Methoden en technologieën voor het cementeren van putten: hoe cementslurry te bereiden en te gieten

Na het boren van een put in losse zandgronden begint een fase gericht op het versterken van de mantelbuizen.Tegelijkertijd moet de stam worden beschermd tegen schade, agressieve effecten van grondwater, corrosie en andere negatieve verschijnselen. We hebben het over een proces zoals het cementeren van putten.

Zelf cementeerwerkzaamheden uitvoeren is best lastig, maar het is wel mogelijk als je kennis hebt van de technologieën voor het uitvoeren van het evenement. Wij vertellen u waarom u moet cementeren en waar u op moet letten bij het uitvoeren van de werkzaamheden. Voor de duidelijkheid bevat het materiaal thematische foto's en video's.

Waarom een ​​put cementeren?

Het cementeren van een put is een proces dat onmiddellijk na voltooiing volgt boorwerkzaamheden. De cementeerprocedure bestaat uit het inbrengen van een cementoplossing in de ringvormige of annulus (als de mantelbuis in een bredere polyethyleenbuis wordt geplaatst), die na verloop van tijd uithardt en een monolithische boorput vormt.

De cementmortel wordt in dit geval “pluggen” genoemd, en het proces zelf wordt “pluggen” genoemd. Een complex technisch proces dat putcementtechnologie wordt genoemd, vereist bepaalde kennis en speciale apparatuur.

In de meeste gevallen kunnen waterbronnen met uw eigen handen worden aangesloten, wat veel goedkoper is dan het inhuren van specialisten.

Het cementeren van putten is een reeks maatregelen gericht op het versterken van de ring en de behuizing tegen destructieve zijdelingse druk van rotsen en de effecten van grondwater

Correct uitgevoerde afsluiting van waterputten draagt ​​bij aan:

• het waarborgen van de sterkte van de putstructuur;
• het beschermen van de put tegen grond- en oppervlaktewater;
• het versterken van de mantelbuis en het beschermen ervan tegen corrosie;
• het verlengen van de levensduur van de waterbron;
• eliminatie van grote poriën, holtes en gaten waardoor ongewenste deeltjes de watervoerende laag kunnen binnendringen;
• verplaatsing van boorspoeling door cement, indien dit bij het boren is gebruikt.

De kwaliteit van het geproduceerde water en de operationele kenmerken van de put zullen afhangen van hoe goed het cementeren wordt uitgevoerd. Er wordt ook gecementeerd voor verlaten putten die niet meer in bedrijf zullen zijn.

Stadia van het cementeren van een waterbron

Het gehele cementeerproces bestaat uit verschillende fasen, die elk hun eigen nuances hebben:

1. Bereiding van cementslurry om de annulus te vullen.
2. Levering van voorbereid cement aan de put.
3. Injecteren van cementslurry in de annulus.
4. De periode van verharding van de cementmortel.
5. Controle van de kwaliteit van het cementeren.

Elke fase vereist het gebruik van bepaald gereedschap en speciale uitrusting. Het is beter om vóór aanvang van de voegwerkzaamheden berekeningen te maken van de benodigde materialen, omdat Het verstoppingsproces moet continu duren en als u bijvoorbeeld niet voldoende cementmortel heeft, heeft dit een zeer negatieve invloed op de kwaliteit van het cementeren. Laten we de belangrijkste fasen in meer detail bekijken.

In zeldzame gevallen vereisen aquiferputten geen cementering; we hebben het over putten waarvan de volledige diepte in dichte kleigronden loopt

Fase nr. 1 - voorbereiding van apparatuur

Alle werkzaamheden aan het cementeren van watervoerende lagen moeten strikt in overeenstemming met de technische vereisten worden uitgevoerd, waarvan overtreding zal leiden tot cementeren van slechte kwaliteit.

Wanneer u begint met het dichten van een put, moet u weten dat dit een onomkeerbaar proces is; het is onmogelijk om iets te corrigeren nadat de oplossing in de annulus van de put is gebracht. Daarom moet het voorbereidende werk, namelijk het voorbereiden van een oplossing voor cementeren en de keuze van apparatuur, moeten zo verantwoord mogelijk worden aangepakt!

De eenvoudigste en meest effectieve manier is om apparatuur op een voertuigplatform te huren. Zo'n complex zal een cementoplossing kunnen bereiden en deze onder druk in een put kunnen pompen, terwijl de energiebron voor het bedienen van de apparatuur een krachtige automotor is.

