Методе и технологије за цементирање бунара: како припремити и сипати цементну суспензију

Након бушења бунара у растреситим песковитим земљиштима, почиње фаза која има за циљ јачање цеви за кућиште.Истовремено, пртљажник треба заштитити од оштећења, агресивних ефеката подземних вода, корозије и других негативних појава. Говоримо о процесу као што је цементирање бунара.

Самостално обављање радова на цементирању је прилично тешко, али је могуће ако имате знања о технологијама за извођење догађаја. Рећи ћемо вам зашто је потребно да извршите цементирање и на шта треба обратити пажњу приликом извођења радова. Ради јасноће, материјал садржи тематске фотографије и видео записе.

Зашто цементирати бунар?

Цементирање бунара је процес који следи одмах након завршетка операције бушења. Поступак цементирања се састоји од уношења цементног раствора у прстенасту или прстенасту површину (уколико се обложна цев поставља у ширу полиетиленску цев), који се временом стврдњава, формирајући монолитно бушотину.

Цементни малтер се у овом случају назива "чепљење", а сам процес се назива "чепљење". Сложен инжењерски процес који се назива технологија цементирања бунара захтева одређена знања и посебну опрему.

У већини случајева, извори воде се могу затворити сопственим рукама, што је много јефтиније од ангажовања стручњака.

Цементирање бунара је скуп мера које имају за циљ јачање анулуса и омотача од деструктивног бочног притиска стена и дејства подземних вода.

Правилно изведено зачепљење бунара доприноси:

• обезбеђивање чврстоће структуре бунара;
• заштита бунара од подземних и површинских вода;
• јачање цеви кућишта и заштита од корозије;
• повећање радног века извора воде;
• уклањање великих пора, празнина, празнина кроз које нежељене честице могу ући у водоносник;
• померање исплаке за бушење цементом, ако је прво коришћено током бушења.

Квалитет произведене воде и оперативне карактеристике бунара зависиће од тога колико је добро изведено цементирање. Цементирање се врши и за напуштене бунаре који више неће бити у функцији.

Фазе цементирања извора воде

Цео процес цементирања састоји се од неколико фаза, од којих свака има своје нијансе:

1. Припрема цементне суспензије за попуњавање прстенастог простора.
2. Довод припремљеног цемента у бунар.
3. Убризгавање цементне суспензије у прстен.
4. Период очвршћавања цементног малтера.
5. Провера квалитета цементирања.

Свака фаза захтева употребу одређених алата и посебне опреме. Боље је направити прорачуне потребних материјала пре почетка фуговања, јер Процес зачепљења мора да траје непрекидно и ако, на пример, немате довољно цементног малтера, то ће се најнегативније одразити на квалитет цементирања. Хајде да детаљније погледамо најважније фазе.

У ретким случајевима, бунари водоносног слоја не захтевају цементацију, реч је о бунарима чија се цела дубина одвија у густом глиновитом земљишту.

Фаза број 1 - припрема опреме

Сви радови на цементирању водоносних бунара морају се изводити стриктно у складу са техничким захтевима, чије кршење ће довести до неквалитетног цементирања.

Када почињете да запушавате бунар, треба да знате да је то неповратан процес, немогуће је било шта исправити након што је раствор почео да се допрема у прстен бунара, стога се настављају припремни радови, односно припрема раствора за цементирању и избору опреме, мора се приступити максимално одговорно!

Најлакши и најефикаснији начин је изнајмљивање опреме на платформи возила. Такав комплекс ће моћи да припреми цементни раствор и да га пумпа у бунар под притиском, док је извор енергије за рад опреме снажан аутомобилски мотор.

Ако коришћење јединица заснованих на специјалном возилу није могуће, онда ће вам требати:

• миксер за припрему цементног малтера;
• пумпа високог притиска која пумпа раствор у бунар;
• глава за цементирање за пумпање раствора у бунар;
• чепови за пуњење (количина зависи од методе цементирања);
• разна мала опрема (црева, мерне посуде).

Као црево, многи стручњаци препоручују коришћење флексибилног ватрогасног црева уместо традиционалних ХДПЕ цеви пречника 32 цм. Раван је и савршено се уклапа у међуцевни простор, обезбеђујући ефикасно снабдевање раствором.

Опрема за цементирање бунара је великих димензија и захтева снажан извор енергије, као што су компресор, генератор и несметан приступ електричној мрежи.

Фаза број 2 - припрема раствора

Цементна суспензија за цементирање бунара мора испуњавати низ захтева и имати:

• висока својства лепљења са површинама било које врсте;
• висока чврстоћа након очвршћавања, отпорност на механичка оптерећења;
• пластичност и добра течност за попуњавање свих пукотина и празнина;
• хемијска неутралност у односу на тампоноване слојеве земљишта;
• отпорност на ерозију подземним водама;
• нема скупљања током очвршћавања.

Такође, раствор мора имати такву конзистенцију да се лако може испоручити у бунар и убризгати. Раствор мора да се лако спере са опреме, да не буде хемијски агресиван према њему и да има минимални коефицијент губитка током транспорта до бунара.

