Metoder og teknologier for sementering av brønner: hvordan tilberede og helle sementoppslemming

Etter å ha boret en brønn i løs sandholdig jord, begynner et trinn med sikte på å forsterke foringsrørene.Samtidig bør stammen beskyttes mot skader, aggressive effekter av grunnvann, korrosjon og andre negative fenomener. Vi snakker om en prosess som å sementere brønner.

Å utføre sementeringsarbeid på egenhånd er ganske vanskelig, men det er mulig hvis du har kunnskap om teknologiene for å gjennomføre arrangementet. Vi vil fortelle deg hvorfor du må utføre sementering og hva du må være oppmerksom på når du utfører arbeid. For klarhetens skyld inneholder materialet tematiske bilder og videoer.

Hvorfor sementere en brønn?

Brønnsementering er en prosess som følger umiddelbart etter ferdigstillelse boreoperasjoner. Sementeringsprosedyren består i å introdusere en sementløsning i ringformen eller ringrommet (hvis foringsrøret er plassert i et bredere polyetylenrør), som herder over tid, og danner et monolittisk brønnhull.

Sementmørtelen i dette tilfellet kalles "plugging", og selve prosessen kalles "plugging". En kompleks ingeniørprosess kalt brønnsementeringsteknologi krever viss kunnskap og spesialutstyr.

I de fleste tilfeller kan vannkilder plugges med egne hender, noe som er mye billigere enn å ansette spesialister.

Brønnsementering er et sett med tiltak rettet mot å styrke ringrommet og foringsrøret fra ødeleggende sidetrykk fra bergarter og effekten av grunnvann

Riktig utført plugging av vannbrønner bidrar til:

• å sikre styrken til brønnstrukturen;
• beskytte brønnen mot grunn- og overflatevann;
• å styrke foringsrøret og beskytte det mot korrosjon;
• øke levetiden til vannkilden;
• eliminering av store porer, hulrom, hull gjennom hvilke uønskede partikler kan komme inn i akviferen;
• forskyvning av boreslam med sement, dersom førstnevnte ble brukt under boring.

Kvaliteten på det produserte vannet og brønnens operasjonelle egenskaper vil avhenge av hvor godt sementering er utført. Det gjennomføres også sementering for nedlagte brønner som ikke lenger skal være i drift.

Stadier av sementering av en vannkilde

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

1. Klargjøring av sementslurry for å fylle ringrommet.
2. Tilførsel av klargjort sement til brønnen.
3. Injeksjon av sementslurry i ringrommet.
4. Perioden for herding av sementmørtelen.
5. Kontroll av kvaliteten på sementering.

Hvert trinn krever bruk av visse verktøy og spesialutstyr. Det er bedre å gjøre beregninger av de nødvendige materialene før start av fugearbeid, fordi Pluggingsprosessen skal pågå kontinuerlig og dersom man for eksempel ikke har nok sementmørtel vil dette påvirke kvaliteten på sementering mest negativt. La oss se på de viktigste stadiene mer detaljert.

I sjeldne tilfeller krever ikke akviferbrønner sementering; vi snakker om brønner hvis hele dybden går i tett leirjord

Trinn nr. 1 - klargjøring av utstyr

Alt arbeid med å sementere akviferbrønner må utføres strengt i samsvar med tekniske krav, hvis brudd vil føre til sementering av dårlig kvalitet.

Når du begynner å plugge en brønn, bør du vite at dette er en irreversibel prosess; det er umulig å korrigere noe etter at løsningen har begynt å tilføres til ringrommet i brønnen, derfor det forberedende arbeidet, nemlig forberedelsen av en løsning for sementering og valg av utstyr, må tilnærmes så ansvarlig som mulig!

Den enkleste og mest effektive måten er å leie utstyr på en kjøretøyplattform. Et slikt kompleks vil være i stand til å forberede en sementløsning og pumpe den inn i en brønn under trykk, mens energikilden for drift av utstyret er en kraftig bilmotor.

