugevusomadustega ning talub koormusi, mehaanilist ja füüsilist koormust.

Etapp nr 3 - lahuse kaevu valamine

Kaevude tsementeerimise peamised meetodid on järgmised:

• pidev või üheastmeline;
• kaheastmeline;
• mansett;
• vastupidine.

Kõik veekaevude tsementeerimise meetodid põhinevad ühel põhimõttel - tsemendipulga rõngasse pumpamisel. Samal ajal sõltub tsementeerimistehnoloogia valik konkreetsetest tingimustest: pinnase tüüp, kaevu sügavus, manteltoru materjal, piirkonna kliima- ja hüdrogeoloogilised tingimused.

Valitud veekaevude sulgemise tehnoloogia peaks tagama:

• kogu kaevuosa täitmine lahusega täissügavuseni;
• loputusvedelik täielikult välja tõrjuda (kui see on olemas);
• kõrgtugeva tsemendikivi loomine, mis on vastupidav füüsikalistele, mehaanilistele ja keemilistele mõjudele;
• kõrge nakkuvus kaevu ja korpuse torude pinnase seintega.

Süvakaevude puhul kasutatakse segmentaalset tsementeerimist, s.o. Mitte kogu kaevuosa ei tsementeerita korraga, vaid ainult selle üksikud segmendid.

See protsess on väga keeruline ja praktika näitab, et seda on peaaegu võimatu ise teha. Seetõttu vaatleme lähemalt ühe- ja kaheastmelise ning varrukatsementimise tehnoloogiat.

Üheastmeline või pidev tsementeerimine

Seda meetodit kasutatakse kõige sagedamini kodumaise põhjaveekihi kaevude tsementeerimiseks. Selle rakendamisel pumbatakse tsementeerimislahus rõngasse.

Lahus pumbatakse rõhu all spetsiaalse sõiduki platvormile või püsivalt kaevu lähedusse paigaldatud seadme abil. Tsementeerimislahus liigub oma raskuse all korpuse aluspinnale, täites kõik rõngakujulised õõnsused.

Üheetapiline tsementeerimistöö toimub ühe tsükli jooksul ilma katkestusteta, seega on vaja hoolitseda piisava koguse tsemendiloga eest

Enne tsementeerimistööde alustamist viiakse see läbi kaevu puhastamineja seejärel sisestatakse alumine pistik, mis toimib piirajana. Betoonipump lülitatakse sisse ja algab ummistuslahuse pumpamine, mille mõjul lastakse pistik alla, kuni see jõuab korpuse “kingani”.

Pärast lahuse pumpamist paigaldatakse ülemine kork ja algab tsemendisegu tihendamine, kuni ülemine kork toetub alumise vastu. See tähendab, et lahus on täitnud kogu rõnga. Tihendamine toimub vibreeriva pressi abil, kasutades lahuse pumpamiseks betoonipumpa.

Tsementeeritud kaev jäetakse 36-48 tunniks üksi, et lahus täielikult kõveneks. See meetod sobib ainult madalate, ühtlase kujuga kaevude jaoks. Selle meetodi puuduseks on suutmatus jälgida hetke, mil tsemendipulber jõudis kaevu joondamise alumisse punkti.

Kaheastmeline täitmissüsteem

See tsementeerimismeetod töötati välja naftatööstuse puurkaevude jaoks. Kuna see nõuab tõsiste tööstusseadmete kasutamist (võimas betoonipump), ei kasutata seda kaevude ehitamisel sageli. Kaheastmelist tsementeerimist kasutatakse järgmistel juhtudel:

• tsemendimört hangub nii kiiresti, et tsementeerimist ei saa ühe tsükliga lõpule viia;
• kui rõngas on vaja valida kaks sektsiooni, mis on eraldatud olulise vahemaaga;
• kaevu suurel sügavusel, kui ühe tsükliga ei ole võimalik töid teha.

Muudel juhtudel on kaheetapilise meetodi kasutamine protsessi kestuse ja majanduslike näitajate tõttu ebaotstarbekas.

Kaheetapiline tsementeerimine võtab kauem aega, kuna teine ​​etapp algab pärast seda, kui esimese etapi tsemendipulber on täielikult kõvenenud

Kaheetapilise tsementeerimise põhimõte põhineb sellel, et tsementi pumbatakse rõngasse kahes etapis.

Laaditakse ja pressitakse esimene portsjon tsemendipuderit. Alumine pistik on langetatud, mis lahuse toimel vajub pistik põhja. Teine osa lahust pumbatakse 12-36 tundi pärast esimese osa täielikku kõvenemist.

Arteesia kaevude süvapuurimisel geoloogilise sektsiooni ülemises osas neelavate kihtide juuresolekul ja muudel juhtudel kasutatakse kaheastmelist tsementeerimist.