Als het gebruik van eenheden op basis van een speciaal voertuig niet mogelijk is, heeft u het volgende nodig:

• mixer voor het bereiden van cementmortel;
• een hogedrukpomp die oplossing naar de put pompt;
• cementeerkop voor het pompen van de oplossing in de put;
• vulpluggen (de hoeveelheid is afhankelijk van de cementeermethode);
• diverse kleine apparatuur (slangen, maatbekers).

Veel experts raden aan om als slang een flexibele brandslang te gebruiken in plaats van traditionele HDPE-buizen met een diameter van 32 cm. Het is vlak en past perfect in de interpipe-ruimte, waardoor een efficiënte oplossing wordt gegarandeerd.

Apparatuur voor het cementeren van putten is groot van formaat en vereist een krachtige energiebron, zoals een compressor, generator en ononderbroken toegang tot het elektriciteitsnet.

Fase nr. 2 - voorbereiding van de oplossing

De cementslurry voor het cementeren van een put moet aan een aantal eisen voldoen en beschikt over:

• hoge kleefeigenschappen met elk type oppervlak;
• hoge sterkte na verharding, weerstand tegen mechanische belasting;
• plasticiteit en goede vloeibaarheid om alle scheuren en holtes op te vullen;
• chemische neutraliteit met betrekking tot aangestampte grondlagen;
• weerstand tegen erosie door grondwater;
• geen krimp tijdens het uitharden.

Ook moet de oplossing een zodanige consistentie hebben dat deze gemakkelijk in de put kan worden afgeleverd en kan worden geïnjecteerd. De oplossing moet gemakkelijk van de apparatuur kunnen worden afgewassen, niet chemisch agressief zijn en een minimale verliescoëfficiënt hebben tijdens transport naar de put.

De gebruikte voegoplossing moet een voldoende vloeibare structuur hebben om met injectieapparatuur te kunnen verpompen en tegelijkertijd hoge sterkte-eigenschappen hebben

Het proces van het bereiden van cementmortel voor tamponeren bestaat uit het gelijkmatig mengen van de componenten die deel uitmaken van de samenstelling, gevolgd door het gieten van water met speciale additieven die er eerder in zijn opgelost.

De eenvoudigste oplossingen die u zelf kunt voorbereiden zijn:

1. Portlandcement + kwartszand (1:1) + speciale additieven en water tot de gewenste consistentie is verkregen. Deze oplossing heeft een lage dichtheid en de bereiding ervan is moeilijk, omdat het zand in de samenstelling slaat vaak neer en het gebruik van de oplossing wordt onmogelijk.
2. Portlandcement + bariet (1,1:1) + speciale additieven en water. Het nadeel van deze oplossing is de lage sterkte.
3. Portlandcement + vulmiddel. Als vulstoffen worden asbest (op zandgronden) en vezelmaterialen gebruikt.

Om het cementmengsel te bereiden, kunt u het beste Portland-cementcement gebruiken, een soort cement op silicaatbasis.

Dergelijk cement is natuurlijk duurder dan gewoon Portland-cement, maar de sterkte-eigenschappen zijn veel hoger dan die van gewoon cement. Bariet is een zwaar mineraal dat de dichtheid van de oplossing verhoogt. Je kunt bariet kopen bij een ijzerhandel die bouwmaterialen in bulk verkoopt.

Met speciale additieven in cementoplossingen worden verschillende stoffen bedoeld die de oplossing speciale eigenschappen geven.

Deze omvatten:

• versnellers instellen cement (calciumchloride, natriumcarbonaat, potas), gebruikt als cementering plaatsvindt bij temperaturen onder +5 graden;
• vertragers, gebruikt om snelle verharding te voorkomen (dit zijn calcium- of natriumchloriden, natriumnitriet, enz.);
• weekmakers om een ​​optimale viscositeit te verkrijgen (polymeermodificatoren);
• vorstbestendige additieven (organosiliciumverbindingen gekoppeld aan weekmakers);
• droogmiddel additieven (stoffen verkregen uit verbindingen die behoren tot de groepen suiker, citroenzuur, wijnsteenzuur en tetraoxyadipinezuur), enz.

Speciale additieven worden in water gemengd, dat vervolgens wordt gebruikt om cementslurry te bereiden. De oplossing wordt gemengd met behulp van speciale machines - mixers. Soms is handmatig kneden toegestaan, maar het vereist enige vaardigheid en veel arbeid.

De cementsteen die wordt gevormd tijdens het uitharden van Portland-cement heeft hoge sterkte-eigenschappen en is bestand tegen belastingen, mechanische en fysieke belasting.

Fase nr. 3 - oplossing in de put gieten

De belangrijkste methoden voor het cementeren van putten zijn:

• continu of enkelvoudig;
• tweetraps;
• manchet;
• het tegenovergestelde.