Употребљени раствор за ињектирање мора имати довољно течну структуру за пумпање са опремом за ињектирање и истовремено имати високе карактеристике чврстоће

Процес припреме цементног малтера за тампонирање састоји се од равномерног мешања компоненти укључених у његов састав, након чега се у њега сипа вода са посебним адитивима који су претходно растворени у њему.

Најједноставнија решења која можете сами припремити су:

1. Портланд цемент + кварцни песак (1:1) + специјални адитиви и вода док се не добије потребна конзистенција. Ово решење има малу густину, а његова припрема је тешка, јер песак укључен у састав често се таложи и употреба раствора постаје немогућа.
2. Портланд цемент + барит (1,1:1) + специјални адитиви и вода. Недостатак овог решења је његова мала чврстоћа.
3. Портланд цемент + пунило. Као пунила користе се азбест (на песковитим земљиштима) и влакнасти материјали.

За припрему цементне мешавине најбоље је користити портланд цементни цемент, који је врста цемента на бази силиката.

Такав цемент је, наравно, скупљи од обичног портланд цемента, али његове карактеристике чврстоће су много веће од оних код обичног цемента. Барит је тежак минерал који повећава густину раствора. Можете купити барит у продавници гвожђа која продаје грађевински материјал на велико.

Специјални адитиви који се налазе у цементним растворима подразумевају различите супстанце које дају раствору посебна својства.

Ови укључују:

• акцелератори подешавања цемент (калцијум хлорид, сода пепео, поташ), који се користи ако се цементација јавља на температурама испод +5 степени;
• успоривачи, који се користе за спречавање брзог очвршћавања (то су калцијум или натријум хлориди, натријум нитрит итд.);
• пластификатори за добијање оптималног вискозитета (полимерни модификатори);
• адитиви отпорни на мраз (органосилицијумска једињења у комбинацији са пластификаторима);
• адитиви за сушење (супстанце добијене од једињења која припадају групама шећера, лимунске, винске и тетраоксиадипинске киселине) итд.

Специјални адитиви се мешају у води, која се затим користи за припрему цементне суспензије. Раствор се меша помоћу специјалних машина - миксера. Понекад је дозвољено ручно гњечење, али то захтијева одређену вјештину и много труда.

Цементни камен формиран током очвршћавања портланд цемента има својства високе чврстоће и може издржати оптерећења, механичка и физичка оптерећења.

Фаза број 3 - изливање раствора у бунар

Главне методе цементирања бунара су:

• континуирани или једностепени;
• двостепени;
• манжетна;
• супротно.

Све методе цементирања бунара за воду се заснивају на једном принципу - пумпању цементне суспензије у аннулус. Истовремено, избор технологије цементирања зависи од специфичних услова: типа тла, дубине бунара, материјала цеви кућишта, климатских и хидрогеолошких услова подручја.

Одабрана технологија затварања бунара треба да обезбеди:

• пуњење целог дела бунара раствором до пуне дубине;
• потпуно избацити течност за испирање (ако постоји);
• стварање цементног камена високе чврстоће, отпорног на физичке, механичке и хемијске утицаје;
• висока стопа адхезије на зидове тла бунара и цеви за кућиште.

За дубоке бунаре користи се сегментно цементирање, тј. Цео део бунара није цементиран одједном, већ само његови појединачни сегменти.

Овај процес је веома сложен и пракса показује да је то готово немогуће урадити сами. Због тога ћемо детаљније размотрити технологију једностепеног и двостепеног и рукавног цементирања.

Једностепено или континуирано цементирање

Ова метода се најчешће користи за цементирање домаћих водоносних бунара. Током његове имплементације, раствор за цементирање се пумпа у аннулус.

Раствор се пумпа под притиском помоћу опреме која је инсталирана на платформи специјалног возила или стално у близини бунара. Раствор за цементирање, под сопственом тежином, креће се у основну „ципелу“ кућишта, испуњавајући све прстенасте шупљине.

Једностепени радови на цементирању се изводе у једном циклусу без прекида, тако да је потребно водити рачуна о довољној количини цементне суспензије

Пре почетка радова на цементирању се врши чишћење бунара, а затим се убацује доњи чеп, који ће деловати као лимитер. Пумпа за бетон се укључује и почиње пумпање раствора за чепљење, под чијим утицајем се чеп спушта док не дође до „ципеле“ кућишта.

Након пумпања раствора, горњи чеп се поставља и почиње сабијање цементне мешавине док се горњи чеп не наслони на доњи. То ће значити да је решење испунило цео аннулус. Сабијање се врши помоћу вибрационе пресе помоћу пумпе за бетон за пумпање раствора.

Цементирани бунар се остави на миру 36-48 сати да се раствор потпуно стврдне. Ова метода је погодна само за плитке бунаре једнаког облика. Недостатак ове методе је немогућност праћења тренутка када је цементни раствор достигао доњу тачку поравнања бунара.

