Cementowanie: cele i metody
W artykule postaramy się dowiedzieć, dlaczego i za pomocą jakich metod wykonuje się cementowanie. Zgodzimy się od razu: będziemy uważnie rozważyć względnie wąski obszar - wiercenie w poszukiwaniu wody.
Przemysł naftowy i gazowy ma swoją własną specyfikę, którą częściowo dotkniemy.

Dlaczego to się dzieje?
Główne przyczyny cementowania studni to:
- Cementowanie poprawia ogólną wytrzymałość strukturalną.. Obudowa utrzymuje ściany odwiertu; jednakże, gdy ziemia porusza się, powstałe siły mogą być zbyt duże dla wytrzymałości ścian. Jeśli obudowa zostanie wzmocniona przez cementowanie - szanse na zniszczenie odwiertu są znacznie zmniejszone.
- Cementowanie tworzy warstwę ochronną, zapobiega erozji rury przez wodę gruntową i korozję stalowej rury.
- Wreszcie ostatnia i najważniejsza rzecz. Na różnych poziomach gleby występują różne warstwy wodonośne. Co robi studnia? Łączy je.
W rezultacie miesza się wodę na różnych poziomach. Dreny z szamb i zbiorników septycznych wraz z deszczówką wpadają do wody artezyjskiej z głębokich warstw; Tak, i po prostu łącząc warstwę wodonośną z piaszczystą i piaszczystą piaszczystą ziemią, kanał kompresji może prowadzić do tego, że woda zaczyna wnikać w piasek. (Zobacz także artykuł Jak dobrze i jakościowo wyposażyć.)
Dobrze cementowanie ma za zadanie utrudnić ten proces. Tworzy głuchy korek wokół obudowy, uszczelkę, która zapobiega migracji wody pomiędzy poziomami.
Uwaga: dobrze cementowanie i cementowanie nie są synonimami, ponieważ łatwo je rozwiązać podobnym dźwiękiem słów.
Cementowanie lub tamponowanie - to eliminacja studni, jej napełnianie roztworem (zwykle pod ciśnieniem).
Celem jest ponowne oddzielenie warstw wodonośnych o różnych poziomach gruntu.

Jak to się robi?
Materiały
Ogólnie rzecz biorąc, rozwiązania stosowane do cementowania dobrze są podzielone według kilku kryteriów.
- Dobra temperatura. Im głębsza studnia, tym wyższa temperatura i tym szybciej roztwór wysycha. Cementy są podzielone na zimne (do 40 C) odwierty; gorące w temperaturach do 75 ° C i głębokie w temperaturach do 120 ° C. Pierwsze utwardzają się w tych samych warunkach znacznie szybciej. Oczywiście, podczas wiercenia w wodzie, dwie ostatnie opcje są nieistotne. Studnie po prostu nie osiągają głębokości w takich temperaturach.
- Suplementy. Używany cement z piaskiem kwarcowym, nie dający skurczu; cement włóknisty z dodatkiem celulozy, który prawie nie wnika w luźną skałę; rozszerzający się cement, który zagęszcza glebę wokół otworu wiertniczego po zestaleniu. Wreszcie, cementy pucolanowe, które przechodzą wodę i jednocześnie nie boją się agresywnych zanieczyszczeń.
- Stosunek woda / cement. Im więcej wody - tym bardziej płynny roztwór, ale im dłuższy czas. Ponadto roztwory o mniejszej zawartości wody po zestaleniu są bardziej trwałe.

Metody
Podczas wiercenia stosuje się następujące metody dobrego cementowania:
- Solidne cementowanie. Jest to również jednoetapowe cementowanie. Istota tej metody jest następująca: roztwór cementujący wlewa się do obudowy; jest pokryty szczelnym korkiem; po tym roztwór myjący wstrzykuje się do kolumny. Cork stopniowo przesuwa cement w przestrzeń wokół kolumny.

