Hlavné metódy a technológie cementovacích vrtov

V záverečnej fáze vŕtania sa vykonáva cementovanie. Životaschopnosť celej štruktúry závisí od kvality tejto operácie. Hlavným cieľom, ktorý sa pri tomto procese sleduje, je úplné nahradenie vŕtacej kvapaliny cementom, ktorý sa tiež nazýva injektáž. Injikovaný roztok by mal v určitom časovom intervale stvrdnúť a zmeniť na cementový kameň. Na cementovanie vrtov bolo vyvinutých niekoľko metód, z ktorých najbežnejšie sú staršie ako sto rokov. Metóda priameho cementovania plášťa v jednom cykle bola vyvinutá v roku 1905 inžinierom A.A. Bogushevsky žijúci v Baku. Až doteraz túto technológiu s malými vylepšeniami používajú vŕtačky.

Na tomto videu je graficky znázornená schéma nepretržitého stmelenia prstenca cez topánku:

Komponenty procesu

Proces cementovania pozostáva z piatich hlavných druhov prác:

• príprava cementovej kaše;
• injekcia pripraveného roztoku do jamky;

• dodávka cementovej malty vybraným spôsobom do prstenca;
• doba tvrdnutia injektovanej malty;
• kontrola kvality cementovacích prác pomocou dostupných metód.

Dôležité! Pred začatím prác je vypracovaný program ich realizácie, ktorý je založený na technickom výpočte cementovania vrtov. Zároveň sa zohľadňujú ťažobné a geologické podmienky, dĺžka intervalu, ktorý je potrebné posilniť, konštrukčné prvky vrtu a jeho stav. Pri výpočte sa opierajú o skúsenosti s podobnou prácou v oblasti, ak existujú.

Schémy na ukladanie cementovej kaše do prstenca

Existujúce metódy cementovania vrtov sa navzájom líšia spôsobom dodávania cementovej (injektážnej) malty do prstenca, ako aj charakteristikami zariadení používaných na tento účel. Na zabezpečenie dodávky pripraveného riešenia existujú dve možnosti:

• priamu schému, ktorá zahŕňa vstrekovanie roztoku do plášťa s jeho následným prechodom do topánky a následným vstupom do prstenca, plnenie zospodu nahor;
• reverzná schéma je charakterizovaná dodávkou injektážnej malty z povrchu do prstenca, zatiaľ čo injektovaná zmes sa pohybuje zhora nadol.

Pri vŕtaní vrtov v priemyselnom meradle sa najčastejšie používa metóda cementovania, ktorá sa vykonáva priamo. V tomto prípade sa cementovací proces môže uskutočňovať v jednom cykle, počas ktorého sa okamžite nalisuje celý objem roztoku potrebného na upchatie.

Schematické znázornenie jednostupňového cementovacieho procesu:

I. Začiatok procesu dodávania cementu do vrtu.

II.Naplnenie časti roztoku čerpaného do studne dole z puzdra.

III. Začiatok procesu nútenia injektážneho materiálu do prstenca.

IV. Ukončenie procesu lisovania cementového materiálu.

Schéma jednostupňového (jednostupňového) cementovania studní: 1 - Tlakomer na monitorovanie tlaku; 2 - cementová hlava; 3 - horná zástrčka; 4-korkové dno; 5 - Cementové puzdro; 6 - Steny studní; 7 - Zastavovací krúžok; 8 - Tekutina na dierovanie cementového materiálu; 9 - Vŕtacia tekutina; 10 - Cementová malta

Vo veľmi hlbokých studniach využívajúcich dvojstupňové cementovanie. Celá predná časť práce je rozdelená na intervaly, ktoré sú zasa vyplňované pomocou špeciálneho vybavenia.

Popri uvedených možnostiach spájania strunových plášťov existuje aj manžetová metóda, pri ktorej je časť kmeňa chránená pred vniknutím do injektážnej malty. Pomocou manžety je oblasť umiestnená v intervale nádrže izolovaná.

V samostatnej skupine je zvyčajné vyberať spôsoby spájania tajných sekcií a stĺpcov.

Dôležité! Všetky spôsoby cementovania sledujú jeden cieľ, ktorým je vytlačiť vrtnú tekutinu z prstencového priestoru vrtu pomocou injektážnej malty, ktorá sa musí podľa výpočtov zdvíhať do danej výšky.

Vybraná cementovacia technológia by mala zabezpečiť:

• vyplnenie injektážnou maltou v celom intervale kmeňa po celej jeho dĺžke;
• úplné vytlačenie premývacej kvapaliny cementovou maltou v cementovanom intervale;
• ochrana injektážnej malty pred vniknutím splachovacej kvapaliny;
• získanie silného cementového kameňa s vysokou odolnosťou proti mechanickým a chemickým vplyvom, ktorý je schopný odolať vysokému zaťaženiu stien hlavne v hĺbke;
• dobrá priľnavosť stvrdnutého cementového kameňa k stenám vrtu a k povrchu puzdra.

Dôležité! Zabezpečenie kvality procesu cementovania plášťa môže významne zvýšiť trvanlivosť týchto hlbokých štruktúr a dobu výroby prostredníctvom činnosti požadovaného produktu.

Typy vybavenia, ktoré budete potrebovať

Zoznam technickej podpory pre prácu zahŕňa nasledujúce vybavenie pre cementovacie vrty:

• cementové kamenivo potrebné na zmiešanie cementu a jeho vtlačenie do dobre pod tlakom;
• stroje na miešanie cementu sa používajú na rovnaké účely ako cementovacie stroje;
• na vypláchnutie vrtu a následné cementovanie jeho stien je potrebná cementovacia hlava;
• plniace zátky sa používajú, ak sa vyberie dvojstupňové cementovanie studní;

• iné typy malých zariadení vrátane vysokotlakových ventilov, pružných kovových hadíc, zariadení na rozdeľovanie malty atď.

Na nákladné autá je možné nainštalovať zariadenie potrebné na cementovanie vrtov

Dôležité! Na zabezpečenie kvality vykonávania zložitých inžinierskych úloh je nevyhnutné prísne dodržiavať požiadavky technologických predpisov vypracovaných odborníkmi na upevňovanie vrtov. Inštalačná skupina, ktorá zahŕňa iba kvalifikovaných pracovníkov, musí tiež dodržiavať technologickú disciplínu. Veľká pozornosť sa venuje kvalite použitých injektážnych materiálov.

Ako vidíte, proces cementovania studní závisí od profesionality ľudí zapojených do práce a od materiálov použitých na dokončenie úlohy.