Ippvv.ru

Строй Журнал IPPV
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Раствор цемента для скважин

Теоретические основы и практика получения тампонажных материалов для крепления паронагнетательных скважин

Полный текст:

Аннотация

Ключ. слова

Об авторах

Список литературы

1. Тахаутдинов Ш.Ф., Ибрагимов Н.Г., Студенский М.Н. и др. Проблемы горизонтального бурения на залежи битумов // Нефтяное хозяйство. 2007. № 7. С. 30-34.

2. Катеев Р.И. Крепление скважин в аномальных гидродинамических условиях разработки нефтяных месторождений Татарстана. М.: Наука, 2005. 167 с.

3. Булатов А.И., Уханов Р.Ф. Совершенствование гидравлических методов цементирования скважин. М.: Недра, 1978.

4. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Заканчивание скважин. М.: Недра-Бизнесцентр, 2002. 667 с.

5. Данюшевский B.C., Алиев Р.М., Толстых И.Ф. Cправочное руководство по тампонажным материалам. 2-е изд. М.: Недра, 1987. 311 c.

6. Каримов Н.Х., Данюшевский B.C., Рахимбаев Ш.М. Разработка рецептур и применение расширяющихся тампонажных цементов: Обзорная информация. М.: BНИИ0ЭНГ, 1980. 50 с.: с ил.

7. Агзамов Ф.А., Бабков B.B., Каримов И.Н. О необходимой величине расширения тампонажных материалов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2011. № 8. C. 14-15.

8. Каримов Н.Х., Акчурин Х.И., Газизов X.B., Измухамбетов B.C., Каримов И.Н. Способ получения расширяющегося тампонажного материала. Патент РФ № 2105132, 1998. БИ 5, 8 c.

9. Агзамов Ф.А., Тихонов М.А., Каримов И.Н. Bлияние фиброармирования на свойства тампонажных материалов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2013. № 4. C. 76-80.

10. Левшин B.А., Новохатский Д.Ф., Паринов П.Ф., Сидоренко Ю.И. Дисперсно-армированные тампонажные материалы // Нефтяное хозяйство. 1982. № 3. C. 25-27.

11. Бабков B.B., Мохов B.Н., Давлетшин М.Б., Парфенов А.В. Технологические возможности повышения ударной выносливости цементных бетонов // Cтроительные материалы. 2000. № 10. C. 19-20.

12. Рабинович Ф.Н. О некоторых особенностях работы композитов на основе дисперсно-армированных бетонов // Бетон и железобетон. 1998. № 6. C. 19-23.

13. Булатов А.И. Управление физико-механическими свойствами тампонажных систем. М.: Недра, 1976.

14. Данюшевский B.C. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. М.: Недра, 1978. 293 с.

15. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С., Токунова Э.Ф. Химия тампонажных и буровых растворов. ОТб.: Недра, 2011. 268 с.

16. Кравцов B.М., Кузнецов Ю.С., Мавлютов М.Р., Агзамов Ф.А. Крепление высокотемпературных скважин в коррозионно-активных средах. М.: Недра, 1987. 190 с.

17. Бутт Ю.М., Рашкович Л.Н. Твердение вяжущих при повышенных температурах. М.: Сройиздат, 1965. 224 с.

18. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С. Долговечность тампонажного камня в коррозионно-активных средах. ОТб.: ООО «Недра», 2005. 318 с.

19. Каримов И.Н., Агзамов Ф.А., Мяжитов Р.С. Тампонажный материал. Патент № 2530805 РФ, опубл. 10.10.2014, бюл. № 28.

20. Хинт И.А. Основы производства силикальцитных изделий. М.-Л.: Госстройиздат, 1962. 601 с.

21. Измухамбетов Б.С., Агзамов Ф.А., Умралиев Б.Т. Применение дезинтеграторной технологии при получении порошкообразных материалов для строительства скважин. ОТб.: ООО «Недра», 2007. 464 с.

22. Юсупов И.Г., Амерханова С.И., Катеев Р.И. Методика оценки качества строительства скважин и результаты ее применения в ОАО «Татнефть» // Бурение и нефть. 2008. № 9. C. 48-51.

