A kutak cementálásának módszerei és technológiái: a cementiszap elkészítése és öntése

A laza homokos talajban lévő kút fúrása után megkezdődik egy szakasz, amelynek célja a burkolat csövek megerősítése.Ugyanakkor a törzset védeni kell a sérülésektől, a talajvíz agresszív hatásaitól, a korróziótól és más negatív jelenségektől. Olyan folyamatról beszélünk, mint a kutak cementálása.

Önálló betonozási munkák elvégzése meglehetősen nehézkes, de lehetséges, ha ismeri a rendezvény lebonyolítási technológiáját. Elmondjuk, miért kell cementezést végezni, és mire kell figyelni a munkavégzés során. Az áttekinthetőség kedvéért az anyag tematikus fotókat és videókat tartalmaz.

Miért cementál egy kutat?

A kút cementálása egy olyan folyamat, amely közvetlenül a befejezés után következik fúrási műveletek. A cementálási eljárás abból áll, hogy a gyűrűs vagy gyűrűs nyílásba cementoldatot vezetnek (ha a burkolócsövet szélesebb polietilén csőbe helyezik), amely idővel megkeményedik, és monolit fúrólyukat képez.

A cementhabarcsot ebben az esetben „dugózásnak”, magát a folyamatot pedig „dugulásnak” nevezik. A kútbetonozási technológiának nevezett összetett mérnöki folyamat bizonyos ismereteket és speciális felszerelést igényel.

A legtöbb esetben a vízforrásokat saját kezűleg is be lehet dugni, ami sokkal olcsóbb, mint szakembert bérelni.

A kút cementálása olyan intézkedések összessége, amelyek célja a gyűrű és a burkolat megerősítése a kőzetek romboló oldalirányú nyomása és a talajvíz hatása miatt.

A vízkutak helyesen elvégzett eltömítése hozzájárul:

• a kútszerkezet szilárdságának biztosítása;
• a kút védelme a felszín alatti és felszíni vizektől;
• a házcső megerősítése és a korrózió elleni védelme;
• a vízforrás élettartamának növelése;
• nagy pórusok, üregek, rések megszüntetése, amelyeken keresztül a nem kívánt részecskék bejuthatnak a víztartó rétegbe;
• a fúróiszap cement általi kiszorítása, ha az előbbit a fúrás során használták.

A megtermelt víz minősége és a kút működési jellemzői attól függnek, hogy milyen jól történik a cementálás. A már nem üzemelő, felhagyott kutak cementezését is elvégzik.

A vízforrás cementálásának szakaszai

A teljes cementálási folyamat több szakaszból áll, amelyek mindegyikének megvannak a maga árnyalatai:

1. Cementiszap készítése a gyűrű kitöltésére.
2. Az előkészített cement szállítása a kútba.
3. Cementiszap befecskendezése a gyűrűbe.
4. A cementhabarcs keményedésének időszaka.
5. A cementálás minőségének ellenőrzése.

Minden szakaszhoz bizonyos eszközök és speciális felszerelések szükségesek. Jobb a szükséges anyagokkal kapcsolatos számításokat a fugázási munkák megkezdése előtt elvégezni, mert A dugulási folyamatnak folyamatosan kell tartania, és ha például nincs elegendő cementhabarcs, ez a legrosszabb mértékben befolyásolja a cementálás minőségét. Nézzük meg részletesebben a legfontosabb szakaszokat.

Ritka esetekben a víztartó kutak nem igényelnek cementálást, olyan kutakról beszélünk, amelyek teljes mélysége sűrű agyagos talajban fut.

1. szakasz - felszerelés előkészítése

A víztartó kutak cementálásával kapcsolatos minden munkát szigorúan a műszaki követelményeknek megfelelően kell elvégezni, amelyek megsértése rossz minőségű cementezéshez vezet.

A kút bedugulásának megkezdésekor tudnia kell, hogy ez egy visszafordíthatatlan folyamat, nem lehet semmit korrigálni, miután az oldatot elkezdték a kút gyűrűjébe juttatni, ezért az előkészítő munka, azaz a megoldás elkészítése a cementezést és a felszerelés kiválasztását a lehető legfelelősebben kell megközelíteni!

A legegyszerűbb és leghatékonyabb módja a felszerelés bérlése egy járműplatformon. Egy ilyen komplexum képes lesz cementoldatot készíteni és nyomás alatt egy kútba szivattyúzni, míg a berendezés működtetéséhez szükséges energiaforrás egy erős autómotor.