Двостепени систем пуњења

Ова метода цементирања развијена је за бунаре нафтне индустрије. Због чињенице да захтева употребу озбиљне индустријске опреме (снажна пумпа за бетон), не користи се често у изградњи бунара. Двостепено цементирање се користи у следећим случајевима:

• цементни малтер се веже тако брзо да се цементирање не може завршити у једном циклусу;
• када је потребно изабрати две секције у прстену које су раздвојене значајном раздаљином;
• на великој дубини бунара, када је немогуће извршити радове у једном циклусу.

У другим случајевима, употреба двостепене методе је непрактична због трајања процеса и економских показатеља.

Двостепено цементирање траје дуже, јер друга фаза почиње након што се цементна суспензија прве фазе потпуно стврдне

Принцип двостепеног цементирања заснива се на чињеници да се цемент пумпа у аннулус у две фазе.

Први део цементне суспензије се пуни и пресује. Доњи чеп се спушта, који дејством раствора чеп тоне на дно. Други део раствора се пумпа 12-36 сати након што се први део потпуно стврдне.

У пракси дубоког бушења артешких бунара у присуству упијајућих слојева у горњем делу геолошког пресека иу другим случајевима, користи се двостепено цементирање.

Примена методе манжетне

Ова метода цементирања се користи ако је потребно ојачати само горњи део бунара. У овом случају, почетни задатак ће бити одређивање нивоа до којег ће се извршити цементирање.

Ниво се обележава дуж кућишта уградњом посебне крагне. Доњи део вентила је поуздано заштићен манжетном од продирања раствора за чеп.

Раствор се пумпа на потпуно исти начин као и током једностепеног цементирања. Метода манжетне се користи ако се горњи део бунара налази на песковитим земљиштима, а доњи део на глиновитим земљиштима. Ово је прилично ретко, тако да се овај метод не користи широко.

Процес формирања цементног камена

Процес формирања цементног камена почиње одмах након пумпања раствора за чепљење и траје од 12 до 36 сати. Главни фактори који утичу на трајање стврдњавања раствора до стања цементног камена:

• својства компоненти укључених у раствор;
• тла, материјал омотача;
• хидрогеолошки и климатски услови на локалитету;
• густина убризгавања, исправна имплементација процеса зачепљења.

Током периода очвршћавања, потребно је оставити бунар у мировању. За процену квалитета цементације забрањено је користити каблове, полуге или жице, јер ово може угрозити интегритет насталог цементног камена.

Ако не знате колико је времена потребно да се цементни малтер потпуно стегне, сачекајте три дана и почните са контролним мерењима

Оцена квалитета цементације

Вреди напоменути: упркос чињеници да је процена квалитета цементације водоносних бунара веома важан корак, немогуће га је извршити независно.

За његово извођење потребна је посебна лабораторијска опрема, што је веома ретко чак и међу организацијама које се баве бушењем.

Ако ипак намеравате да процените извршено тампонирање, можете наручити услугу контроле квалитета на један од три начина:

• акустично, засновано на тапкању по зидовима кућишта, уз накнадну обраду добијених података компјутерским програмима;
• радиолошки, при мерењу помоћу радио уређаја;
• термички, заснован на принципу мерења топлоте која се ствара када се цементни малтер стврдне.

Код куће можете користити поједностављену термичку методу мерењем температуре на зидовима бунара. Када се изједначи са температуром околног ваздуха и постане нижа за 0,5-1,5 степени, онда можемо говорити о потпуном очвршћавању. Међутим, чак и након овога, препоручује се сачекати 2-3 дана и тек онда пустити бунар у рад.

Након завршене инспекције, ушће бунара се чисти од остатака цементне суспензије коришћењем баилерс. Затим се врши испитивање цурења пумпањем воде под високим притиском у цев бунара у трајању од 30 минута. Критеријум за непропусност ће бити смањење притиска за приближно 0,3-0,5 МПа. Бунар је сада потпуно спреман за употребу.

Непропусност зачепљења повећава проток бунара, продужава радни век стубова кућишта, штитећи их од корозије, као и сам извор воде

Закључци и користан видео на тему

Снимци у наставку говоре о бушотинама у нафтној и гасној индустрији, али принцип технологије рада је исти као и код водоносних бунара.

Процедура за једностепено цементирање бунара:

Специфичности производње цемента за усне:

Технолошке карактеристике двостепеног цементирања:

Цементирање је сложен процес који захтева употребу специјализоване опреме. Међутим, то не значи да је немогуће то учинити сами. Одабиром и правилном припремом раствора за фугирање, користећи минимални сет јединица, лако ћете сами обавити посао.

У сваком случају, рад бунара без јачања бурета цементом неће трајати дуго, а трошкови бушење новог извора воде неће бити ништа мање.

Ако након проучавања материјала и даље имате питања о томе како правилно цементирати бунар након бушења, или имате драгоцено знање о овом питању, оставите своје коментаре у блоку испод.