Дополнительные файлы

Для цитирования: Агзамов Ф.А., Каримов И.Н., Мяжитов Р.С. Теоретические основы и практика получения тампонажных материалов для крепления паронагнетательных скважин. Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016;(9):26-33.

For citation: Agzamov F.A., Karimov I.N., Myazhitov R.S. Theoretical bases and practice of getting plugging materials for cementing steam injection wells. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2016;(9):26-33. (In Russ.)

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Всё о тампонаже

Цементация глубоких скважин производится с учётом опыта прежних лет, с помощью современного оборудования и научных изысканий. Типовые схемы производства данных работ отработаны до мельчайших нюансов, и их грамотное выполнение очень важно.
Во-первых, тампон препятствует воздействию напорных вод и плывунов на ствол скважины, не давая им размывать шахту. Во-вторых, застывший раствор жёстко фиксирует конструкцию, предупреждая смещение колонн.
Итак:

  • Тампонируют скважины (см. Тампонаж скважин: для чего это нужно) не только в процессе строительства, но и при консервации и ликвидации – только технологии несколько отличаются. Хотя, абсолютно всё учесть невозможно, так как в каждом случае бывают разными условия работы: техническое оснащение, конструкция скважины, геологические условия, протяжённость цементного моста.

Поэтому, технологии нередко уточняются по ходу производства работ, и это нормально.
Главное, чтобы данный процесс обеспечил следующие требования:

Что должен обеспечить тампонаж
1Образование цементного камня с заданными свойствами
2Отсутствие пустот по всей протяжённости цементного моста
3Максимальное сцепление раствора с наружными стенками обсадных труб
4Полное вытеснение цементным раствором буровой жидкости из цементируемого отрезка
5Предупреждение попадания промывочной жидкости в тампонажный раствор
  • Чтобы соблюсти данные условия, необходимо контролировать и регулировать характеристики промывочной жидкости, с целью снизить её вязкость. Напомним, что промывка производится в процессе бурения, что позволяет размягчать грунт, и вымывать из проходки шлам.
    Цементный раствор нагнетается в затрубное пространство с такой скоростью, которая может обеспечить режим турбулентности.
  • В каждом конкретном случае рецептура раствора, подбирается индивидуально. Его свойства определяют как продолжительность тампонажных работ, так и режимы закачки и продавливания раствора.
    Кстати, обычный строительный цемент в данном случае не используется. Есть специально предназначенный для скважин сорт, который называется «гипсоглинозёмистый цемент».

Он имеет свойство расширяться, а это в тампонажных работах самое главное. Раствор из такого цемента не впитывается в грунт, а заполняет все пустоты и мельчайшие трещины, закупоривая их по принципу тампона — отсюда и название технологии.
При наличии в проходке больших пустот и плывунов, в гипсоглинозёмистый раствор добавляют доломитовую муку, бентонитовую глину, либо волокна асбеста или целлюлозы.

Тампонирование одноцикловое, с двумя пробками

При выполнении цементации данным способом, в нужном сегменте ствола, сначала устанавливается нижняя пробка. В ней есть канал для прохода раствора, который временно перекрыт диафрагмой.
Далее, в верхней части колонны устанавливается головка, через которую осуществляется подача тампонажного раствора из смесителя. Верхняя пробка, удерживаемая шпильками, располагается на цементировочной головке.

  • Когда в ствол, согласно расчёту, полностью закачан весь объём раствора, эту пробку освобождают, и начинают подачу жидкости для продавливания. Под высоким давлением, масса цементного столба, вместе с пробкой, продвигается вниз.
  • Попутно она вытесняет из ствола скважины буровую жидкость. Происходит это за счёт собственного веса тампонажного раствора, а так же его высокой плотности. В процессе вытеснения жидкости, уровень давления на головке, через которую нагнетается раствор, значительно снижается.