Ha speciális járművön alapuló egységek használata nem lehetséges, akkor szüksége lesz:

• keverő cementhabarcs készítéséhez;
• nagynyomású szivattyú, amely oldatot pumpál a kútba;
• cementáló fej oldat szivattyúzásához a kútba;
• töltődugók (a mennyiség a cementálási módtól függ);
• különféle kis felszerelések (tömlők, mérőedények).

Tömlőként sok szakértő javasolja a flexibilis tűzoltótömlő használatát a hagyományos, 32 cm átmérőjű HDPE csövek helyett. Lapos és tökéletesen illeszkedik a csőközi térbe, hatékony megoldást biztosítva.

A kutak cementálására szolgáló berendezések nagy méretűek, és erős energiaforrást igényelnek, például kompresszort, generátort és zavartalan hozzáférést az elektromos hálózathoz.

2. szakasz - az oldat elkészítése

A kút cementálására szolgáló cementiszapnak számos követelménynek kell megfelelnie, és rendelkeznie kell:

• kiváló tapadási tulajdonságok bármilyen típusú felülettel;
• nagy szilárdság a keményedés után, ellenáll a mechanikai igénybevételnek;
• plaszticitás és jó folyékonyság az összes repedés és üreg kitöltéséhez;
• kémiai semlegesség a tamponált talajrétegekkel kapcsolatban;
• a talajvíz által okozott erózióval szembeni ellenállás;
• nincs zsugorodás a keményedés során.

Ezenkívül az oldatnak olyan konzisztenciájúnak kell lennie, hogy könnyen a kútba juttatható és befecskendezhető legyen. Az oldatnak könnyen lemoshatónak kell lennie a berendezésről, nem lehet vele szemben kémiailag agresszív, és minimális veszteségi együtthatóval kell rendelkeznie a kútba szállítás során.

Az alkalmazott fugázóoldatnak kellően folyékony szerkezetűnek kell lennie a befecskendező berendezéssel történő szivattyúzáshoz, és ugyanakkor nagy szilárdsági jellemzőkkel kell rendelkeznie.

A cementhabarcs tamponozásra való előkészítésének folyamata az összetételében lévő komponensek egyenletes összekeveréséből áll, majd vizet öntünk bele speciális, korábban feloldott adalékokkal.

A legegyszerűbb megoldások, amelyeket magad is elkészíthetsz:

1. Portlandcement + kvarchomok (1:1) + speciális adalékok és víz a kívánt konzisztencia eléréséig. Ez az oldat kis sűrűségű, elkészítése nehézkes, mert a készítményben lévő homok gyakran kicsapódik, és az oldat felhasználása lehetetlenné válik.
2. Portlandcement + barit (1,1:1) + speciális adalékok és víz. Ennek a megoldásnak a hátránya az alacsony szilárdság.
3. Portlandcement + töltőanyag. Töltőanyagként azbesztet (homokos talajon) és rostos anyagokat használnak.

A cementes keverék elkészítéséhez a legjobb a portlandcement cement, amely egy szilikát alapú cementfajta.

Az ilyen cement természetesen drágább, mint a közönséges portlandcement, de szilárdsági jellemzői sokkal magasabbak, mint a hagyományos cementé. A barit nehéz ásvány, amely növeli az oldat sűrűségét. Baritot vásárolhat egy vaskereskedésben, ahol ömlesztett építőanyagokat árulnak.

A cementkötésű oldatokban lévő speciális adalékok különböző anyagokat jelentenek, amelyek különleges tulajdonságokat adnak az oldatnak.

Ezek tartalmazzák:

• gyorsítók beállítása cement (kalcium-klorid, szóda, hamuzsír), akkor használatos, ha a cementálás +5 fok alatti hőmérsékleten megy végbe;
• késleltetők, a gyors keményedés megelőzésére szolgál (ezek kalcium- vagy nátrium-kloridok, nátrium-nitrit stb.);
• lágyítók optimális viszkozitás elérése érdekében (polimer módosítók);
• fagyálló adalékok (lágyítószerekkel kombinált szerves szilíciumvegyületek);
• szárító adalékok (cukor, citromsav, borkősav és tetraoxi-adipinsav csoportjába tartozó vegyületekből nyert anyagok) stb.

Speciális adalékanyagokat kevernek vízbe, amelyet ezt követően cementiszap készítésére használnak. Az oldatot speciális gépek - keverők - segítségével keverik össze. Néha megengedett a kézi dagasztás, de ez némi szakértelmet és sok munkát igényel.

A portlandcement keményedése során keletkező cementkő nagy szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik, és ellenáll a terheléseknek, a mechanikai és fizikai igénybevételeknek.

