Phương pháp và công nghệ xi măng giếng: cách chuẩn bị và đổ vữa xi măng

Sau khi khoan giếng trên đất cát xốp, một giai đoạn bắt đầu nhằm mục đích gia cố các đường ống vỏ.Đồng thời, thân cây phải được bảo vệ khỏi hư hỏng, tác động mạnh của nước ngầm, ăn mòn và các hiện tượng tiêu cực khác. Chúng ta đang nói về một quá trình như trát xi măng giếng.

Việc tự mình thực hiện công việc trát xi măng khá khó khăn nhưng vẫn có thể thực hiện được nếu bạn có kiến ​​thức về công nghệ thực hiện sự kiện. Chúng tôi sẽ cho bạn biết lý do tại sao bạn cần tiến hành trát xi măng và những điều bạn cần chú ý khi thực hiện công việc. Để rõ ràng, tài liệu chứa hình ảnh và video theo chủ đề.

Tại sao phải xi măng giếng?

Xi măng giếng là một quá trình được thực hiện ngay sau khi hoàn thành hoạt động khoan. Quy trình gắn xi măng bao gồm việc đưa dung dịch xi măng vào hình khuyên hoặc hình khuyên (nếu ống vỏ được đặt trong ống polyetylen rộng hơn), dung dịch này sẽ cứng lại theo thời gian, tạo thành lỗ giếng nguyên khối.

Vữa xi măng trong trường hợp này được gọi là "cắm", và bản thân quá trình này được gọi là "cắm". Một quy trình kỹ thuật phức tạp được gọi là công nghệ xi măng giếng đòi hỏi kiến ​​thức nhất định và thiết bị đặc biệt.

Trong hầu hết các trường hợp, nguồn nước có thể được tự tay bạn cắm lại, rẻ hơn nhiều so với việc thuê chuyên gia.

Xi măng giếng là một tập hợp các biện pháp nhằm tăng cường vòng và vỏ khỏi áp lực phá hủy của đá và tác động của nước ngầm.

Việc bịt giếng nước đúng cách sẽ góp phần:

• đảm bảo độ bền của kết cấu giếng;
• bảo vệ giếng khỏi nước ngầm và nước mặt;
• tăng cường ống vỏ và bảo vệ nó khỏi bị ăn mòn;
• tăng tuổi thọ của nguồn nước;
• loại bỏ các lỗ chân lông lớn, khoảng trống, khoảng trống mà qua đó các hạt không mong muốn có thể xâm nhập vào tầng ngậm nước;
• dịch chuyển bùn khoan bằng xi măng, nếu xi măng trước đây được sử dụng trong quá trình khoan.

Chất lượng nước sản xuất và đặc tính vận hành của giếng sẽ phụ thuộc vào việc trát xi măng được thực hiện tốt như thế nào. Việc xi măng cũng được thực hiện đối với các giếng bị bỏ hoang sẽ không còn hoạt động.

Các giai đoạn xi măng hóa nguồn nước

Toàn bộ quá trình xi măng bao gồm nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn có những sắc thái riêng:

1. Chuẩn bị vữa xi măng để lấp đầy vòng xuyến.
2. Cung cấp xi măng đã chuẩn bị sẵn cho giếng.
3. Bơm vữa xi măng vào vòng xuyến.
4. Thời kỳ đông cứng của vữa xi măng.
5. Kiểm tra chất lượng xi măng.

Mỗi giai đoạn yêu cầu sử dụng một số công cụ và thiết bị đặc biệt. Tốt hơn là nên tính toán các vật liệu cần thiết trước khi bắt đầu công việc rót vữa, bởi vì Quá trình cắm phải kéo dài liên tục và chẳng hạn như nếu bạn không có đủ vữa xi măng thì điều này sẽ ảnh hưởng tiêu cực nhất đến chất lượng xi măng. Chúng ta hãy xem xét các giai đoạn quan trọng nhất một cách chi tiết hơn.