- Dwustopniowe cementowanie. Odwiert jest cementowany w dwóch etapach: dolnej, a następnie górnej. Metodę stosuje się, gdy problematyczne jest natychmiastowe przygotowanie odpowiedniej ilości roztworu lub gdy stan warstw gleby i temperatura w górnej i dolnej części studni znacznie się różnią.
Uwaga: dwustopniowe klejenie może być wykonane zarówno z przerwą w czasie, po stwardnieniu pierwszej części roztworu, jak i natychmiast.
W przypadku warstw cementu potrzebny jest pierścień oddzielający.
- Zaciskanie warg. Ta technologia cementowania dobrze jest stosowana, jeśli tylko górna część studni ma być odizolowana od gleby. Na wymaganym poziomie pomiędzy obudową a ziemią wkłada się pierścień. Roztwór jest wstrzykiwany nad nim przez perforacje w beczce.
- Odwrotne cementowanie. Cement wstrzykuje się nie do kolumny, ale do szczeliny między nią a ziemią. Kiedy ten płyn czyszczący lub płuczący przesuwa się przez wnękę kolumny.
Sprzęt
Sprzęt do cementowania studni jest raczej uciążliwy i wymaga użycia ciężarówki jako mobilnego przewoźnika. Zazwyczaj systemy cementowania są montowane na pojazdach Ural, KamAZ lub KrAZ.

Silnik samochodowy jest wykorzystywany jako źródło energii do obsługi przenośników ładujących i dozujących, systemów mieszania i sterowania. Pompy ciśnieniowe mogą znajdować się na tym samym podwoziu. Maksymalne ciśnienie wtrysku roztworu może osiągnąć imponujące 35 MPa. (Zobacz także artykuł Cechy wymiany pompy w studni)
Co dzieje się z zaprawą cementową w tej instalacji?
- Cement jest dozowany do miksera. Jest też odpowiednia ilość wody.
- Roztwór do cementowania miesza się w celu uzyskania całkowitej jednorodności.
- Następnie pompy wtryskowe dostarczają roztwór do obudowy lub otaczającej przestrzeni za pomocą głowicy cementującej.
Kto specjalizuje się w dobrze cementującym sprzęcie w naszym kraju? Przede wszystkim jest to dobrze cementujące centrum zlokalizowane w miejscowości Novy Urengoy, która jest częścią odwiertu Gazpromu. Jego oddziały i warsztaty znajdują się w Astrachaniu, Orenburgu, Krasnodar i Ukhta.
Kontrola jakości
Ocena jakości odwiertów cementowych jest obecnie przeprowadzana za pomocą następujących metod:
- Termiczne. W procesie hartowania cementu uwalniana jest pewna ilość ciepła. Aby dowiedzieć się, jak wysoko cement wyszedł poza obudowę, wystarczy zmierzyć temperaturę jego ścianek w kilku punktach.
- Akustyczny. Sekcje osłonki, otoczone cementem i wolne od niej, zmieniają się w różny sposób wraz z przechodzeniem przez niego fali akustycznej. Tam, gdzie wibracje szybko ustępują, cementowanie jest niezawodne. Tam, gdzie fala rozprzestrzenia się bez tłumienia, za kolumną nie ma cementu.

- Metoda radiologiczna (np. rejestracja gamma-gamma). Źródło promieniowania gamma jest opuszczane do studni, a promieniowanie z niego rejestrowane jest przez promieniowo rozmieszczone czujniki na powierzchni.
Jeśli, gdy źródło promieniowania unosi się i obniża, wykresy intensywności są jednolite i takie same dla wszystkich czujników, cementowanie jest zadowalające. Jeśli wykresy są nierównomierne i różne - cementowanie jest nierówne, ma wady lub nie jest w pełni wdrożone.

Uwaga: metody te są odpowiednie w przypadku cementowania ścian obudowy. Kiedy w studni zamontowany jest cementowy most (rodzaj drugiego dna studni, który odcina dolną część od góry i oddziela warstwy gleby na różnych poziomach), bardzo trudno jest sprawdzić jego szczelność i wytrzymałość metodami nieniszczącymi. (Zobacz także artykuł Która pompa jest lepsza do wyboru.)
Wniosek
Niestety, w ramach tego artykułu możemy jedynie zapoznać czytelnika z podstawami terminologii i technologii. Cementowanie jest dość skomplikowaną nauką, która, niestety, nie może być opowiedziana w dwóch słowach. Miejmy jednak nadzieję, że masz ogólne pojęcie o problemie.