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

• mikser for fremstilling av sementmørtel;
• en høytrykkspumpe som pumper løsningen til brønnen;
• sementeringshode for å pumpe løsning inn i brønnen;
• påfyllingsplugger (mengden avhenger av sementeringsmetoden);
• diverse småutstyr (slanger, målebeholdere).

Som 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 passer perfekt inn i mellomrørsrommet, noe som sikrer effektiv tilførsel av løsning.

Utstyr for sementering av brønner er stort i størrelse og krever en kraftig energikilde, som en kompressor, generator og uavbrutt tilgang til strømnettet.

Trinn nr. 2 - klargjøring av løsningen

Sementoppslemmingen for sementering av en brønn må oppfylle en rekke krav og ha:

• høye limegenskaper med overflater av enhver type;
• høy styrke etter herding, motstand mot mekanisk stress;
• plastisitet og god flyt for å fylle alle sprekker og tomrom;
• kjemisk nøytralitet i forhold til tampede jordlag;
• motstand mot erosjon av grunnvann;
• ingen krymping under herding.

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

Fugeløsningen som brukes må ha en tilstrekkelig flytende struktur for pumping med injeksjonsutstyr og samtidig ha høye styrkeegenskaper

Prosessen med å tilberede sementmørtel for tamping består av jevn blanding av komponentene som er inkludert i sammensetningen, etterfulgt av å helle vann i den med spesielle tilsetningsstoffer som tidligere er oppløst i den.

De enkleste løsningene du kan forberede selv er:

1. Portlandsement + kvartssand (1:1) + spesielle tilsetningsstoffer og vann til ønsket konsistens er oppnådd. Denne løsningen har lav tetthet, og dens forberedelse er vanskelig, fordi sanden inkludert i sammensetningen feller ofte ut og bruken av løsningen blir umulig.
2. Portlandsement + baritt (1,1:1) + spesielle tilsetningsstoffer og vann. Ulempen med denne løsningen er dens lave styrke.
3. Portland sement + fyllstoff. Asbest (på sandjord) og fiberholdige materialer brukes som fyllstoffer.

For å tilberede den sementholdige blandingen, er det best å bruke Portland sement sement, som er en type silikatbasert sement.

Slik sement er selvfølgelig dyrere enn vanlig Portland-sement, men dens styrkeegenskaper er mye høyere enn vanlig sement. Baritt er et tungt mineral som øker tettheten til løsningen. Du kan kjøpe barytt i en jernvarehandel som selger bulk byggematerialer.

Med spesielle tilsetningsstoffer som inngår i sementholdige løsninger menes ulike stoffer som gir løsningen spesielle egenskaper.

Disse inkluderer:

• stille inn akseleratorer sement (kalsiumklorid, soda, kalium), brukes hvis sementering skjer ved temperaturer under +5 grader;
• retardere, brukes for å forhindre rask herding (disse er kalsium- eller natriumklorider, natriumnitritt, etc.);
• myknere for å oppnå optimal viskositet (polymermodifikatorer);
• frostbestandige tilsetningsstoffer (organiske silisiumforbindelser kombinert med myknere);
• tørkemiddeltilsetninger (stoffer hentet fra forbindelser som tilhører gruppene sukker, sitronsyre, vinsyre og tetraoksyadipinsyre), etc.

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

Sementsteinen som dannes under herding av portlandsement har høye styrkeegenskaper og tåler belastninger, mekanisk og fysisk påkjenning.

Trinn nr. 3 - hell løsning i brønnen

De viktigste metodene for å sementere brønner er:

• kontinuerlig eller enkelt trinn;
• to-trinns;
• mansjett;
• motsatt.

Alle metoder for sementering av vannbrønner er basert på ett prinsipp - pumping av sementslurry inn i ringrommet. Samtidig avhenger valget av sementeringsteknologi av spesifikke forhold: jordtype, brønndybde, foringsrørmateriale, klimatiske og hydrogeologiske forhold i området.