Trong một số trường hợp hiếm hoi, giếng chứa nước không cần xi măng, chúng ta đang nói về những giếng có toàn bộ độ sâu chạy trong đất sét dày đặc

Giai đoạn số 1 - chuẩn bị thiết bị

Mọi công tác trát xi măng giếng chứa nước phải thực hiện đúng yêu cầu kỹ thuật, nếu vi phạm sẽ dẫn đến trát xi măng kém chất lượng.

Khi bắt đầu bịt giếng, bạn nên biết rằng đây là một quá trình không thể đảo ngược, không thể sửa chữa bất cứ điều gì sau khi dung dịch đã bắt đầu được đưa vào vòng giếng, do đó công việc chuẩn bị, cụ thể là chuẩn bị dung dịch cho xi măng và việc lựa chọn thiết bị phải được tiếp cận một cách có trách nhiệm nhất có thể!

Cách dễ nhất và hiệu quả nhất là thuê thiết bị trên bệ xe. Một tổ hợp như vậy sẽ có thể chuẩn bị dung dịch xi măng và bơm vào giếng dưới áp suất, trong khi nguồn năng lượng để vận hành thiết bị là động cơ ô tô mạnh mẽ.

Nếu không thể sử dụng các đơn vị dựa trên một phương tiện đặc biệt thì bạn sẽ cần:

• máy trộn để chuẩn bị vữa xi măng;
• một máy bơm cao áp bơm dung dịch vào giếng;
• đầu xi măng bơm dung dịch xuống giếng;
• phích cắm (số lượng phụ thuộc vào phương pháp xi măng);
• các thiết bị nhỏ khác nhau (ống mềm, thùng đo).

Là một loại vòi, nhiều chuyên gia khuyên bạn nên sử dụng vòi chữa cháy mềm thay vì ống HDPE truyền thống có đường kính 32 cm. Nó phẳng và vừa vặn hoàn hảo với không gian giữa các ống, đảm bảo cung cấp giải pháp hiệu quả.

Thiết bị xi măng giếng có kích thước lớn và cần nguồn năng lượng mạnh như máy nén, máy phát điện và khả năng tiếp cận lưới điện không bị gián đoạn.

Giai đoạn số 2 - chuẩn bị giải pháp

Vữa xi măng để trát giếng phải đáp ứng một số yêu cầu và có:

• đặc tính kết dính cao với các loại bề mặt;
• cường độ cao sau khi đông cứng, chịu được ứng suất cơ học;
• độ dẻo và tính lưu động tốt để lấp đầy mọi vết nứt và khoảng trống;
• tính trung hòa hóa học liên quan đến các lớp đất bị đầm nén;
• khả năng chống xói mòn bởi nước ngầm;
• không bị co ngót trong quá trình đông cứng.

Ngoài ra, dung dịch phải có độ đặc sao cho có thể dễ dàng đưa vào giếng và tiêm vào. Dung dịch phải dễ dàng được rửa sạch khỏi thiết bị, không gây tác động mạnh về mặt hóa học đối với nó và có hệ số thất thoát tối thiểu trong quá trình vận chuyển đến giếng.

Dung dịch vữa được sử dụng phải có cấu trúc đủ lỏng để bơm bằng thiết bị phun, đồng thời có đặc tính cường độ cao.

Quá trình chuẩn bị vữa xi măng để đầm nén bao gồm trộn đều các thành phần có trong thành phần của nó, sau đó đổ nước vào với các chất phụ gia đặc biệt đã hòa tan trước đó trong đó.

Các giải pháp đơn giản nhất mà bạn có thể tự chuẩn bị là:

1. Xi măng Portland + cát thạch anh (1:1) + phụ gia đặc biệt và nước cho đến khi đạt được độ đặc như yêu cầu. Dung dịch này có tỷ trọng thấp và khó chuẩn bị vì cát có trong chế phẩm thường kết tủa và việc sử dụng dung dịch trở nên bất khả thi.
2. Xi măng Portland + barit (1.1:1) + phụ gia đặc biệt và nước. Nhược điểm của giải pháp này là độ bền thấp.
3. Xi măng Portland + chất độn. Amiăng (trên đất cát) và vật liệu dạng sợi được sử dụng làm chất độn.