3. szakasz - oldat öntése a kútba

A kutak ragasztásának fő módszerei a következők:

• folyamatos vagy egyfokozatú;
• kétlépcsős;
• mandzsetta;
• az ellenkező.

A vízkutak cementálására szolgáló összes módszer egy elven alapul - a cementiszap szivattyúzása a gyűrűbe. Ugyanakkor a cementezési technológia megválasztása az adott körülményektől függ: talajtípus, kútmélység, burkolat csőanyaga, a terület klimatikus és hidrogeológiai adottságai.

A kiválasztott vízkút-dugózási technológiának biztosítania kell:

• a teljes kútszakasz teljes mélységig való feltöltése oldattal;
• teljesen kiszorítja az öblítőfolyadékot (ha van);
• nagy szilárdságú cementkő létrehozása, amely ellenáll a fizikai, mechanikai és kémiai hatásoknak;
• nagy tapadási arány a kút és a burkolatcsövek talajfalához.

Mély kutaknál szegmentális cementezést alkalmaznak, pl. Nem a teljes kútszakasz van becementálva egyszerre, hanem csak az egyes szakaszai.

Ez a folyamat nagyon összetett, és a gyakorlat azt mutatja, hogy szinte lehetetlen saját kezűleg megtenni. Ezért közelebbről megvizsgáljuk az egy- és kétlépcsős, valamint a hüvelyes cementálás technológiáját.

Egylépcsős vagy folyamatos cementezés

Ezt a módszert leggyakrabban háztartási víztartó kutak cementálására használják. Megvalósítása során a cementáló oldatot a gyűrűbe szivattyúzzák.

Az oldatot nyomás alatt szivattyúzzák egy speciális jármű platformjára vagy állandóan a kút közelében felszerelt berendezéssel. A cementáló oldat saját súlya alatt a burkolat alap „cipőjéhez” költözik, kitöltve az összes gyűrű alakú üreget.

Az egylépcsős cementálási munka egy ciklusban, megszakítás nélkül történik, ezért gondoskodni kell megfelelő mennyiségű cementiszapról

A cementezési munkák megkezdése előtt el kell végezni kút tisztítása, majd egy alsó dugót helyezünk be, amely korlátozóként fog működni. Bekapcsoljuk a betonszivattyút, és megkezdődik a dugaszolóoldat szivattyúzása, melynek hatására a dugó leereszkedik, amíg el nem éri a burkolat „cipőjét”.

Az oldat szivattyúzása után a felső dugót felszerelik, és megkezdődik a cementkeverék tömörítése, amíg a felső dugó az alsóhoz nem ütközik. Ez azt jelenti, hogy az oldat kitöltötte a teljes gyűrűt. A tömörítést vibrációs prés segítségével, betonszivattyúval végezzük az oldat szivattyúzására.

A cementezett kutat 36-48 órán keresztül magára kell hagyni, hogy az oldat teljesen megszilárduljon. Ez a módszer csak sekély, egyenletes alakú kutakhoz alkalmas. Ennek a módszernek az a hátránya, hogy nem lehet nyomon követni azt a pillanatot, amikor a cementiszap elérte a kútvonal alsó pontját.

Kétlépcsős töltőrendszer

Ezt a cementezési módszert olajipari kutak számára fejlesztették ki. Tekintettel arra, hogy komoly ipari berendezések (erős betonszivattyú) használatát igényli, a kútépítésben nem gyakran használják. A kétlépcsős cementezést a következő esetekben alkalmazzák:

• a cementhabarcs olyan gyorsan megköt, hogy a cementálást nem lehet egy ciklus alatt befejezni;
• amikor két olyan szakaszt kell kiválasztani a gyűrűben, amelyeket jelentős távolság választ el egymástól;
• a kút nagy mélységében, amikor lehetetlen egy ciklusban munkát végezni.

Más esetekben a kétlépcsős módszer alkalmazása a folyamat időtartama és a gazdasági mutatók miatt nem praktikus.

A kétlépcsős cementálás tovább tart, mivel a második szakasz az első szakasz cementiszapjának teljes megszilárdulása után kezdődik

A kétlépcsős cementálás elve azon a tényen alapul, hogy a cementet két lépésben szivattyúzzák a gyűrűbe.

A cementiszap első részét betöltjük és préseljük. Az alsó dugó leereszkedik, ami az oldat hatására a dugó lesüllyed az aljára. Az oldat második részét 12-36 órával az első rész teljes megszilárdulása után pumpáljuk.

Az artézi kutak mélyfúrásának gyakorlatában a geológiai szelvény felső részén elnyelő rétegek jelenlétében és más esetekben kétlépcsős cementezést alkalmaznak.