Manseti meetodi rakendamine

Seda tsementeerimismeetodit kasutatakse juhul, kui tugevdada on vaja ainult kaevu ülemist osa. Sel juhul on esialgne ülesanne määrata kindlaks, millise tasemeni tsementeerimine läbi viiakse.

Tase märgitakse piki korpust, paigaldades spetsiaalse krae. Klapi alumine osa on manseti abil usaldusväärselt kaitstud ummistuslahuse sissetungimise eest.

Lahust pumbatakse täpselt samamoodi nagu üheetapilisel tsementeerimisel. Manseti meetodit kasutatakse juhul, kui kaevu ülemine osa asub liivasel pinnasel ja alumine osa savisel pinnasel. See on üsna haruldane, seetõttu ei kasutata seda meetodit laialdaselt.

Tsemendikivi moodustumise protsess

Tsemendikivi moodustumise protsess algab kohe pärast ummistuslahuse pumpamist ja kestab 12 kuni 36 tundi. Peamised tegurid, mis mõjutavad lahuse kõvenemise kestust tsemendikivi olekule:

• lahuses sisalduvate komponentide omadused;
• mullad, ümbrise materjal;
• hüdrogeoloogilised ja kliimatingimused kohas;
• sissepritse tihedus, sulgemisprotsessi õige rakendamine.

Kõvenemise perioodil on vaja kaev jätta puhkeolekusse. Tsementeerimise kvaliteedi hindamiseks on keelatud kasutada kaableid, raudkange või traate, kuna see võib kahjustada saadud tsemendikivi terviklikkust.

Kui te ei tea, kui kaua kulub tsemendimördi täielikuks tardumiseks, oodake kolm päeva ja alustage kontrollmõõtmisi

Tsemendi kvaliteedi hindamine

Väärib märkimist: hoolimata asjaolust, et põhjaveekihi kaevude tsementeerimise kvaliteedi hindamine on väga oluline samm, on seda võimatu iseseisvalt läbi viia.

Selle läbiviimiseks on vaja spetsiaalset laborivarustust, mis on väga haruldane isegi puurimisega tegelevate organisatsioonide seas.

Kui kavatsete siiski hinnata teostatud tamponeerimist, saate tellida kvaliteedikontrolli kolmel viisil:

• akustiline, mis põhineb korpuse seinte koputamisel, millele järgneb saadud andmete töötlemine arvutiprogrammide abil;
• radioloogiline, raadioseadmetega mõõtmisel;
• termiline, mis põhineb tsemendimördi kõvenemisel tekkiva soojuse mõõtmise põhimõttel.

Kodus saate kasutada lihtsustatud termilist meetodit, mõõtes temperatuuri kaevu seintel. Kui see võrdsustub ümbritseva õhu temperatuuriga ja muutub 0,5-1,5 kraadi madalamaks, siis võib rääkida täielikust kõvenemisest. Kuid ka pärast seda on soovitatav oodata 2-3 päeva ja alles siis kaev tööle panna.

Pärast ülevaatuse lõpetamist puhastatakse kaevupea tsemendisummide jääkidest kasutades pantreid. Seejärel tehakse lekkekatse, pumbates 30 minutiks kõrge rõhu all kaevu torusse vett. Tiheduse kriteeriumiks on rõhu langus ligikaudu 0,3-0,5 MPa võrra. Kaev on nüüd täielikult kasutusvalmis.

Korgistuse tihedus suurendab kaevu voolukiirust, pikendab korpuse kolonnide kasutusiga, kaitstes neid korrosiooni eest, aga ka veeallikat ennast

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Allolevad videod räägivad nafta- ja gaasitööstuse kaevudest, kuid töötehnoloogia põhimõte on sama, mis vett kandvate kaevude puhul.

Üheastmelise kaevu tsementeerimise protseduur:

Huuletsemendi tootmise eripära:

Kaheetapilise tsementeerimise tehnoloogilised omadused:

Tsementimine on keeruline protsess, mis nõuab spetsiaalsete seadmete kasutamist. See aga ei tähenda, et seda oleks võimatu ise teha. Valides ja õigesti valmistades vuukimislahenduse, kasutades minimaalset sõlmede komplekti, saate tööga hõlpsalt ise hakkama.

Igal juhul ei kesta kaevu töötamine ilma tünni tsemendiga tugevdamiseta kaua ja kulud uue veeallika puurimine ei jää vähemaks.

Kui teil on pärast materjali uurimist endiselt küsimusi, kuidas kaevu pärast puurimist korralikult tsementeerida, või kui teil on selles küsimuses väärtuslikke teadmisi, jätke oma kommentaarid allolevasse plokki.