Để chuẩn bị hỗn hợp xi măng, tốt nhất nên sử dụng xi măng Portland, là loại xi măng gốc silicat.

Xi măng như vậy tất nhiên đắt hơn xi măng Portland thông thường, nhưng đặc tính cường độ của nó cao hơn nhiều so với xi măng thông thường. Barite là một khoáng chất nặng làm tăng mật độ của dung dịch. Bạn có thể mua barit ở cửa hàng bán vật liệu xây dựng số lượng lớn.

Các chất phụ gia đặc biệt có trong dung dịch xi măng có nghĩa là các chất khác nhau mang lại cho dung dịch những đặc tính đặc biệt.

Bao gồm các:

• thiết lập máy gia tốc xi măng (canxi clorua, tro soda, kali), được sử dụng nếu quá trình xi măng xảy ra ở nhiệt độ dưới +5 độ;
• những kẻ làm chậm lại, được sử dụng để ngăn chặn sự đông cứng nhanh chóng (đó là canxi hoặc natri clorua, natri nitrit, v.v.);
• chất làm dẻo để đạt được độ nhớt tối ưu (chất biến tính polyme);
• phụ gia chống sương giá (hợp chất organosilicon kết hợp với chất làm dẻo);
• phụ gia hút ẩm (các chất thu được từ các hợp chất thuộc nhóm đường, axit citric, tartaric và tetraoxyadipic), v.v.

Các chất phụ gia đặc biệt được trộn trong nước, sau đó được sử dụng để chuẩn bị vữa xi măng. Dung dịch được trộn bằng máy đặc biệt - máy trộn. Đôi khi được phép nhào bằng tay, nhưng nó đòi hỏi một chút kỹ năng và nhiều công sức.

Đá xi măng được hình thành trong quá trình đông cứng của xi măng Portland có đặc tính cường độ cao và có thể chịu được tải trọng, ứng suất cơ học và vật lý.

Giai đoạn 3 - đổ dung dịch vào giếng

Các phương pháp chính để trát giếng là:

• giai đoạn liên tục hoặc đơn lẻ;
• hai giai đoạn;
• cổ tay áo;
• mặt đối diện, sự đối nghịch.

Tất cả các phương pháp trát xi măng giếng nước đều dựa trên một nguyên tắc - bơm vữa xi măng vào hình khuyên. Đồng thời, việc lựa chọn công nghệ trám xi măng còn phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể: loại đất, độ sâu giếng, vật liệu ống chống, điều kiện khí hậu, địa chất thủy văn của khu vực.

Công nghệ bịt giếng nước được lựa chọn phải đảm bảo:

• lấp đầy toàn bộ phần giếng bằng dung dịch đến độ sâu tối đa;
• thay thế hoàn toàn chất lỏng xả (nếu có);
• tạo đá xi măng có độ bền cao, chịu được các tác động cơ lý, hóa học;
• tỷ lệ bám dính cao vào thành đất của giếng và ống vỏ.

Đối với giếng sâu, xi măng phân đoạn được sử dụng, tức là Không phải toàn bộ phần giếng được trát xi măng cùng một lúc mà chỉ các phân đoạn riêng lẻ của nó.

Quá trình này rất phức tạp và thực tế cho thấy rằng gần như không thể tự mình thực hiện được. Vì vậy, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn về công nghệ xi măng một và hai giai đoạn và ống bọc.

Xi măng một giai đoạn hoặc liên tục

Phương pháp này thường được sử dụng để xi măng các giếng nước ngầm trong nước. Trong quá trình thực hiện, dung dịch xi măng được bơm vào vòng xuyến.

Dung dịch được bơm dưới áp suất bằng thiết bị được lắp đặt trên bệ của một phương tiện đặc biệt hoặc cố định gần giếng. Dung dịch xi măng, dưới trọng lượng của chính nó, sẽ di chuyển đến phần đế của ống vách, lấp đầy tất cả các khoang hình khuyên.