Den valgte vannbrønnpluggingsteknologien skal sikre:

• fylle hele brønndelen med løsning til full dybde;
• fortreng helt skyllevæsken (hvis noen);
• opprettelse av høyfast sementstein, motstandsdyktig mot fysiske, mekaniske og kjemiske påvirkninger;
• høy adhesjonshastighet til jordveggene i brønnen og foringsrørene.

For dype brønner brukes segmentert sementering, dvs. Ikke hele brønndelen er sementert på en gang, men kun dens enkelte segmenter.

Denne prosessen er svært kompleks og praksis viser at det er nesten umulig å gjøre det selv. Derfor vil vi se nærmere på teknologien for ett- og totrinns og hylsesementering.

Entrinns eller kontinuerlig sementering

Denne metoden brukes oftest for sementering av innenlandske akviferbrønner. Under implementeringen pumpes sementeringsløsningen inn i ringrommet.

Løsningen pumpes under trykk ved hjelp av utstyr som er installert på plattformen til et spesielt kjøretøy eller permanent nær brønnen. Sementeringsløsningen, under sin egen vekt, beveger seg til "basisskoen" på foringsrøret, og fyller alle de ringformede hulrommene.

Ett-trinns sementeringsarbeid utføres i en syklus uten avbrudd, så det er nødvendig å ta vare på en tilstrekkelig mengde sementslurry

Før du starter sementeringsarbeidet, utføres det brønnrengjøring, og så settes en nedre plugg inn, som vil fungere som en begrenser. Betongpumpen slås på og pumpingen av pluggeløsningen begynner, under påvirkning av hvilken pluggen senkes til den når "skoen" til foringsrøret.

Etter pumping av løsningen installeres den øvre pluggen og komprimering av sementblandingen begynner til den øvre pluggen hviler mot den nedre. Dette vil bety at løsningen har fylt hele ringrommet. Komprimering utføres ved hjelp av en vibrerende presse med en betongpumpe for å pumpe løsningen.

Den sementerte brønnen får stå i fred i 36-48 timer for at løsningen skal stivne fullstendig. Denne metoden er kun egnet for grunne, jevnt formede brønner. Ulempen med denne metoden er manglende evne til å spore øyeblikket da sementoppslemmingen nådde bunnpunktet av brønnopprettingen.

To-trinns fyllingssystem

Denne sementeringsmetoden ble utviklet for oljebrønner. På grunn av det faktum at det krever bruk av seriøst industrielt utstyr (en kraftig betongpumpe), brukes den ikke ofte i brønnkonstruksjon. To-trinns sementering brukes i følgende tilfeller:

• sementmørtelen stivner så raskt at sementering ikke kan fullføres i én syklus;
• når det er nødvendig å velge to seksjoner i ringrommet som er atskilt med en betydelig avstand;
• på stor dybde av brønnen, når det er umulig å utføre arbeid i en syklus.

I andre tilfeller er bruken av en to-trinns metode upraktisk på grunn av prosessens varighet og økonomiske indikatorer.

To-trinns sementering tar lengre tid, siden det andre trinnet begynner etter at sementoppslemmingen i det første trinnet er fullstendig herdet

Prinsippet om to-trinns sementering er basert på at sement pumpes inn i ringrommet i to trinn.

Den første delen av sementslurryen fylles og presses. Bunnpluggen senkes, som ved virkningen av løsningen synker til bunnen. Den andre delen av løsningen pumpes 12-36 timer etter at den første delen er fullstendig herdet.

I praksis med dypboring av artesiske brønner i nærvær av absorberende lag i den øvre delen av den geologiske seksjonen og i andre tilfeller brukes totrinns sementering

Påføring av mansjettmetoden

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

Nivået er markert langs foringsrøret ved å installere en spesiell krage. Den nedre delen av ventilen er pålitelig beskyttet av en mansjett mot penetrering av pluggeløsningen.