Alle methoden voor het cementeren van waterputten zijn gebaseerd op één principe: cementslurry in de ring pompen. Tegelijkertijd hangt de keuze van de cementeringstechnologie af van specifieke omstandigheden: bodemtype, putdiepte, materiaal van de mantelbuis, klimatologische en hydrogeologische omstandigheden in het gebied.

De geselecteerde technologie voor het afsluiten van waterputten moet zorgen voor:

• het vullen van het gehele putgedeelte met oplossing tot de volledige diepte;
• verdring de spoelvloeistof (indien aanwezig) volledig;
• creatie van cementsteen met hoge sterkte, bestand tegen fysieke, mechanische en chemische invloeden;
• hoge mate van hechting aan de grondwanden van de put en mantelbuizen.

Voor diepe putten wordt segmentaal cementeren gebruikt, d.w.z. Niet het hele putgedeelte wordt in één keer gecementeerd, maar alleen de afzonderlijke segmenten.

Dit proces is zeer complex en de praktijk leert dat het vrijwel onmogelijk is om het zelf te doen. Daarom zullen we de technologie van een- en tweetraps- en sleeve-cementeren nader bekijken.

Eenfasig of continu cementeren

Deze methode wordt meestal gebruikt voor het cementeren van binnenlandse watervoerende putten. Tijdens de implementatie wordt de cementeeroplossing in de annulus gepompt.

De oplossing wordt onder druk gepompt met behulp van apparatuur die op het platform van een speciaal voertuig of permanent in de buurt van de put is geïnstalleerd. De cementeeroplossing beweegt onder zijn eigen gewicht naar de basisschoen van de behuizing en vult alle ringvormige holtes.

Eenfasige cementeerwerkzaamheden worden zonder onderbrekingen in één cyclus uitgevoerd, dus het is noodzakelijk om voor voldoende cementslurry te zorgen

Voordat met cementwerkzaamheden wordt begonnen, wordt dit uitgevoerd goed schoonmakenen vervolgens wordt een onderste plug geplaatst, die als begrenzer zal fungeren. De betonpomp wordt ingeschakeld en het pompen van de verstoppingsoplossing begint, onder invloed waarvan de plug wordt neergelaten totdat deze de "schoen" van de behuizing bereikt.

Na het verpompen van de oplossing wordt de bovenste plug geïnstalleerd en begint de verdichting van het cementmengsel totdat de bovenste plug tegen de onderste rust. Dit betekent dat de oplossing de gehele annulus heeft gevuld. Het verdichten wordt uitgevoerd met behulp van een trilpers en een betonpomp om de oplossing te pompen.

De gecementeerde put wordt 36-48 uur met rust gelaten zodat de oplossing volledig uithardt. Deze methode is alleen geschikt voor ondiepe, gelijkmatig gevormde putten. Het nadeel van deze methode is het onvermogen om het moment te volgen waarop de cementslurry het onderste punt van de putuitlijning bereikte.

Tweetraps vulsysteem

Deze cementeermethode is ontwikkeld voor putten in de olie-industrie. Vanwege het feit dat er serieuze industriële apparatuur voor nodig is (een krachtige betonpomp), wordt het niet vaak gebruikt bij de putbouw. In de volgende gevallen wordt cementeren in twee fasen gebruikt:

• de cementmortel hardt zo snel uit dat het cementeren niet in één cyclus kan worden voltooid;
• wanneer het nodig is om twee secties in de ring te selecteren die door een aanzienlijke afstand van elkaar zijn gescheiden;
• op grote diepte van de put, wanneer het onmogelijk is om in één cyclus te werken.

In andere gevallen is het gebruik van een tweefasenmethode onpraktisch vanwege de duur van het proces en de economische indicatoren.

Het cementeren in twee fasen duurt langer, omdat de tweede fase begint nadat de cementslurry van de eerste fase volledig is uitgehard

Het principe van tweetrapscementeren is gebaseerd op het feit dat cement in twee fasen in de annulus wordt gepompt.

Het eerste deel cementslurry wordt geladen en geperst. De onderste plug wordt neergelaten, waardoor de plug door de werking van de oplossing naar de bodem zakt. Het tweede deel van de oplossing wordt 12-36 uur gepompt nadat het eerste deel volledig is uitgehard.

In de praktijk van het diep boren van artesische putten in de aanwezigheid van absorberende lagen in het bovenste deel van het geologische gedeelte en in andere gevallen wordt cementeren in twee fasen gebruikt

Toepassing van de manchetmethode

Deze cementeermethode wordt gebruikt als alleen het bovenste deel van de put versterkt moet worden. In dit geval zal de eerste taak zijn om het niveau te bepalen waarop het cementeren zal worden uitgevoerd.