Công tác trát xi măng một giai đoạn được thực hiện trong một chu trình không bị gián đoạn nên cần phải chăm sóc một lượng vữa xi măng vừa đủ.

Trước khi bắt đầu công việc xi măng, nó được thực hiện làm sạch giếng, sau đó cắm phích cắm phía dưới vào, phích cắm này sẽ hoạt động như một bộ giới hạn. Máy bơm bê tông được bật và quá trình bơm dung dịch bịt bắt đầu, dưới tác động của nút này được hạ xuống cho đến khi chạm tới “giày” của vỏ.

Sau khi bơm dung dịch, nút trên được lắp đặt và quá trình nén hỗn hợp xi măng bắt đầu cho đến khi nút trên tựa vào nút dưới. Điều này có nghĩa là dung dịch đã lấp đầy toàn bộ hình khuyên. Việc đầm nén được thực hiện bằng máy ép rung sử dụng bơm bê tông để bơm dung dịch.

Giếng xi măng được để yên trong 36-48 giờ để dung dịch cứng lại hoàn toàn. Phương pháp này chỉ phù hợp với những giếng nông, có hình dạng đều nhau. Nhược điểm của phương pháp này là không có khả năng theo dõi thời điểm vữa xi măng chạm đến điểm đáy của căn chỉnh giếng.

Hệ thống làm đầy hai giai đoạn

Phương pháp xi măng này được phát triển cho các giếng công nghiệp dầu mỏ. Do thực tế là nó đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị công nghiệp nghiêm túc (máy bơm bê tông mạnh mẽ) nên nó không thường được sử dụng trong xây dựng giếng. Xi măng hai giai đoạn được sử dụng trong các trường hợp sau:

• vữa xi măng đông kết nhanh đến mức không thể hoàn thành quá trình xi măng trong một chu kỳ;
• khi cần chọn hai phần trong hình xuyến cách nhau một khoảng đáng kể;
• ở độ sâu lớn của giếng, khi không thể thực hiện công việc trong một chu kỳ.

Trong các trường hợp khác, việc sử dụng phương pháp hai giai đoạn là không thực tế do thời gian của quá trình và các chỉ số kinh tế.

Quá trình xi măng hai giai đoạn mất nhiều thời gian hơn, vì giai đoạn thứ hai bắt đầu sau khi vữa xi măng của giai đoạn đầu tiên đã cứng hoàn toàn.

Nguyên lý của xi măng hai giai đoạn dựa trên việc xi măng được bơm vào vòng xuyến theo hai giai đoạn.

Phần vữa xi măng đầu tiên được nạp và ép. Phích cắm phía dưới được hạ xuống, do tác động của dung dịch, phích cắm sẽ chìm xuống đáy. Phần thứ hai của dung dịch được bơm 12-36 giờ sau khi phần đầu tiên cứng lại hoàn toàn.

Trong thực tế khoan sâu các giếng phun với sự có mặt của các lớp hấp thụ ở phần trên của mặt cắt địa chất và trong các trường hợp khác, xi măng hai giai đoạn được sử dụng

Áp dụng phương pháp vòng bít

Phương pháp xi măng này được sử dụng nếu chỉ cần gia cố phần trên cùng của giếng. Trong trường hợp này, nhiệm vụ ban đầu sẽ là xác định mức độ trát xi măng sẽ được thực hiện.

Mức độ được đánh dấu dọc theo vỏ bằng cách lắp một vòng đệm đặc biệt. Phần dưới của van được bảo vệ một cách chắc chắn bằng vòng bít khỏi sự xâm nhập của dung dịch bịt kín.

Dung dịch được bơm theo cách tương tự như trong quá trình bơm xi măng một giai đoạn. Phương pháp vòng bít được sử dụng nếu phần trên của giếng nằm trên đất cát và phần dưới nằm trên đất sét. Điều này khá hiếm nên phương pháp này không được sử dụng rộng rãi.