A mandzsetta módszer alkalmazása

Ezt a cementezési módszert akkor alkalmazzák, ha csak a kút felső részét kell megerősíteni. Ebben az esetben a kezdeti feladat az lesz, hogy meghatározzák a cementezés szintjét.

A szintet a burkolat mentén egy speciális gallér felszerelésével jelöljük meg. A szelep alsó részét egy mandzsetta megbízhatóan védi a dugaszoló oldat behatolásától.

Az oldat szivattyúzása pontosan ugyanúgy történik, mint az egylépcsős cementáláskor. A mandzsetta módszert akkor alkalmazzák, ha a kút felső része homokos talajon, az alsó része pedig agyagos talajon található. Ez meglehetősen ritka, ezért ezt a módszert nem használják széles körben.

A cementkő képződésének folyamata

A cementkőképződés folyamata közvetlenül a dugaszolóoldat szivattyúzása után kezdődik, és 12-36 óráig tart. A fő tényezők, amelyek befolyásolják az oldat keményedési idejét a cementkő állapotához:

• az oldatban lévő komponensek tulajdonságai;
• talajok, burkolóanyag;
• a telephely hidrogeológiai és éghajlati viszonyai;
• befecskendezési sűrűség, a dugulási folyamat helyes végrehajtása.

A keményedés ideje alatt a kutat nyugalomban kell hagyni. Tilos kábelt, feszítővasat, drótot használni a cementálás minőségének felmérésére, mert ez veszélyeztetheti a keletkező cementkő épségét.

Ha nem tudja, mennyi ideig tart a cementhabarcs teljes megkötése, várjon három napot, és kezdje el a kontroll méréseket

Cementezés minőségi értékelése

Érdemes megjegyezni: annak ellenére, hogy a víztartó kutak cementálásának minőségének felmérése nagyon fontos lépés, lehetetlen önállóan elvégezni.

Elvégzéséhez speciális laboratóriumi berendezésekre van szükség, ami még a fúrással foglalkozó szervezetek körében is nagyon ritka.

Ha továbbra is értékelni kívánja az elvégzett tamponozást, háromféleképpen rendelhet minőség-ellenőrzési szolgáltatást:

• akusztikus, a burkolat falainak megkopogtatásán alapuló, a kapott adatok számítógépes programok általi utólagos feldolgozásával;
• radiológiai, rádiókészülékkel történő méréskor;
• termikus, amely a cementhabarcs megkeményedésekor keletkező hő mérésének elvén alapul.

Otthon egyszerűsített termikus módszert alkalmazhat, ha megméri a hőmérsékletet a kút falainál. Amikor a környező levegő hőmérsékletével egyenlővé válik és 0,5-1,5 fokkal alacsonyabb lesz, akkor teljes kikeményedésről beszélhetünk. Azonban ez után is ajánlatos 2-3 napot várni, és csak ezután helyezzük üzembe a kutat.

Az ellenőrzés befejezése után a kútfejet megtisztítják a cementiszap maradványoktól óvadékok. Ezután szivárgási próbát kell végezni úgy, hogy 30 percig nagy nyomás alatt vizet pumpálnak a kútcsőbe. A tömítettség kritériuma a nyomás körülbelül 0,3-0,5 MPa-os csökkenése. A kút most teljesen készen áll a használatra.

A dugulás tömítettsége növeli a kút áramlási sebességét, megnöveli a burkolatoszlopok élettartamát, védi őket a korróziótól, valamint magát a vízforrást

Következtetések és hasznos videó a témában

Az alábbi videók az olaj- és gázipari kutakról szólnak, de a munkatechnológia elve megegyezik a vízhordó kutakéval.

Egylépcsős kútcementálási eljárás:

Az ajakcementálás gyártásának sajátosságai:

A kétlépcsős cementálás technológiai jellemzői:

A cementezés összetett folyamat, amely speciális berendezések használatát igényli. Ez azonban nem jelenti azt, hogy lehetetlen egyedül megtenni. A fugázási megoldás megválasztásával és megfelelő elkészítésével, minimális egységkészlet felhasználásával Ön könnyedén elvégezheti a munkát.

Mindenesetre a kút működése a hordó cementtel történő megerősítése nélkül nem tart sokáig, és a költségek új vízforrás fúrása nem lesz kevesebb.

Ha az anyag tanulmányozása után továbbra is kérdései vannak a fúrás utáni kút megfelelő cementálásával kapcsolatban, vagy értékes ismeretekkel rendelkezik erről a kérdésről, kérjük, hagyja meg észrevételeit az alábbi blokkban.