Løsningen pumpes på nøyaktig samme måte som ved ett-trinns sementering. Mansjettmetoden brukes hvis den øvre delen av brønnen er plassert på sandjord, og den nedre delen ligger på leirholdig jord. Dette er ganske sjeldent, så denne metoden er ikke mye brukt.

Prosessen med dannelse av sementstein

Prosessen med sementsteindannelse begynner umiddelbart etter pumping av pluggløsningen og varer fra 12 til 36 timer. De viktigste faktorene som påvirker varigheten av herding av løsningen til tilstanden til sementstein:

• egenskapene til komponentene som er inkludert i løsningen;
• jord, foringsrør materiale;
• hydrogeologiske og klimatiske forhold på stedet;
• injeksjonstetthet, korrekt implementering av pluggeprosessen.

I løpet av herdeperioden er det nødvendig å la brønnen hvile. Det er forbudt å bruke kabler, brekkjern eller ledninger for å vurdere kvaliteten på sementering, fordi dette kan kompromittere integriteten til den resulterende sementsteinen.

Hvis du ikke vet hvor lang tid det tar før sementmørtelen har stivnet helt, vent tre dager og begynn å ta kontrollmålinger

Sementeringskvalitetsvurdering

Det er verdt å merke seg: til tross for at vurdering av kvaliteten på sementering av akviferbrønner er et veldig viktig skritt, er det umulig å utføre det uavhengig.

For å utføre det kreves spesielt laboratorieutstyr, noe som er svært sjeldent selv blant organisasjoner som er involvert i boring.

Hvis du fortsatt har tenkt å evaluere tampingen som er utført, kan du bestille en kvalitetskontrolltjeneste på en av tre måter:

• akustisk, basert på å tappe veggene i foringsrøret, med påfølgende behandling av de innhentede dataene ved hjelp av dataprogrammer;
• radiologisk, ved måling ved hjelp av radioenheter;
• termisk, basert på prinsippet om å måle varmen som genereres når sementmørtelen herder.

Hjemme kan du bruke en forenklet termisk metode ved å måle temperaturen ved brønnens vegger. Når den blir lik lufttemperaturen rundt og blir 0,5-1,5 grader lavere, da kan vi snakke om fullstendig herding. Men selv etter dette anbefales det å vente 2-3 dager og først deretter sette brønnen i drift.

Etter fullført inspeksjon renses brønnhodet for sementoppslemmingsrester ved hjelp av bailere. Deretter utføres en lekkasjetest ved å pumpe vann under høyt trykk inn i brønnrøret i 30 minutter. Kriteriet for tetthet vil være en trykkreduksjon med ca 0,3-0,5 MPa. Brønnen er nå helt klar til bruk.

Tettheten av plugging øker strømningshastigheten til brønnen, øker levetiden til foringsrørsøyler, beskytter dem mot korrosjon, så vel som selve vannkilden

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Videoene nedenfor handler om brønner i olje- og gassindustrien, men prinsippet for arbeidsteknologien er det samme som for vannførende brønner.

Prosedyre for ett-trinns brønnsementering:

Spesifikasjoner for produksjon av leppesementering:

Teknologiske egenskaper ved totrinns sementering:

Sementering er en kompleks prosess som krever bruk av spesialutstyr. Dette betyr imidlertid ikke at det er umulig å gjøre det selv. Ved å velge og tilberede fugeløsningen riktig, ved å bruke et minimumssett med enheter, kan du enkelt håndtere jobben selv.

I alle fall vil driften av en brønn uten å styrke fatet med sement ikke vare lenge, og kostnadene boring av ny vannkilde blir ikke mindre.

Hvis du, etter å ha studert materialet, fortsatt har spørsmål om hvordan du skal sementere en brønn riktig etter boring, eller du har verdifull kunnskap om dette problemet, vennligst legg igjen kommentarer i blokken nedenfor.