Quá trình hình thành đá xi măng

Quá trình hình thành đá xi măng bắt đầu ngay sau khi bơm dung dịch bịt kín và kéo dài từ 12 đến 36 giờ. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến thời gian đông cứng của dung dịch đến trạng thái đá xi măng:

• tính chất của các thành phần có trong dung dịch;
• đất, vật liệu vỏ;
• điều kiện địa chất thủy văn và khí hậu tại khu vực;
• mật độ phun, thực hiện đúng quy trình cắm.

Trong thời gian đông cứng, cần phải để giếng ở trạng thái nghỉ ngơi. Cấm sử dụng dây cáp, xà beng, dây điện để đánh giá chất lượng xi măng vì điều này có thể làm tổn hại đến tính toàn vẹn của đá xi măng tạo thành.

Nếu bạn không biết phải mất bao lâu để vữa xi măng đông kết hoàn toàn, hãy đợi ba ngày và bắt đầu thực hiện các phép đo kiểm soát

Đánh giá chất lượng xi măng

Điều đáng chú ý: mặc dù việc đánh giá chất lượng xi măng của các giếng chứa nước là một bước rất quan trọng nhưng không thể thực hiện một cách độc lập.

Để thực hiện nó, cần có thiết bị phòng thí nghiệm đặc biệt, điều này rất hiếm ngay cả đối với các tổ chức tham gia khoan.

Nếu bạn vẫn có ý định đánh giá quá trình tampon được thực hiện, bạn có thể yêu cầu dịch vụ kiểm soát chất lượng theo một trong ba cách:

• âm thanh, dựa trên việc chạm vào các bức tường của vỏ, sau đó xử lý dữ liệu thu được bằng các chương trình máy tính;
• bức xạ khi đo bằng thiết bị vô tuyến;
• nhiệt, dựa trên nguyên lý đo nhiệt lượng sinh ra khi vữa xi măng đông cứng.

Ở nhà, bạn có thể sử dụng phương pháp nhiệt đơn giản bằng cách đo nhiệt độ ở thành giếng. Khi nó trở nên bằng với nhiệt độ không khí xung quanh và thấp hơn 0,5-1,5 độ, thì chúng ta có thể nói về quá trình đông cứng hoàn toàn. Tuy nhiên, ngay cả sau đó, nên đợi 2-3 ngày rồi mới đưa giếng vào hoạt động.

Sau khi hoàn thành việc kiểm tra, đầu giếng được làm sạch cặn xi măng bằng cách sử dụng người bảo lãnh. Sau đó, kiểm tra rò rỉ được thực hiện bằng cách bơm nước dưới áp suất cao vào ống giếng trong 30 phút. Tiêu chí về độ kín sẽ là áp suất giảm khoảng 0,3-0,5 MPa. Bây giờ giếng đã hoàn toàn sẵn sàng để sử dụng.

Độ kín của nút bịt làm tăng tốc độ dòng chảy của giếng, tăng tuổi thọ của cột vỏ, bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn, cũng như chính nguồn nước

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Các video dưới đây nói về giếng trong ngành dầu khí nhưng nguyên lý công nghệ làm việc cũng giống như giếng chứa nước.

Quy trình trát xi măng giếng một giai đoạn:

Đặc thù sản xuất xi măng môi:

Đặc điểm công nghệ của xi măng hai giai đoạn:

Xi măng là một quá trình phức tạp đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị chuyên dụng. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là không thể tự mình làm được. Bằng cách lựa chọn và chuẩn bị chính xác giải pháp rót vữa, sử dụng một bộ đơn vị tối thiểu, bạn có thể dễ dàng tự mình xử lý công việc.

Trong mọi trường hợp, hoạt động của giếng mà không gia cố thùng bằng xi măng sẽ không kéo dài và chi phí khoan nguồn nước mới sẽ không kém.

Nếu sau khi nghiên cứu tài liệu mà bạn vẫn còn thắc mắc về cách trám xi măng giếng đúng cách sau khi khoan hoặc bạn có kiến ​​thức quý giá về vấn đề này, vui lòng để lại nhận xét của bạn ở khối bên dưới.