Het niveau wordt langs de behuizing gemarkeerd door een speciale kraag te installeren. Het onderste deel van de klep wordt betrouwbaar beschermd door een manchet tegen het binnendringen van de verstoppingsoplossing.

De oplossing wordt op precies dezelfde manier gepompt als bij het cementeren in één fase. De manchetmethode wordt gebruikt als het bovenste deel van de put zich op zandgronden bevindt en het onderste deel zich op kleigronden bevindt. Dit is vrij zeldzaam, dus deze methode wordt niet veel gebruikt.

Het proces van vorming van cementsteen

Het proces van cementsteenvorming begint onmiddellijk na het verpompen van de verstoppingsoplossing en duurt 12 tot 36 uur. De belangrijkste factoren die van invloed zijn op de duur van het uitharden van de oplossing tot de toestand van cementsteen:

• eigenschappen van de componenten in de oplossing;
• bodems, omhulselmateriaal;
• hydrogeologische en klimatologische omstandigheden op de locatie;
• injectiedichtheid, correcte implementatie van het plugproces.

Tijdens de verhardingsperiode is het noodzakelijk om de put met rust te laten. Het is verboden kabels, koevoeten of draden te gebruiken om de kwaliteit van de cementering te beoordelen, omdat dit kan de integriteit van de resulterende cementsteen in gevaar brengen.

Als u niet weet hoe lang het duurt voordat de cementmortel volledig is uitgehard, wacht dan drie dagen en begin met het uitvoeren van controlemetingen

Beoordeling van de cementkwaliteit

Het is vermeldenswaard: ondanks het feit dat het beoordelen van de kwaliteit van het cementeren van aquiferputten een zeer belangrijke stap is, is het onmogelijk om deze onafhankelijk uit te voeren.

Om dit uit te voeren is speciale laboratoriumapparatuur vereist, wat zeer zeldzaam is, zelfs bij organisaties die betrokken zijn bij het boren.

Als u nog steeds van plan bent het uitgevoerde tamponeren te evalueren, kunt u op drie manieren een kwaliteitscontroleservice bestellen:

• akoestisch, gebaseerd op het tikken op de wanden van de behuizing, met daaropvolgende verwerking van de verkregen gegevens door computerprogramma's;
• radiologisch, bij meting met behulp van radioapparatuur;
• thermisch, gebaseerd op het principe van het meten van de warmte die wordt gegenereerd wanneer de cementmortel uithardt.

Thuis kunt u een vereenvoudigde thermische methode gebruiken door de temperatuur aan de wanden van de put te meten. Wanneer deze gelijk wordt aan de omgevingsluchttemperatuur en 0,5-1,5 graden lager wordt, kunnen we spreken van volledige verharding. Maar ook daarna wordt aanbevolen om 2-3 dagen te wachten en pas daarna de put in gebruik te nemen.

Na voltooiing van de inspectie wordt de putmond ontdaan van cementslurrieresten met behulp van hoosvaten. Vervolgens wordt een lektest uitgevoerd door gedurende 30 minuten water onder hoge druk in de putleiding te pompen. Het criterium voor dichtheid is een drukverlaging met ongeveer 0,3-0,5 MPa. De put is nu volledig klaar voor gebruik.

De dichtheid van de verstopping verhoogt de stroomsnelheid van de put, verlengt de levensduur van de behuizingskolommen en beschermt ze tegen corrosie, evenals de waterbron zelf

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Onderstaande video's gaan over putten in de olie- en gasindustrie, maar het principe van de werktechnologie is hetzelfde als voor watervoerende putten.

Procedure voor het cementeren van een put in één fase:

Bijzonderheden van de productie van lipcementatie:

Technologische kenmerken van cementeren in twee fasen:

Cementeren is een complex proces dat het gebruik van gespecialiseerde apparatuur vereist. Dit betekent echter niet dat het onmogelijk is om het zelf te doen. Door de voegoplossing te kiezen en correct voor te bereiden, met behulp van een minimaal aantal eenheden, kunt u de klus gemakkelijk zelf klaren.

Hoe dan ook, de exploitatie van een put zonder het vat met cement te versterken zal niet lang duren, evenals de kosten het boren van een nieuwe waterbron zal niet minder zijn.

Als u na het bestuderen van het materiaal nog vragen heeft over het correct cementeren van een put na het boren, of als u waardevolle kennis over dit onderwerp heeft, laat dan uw opmerkingen achter in het onderstaande blok.