Столб тампонирующей смеси движется по стволу вместе с пробкой, установленной на нижней отметке. И как только она натыкается на упорное кольцо, происходит резкое усиление давления.
В результате чего диафрагма-перемычка, которой перекрыто отверстие, разрушается. После этого раствор беспрепятственно поступает в затрубные пазухи.
Объём жидкости, продавливающей цементную пробку, непрерывно контролируется, и когда остаются последняя пара кубов, интенсивность закачки снижается. Как только пробки, отсекающие интервал, входят в контакт, о чём говорит резко увеличивающееся давление, нагнетание тампонажной смеси прекращается.

Читать еще:  Как приготовить цементный раствор для отмостки дома

Двухцикловое цементирование

Этим способом последовательно тампонируют сразу два интервала. По сравнению с одноцикловым цементированием, данный метод имеет некоторые преимущества.
При этом значительно уменьшается вероятность попадания промывочной жидкости в цементный раствор, и снижается давление на грунт в процессе его подъёма. Что немаловажно, высота подъёма может быть значительно увеличена, даже если давление не повышается.
Итак:

  • Подготовительные работы, предшествующие тампонированию, производится по той же схеме, что упоминалась выше. Только теперь, в нижней части того сегмента обсадной колонны, который готовится к тампонажу, устанавливается заливочная муфта.
    По окончании промывки, производится установка головки, и начинается закачка того объёма цементной смеси, который необходим для заполнения первой ступени.

  • На следующем этапе, в ствол, через заливочную муфту вводят промежуточную пробку, которая завершает первый цикл, и, под воздействием продавочной жидкости, продвигает закачанную смесь вглубь. Её количество, при этом, равно объёму того отрезка обсадной колонны, который находится между упорным кольцом и заливочным клапаном. Затем, нижнюю пробку второго сегмента, которая находится в теле цементировочной головки, освобождают и продавливают.
  • Под воздействием давления пробку прижмёт к муфте, она сядет на втулку, и, смещаясь вниз, откроет сквозной проход. Дальнейшие действия могут иметь два варианта.
    В одном из них, после окончания цементации первой ступени, сразу же приступают ко второму циклу. Этот метод представляет собой процесс непрерывного цементирования.

Насос для нагнетания в скважину буровых растворов

  • Второй вариант называется: двухцикловой тампонаж с разрывом. При этом заливка второго отрезка колонны производится только после схватывания уже закачанной цементной смеси.
    На этот период, в заливочном клапане поддерживают циркуляцию бурового раствора. Данный вариант позволяет регулировать уровень динамического давления, возникающего в затрубных пазухах, и, соответственно, улучшить качество тампонирования.

Как только подача расчётного объёма тампонажной смеси, предназначенной для второго сегмента, закончена, в колонну устанавливается и продавливается жидкостью последняя, верхняя пробка. Теперь она, смещаясь вниз вместе с втулкой, перекроет проходное отверстие.

Способы манжетной и обратной цементации

Решение в пользу манжетного метода, принимается в тех случаях, когда цементируется пласт с низким давлением, или нужно предупредить попадание раствора в фильтрующую колонну. Суть его в том, что на нижней отметке тампонируемого сектора, в обсадной трубе устанавливается муфта с отверстиями для прохождения раствора, и брезентовой манжетой.
Итак:

  • Чуть ниже муфты размещается клапан, перекрывающий раствору доступ внутрь колонны. А манжета, в процессе нагнетания раствора, перекрывает затрубное пространство так, что цементный столб может продвигаться только вверх.
  • Есть ещё вариант, при котором цементация производится в обратном направлении (снизу вверх). Если коротко, делается это так: обсадная колонна по нижнему периметру перекрывается специальным башмаком; раствор, по специальному рукаву, закачивается непосредственно в затрубное пространство.
    При этом, находящийся там буровая жидкость вытесняется, и, по обсадным трубам, выходит на поверхность.

Вытеснение промывочной жидкости

Данный способ привлекает буровиков, но для цементирования сверхглубоких скважин он не подходит. Причиной тому ряд технических сложностей.
Например, трудно контролировать момент достижения тампонажного раствора нижней отметки обсадной колонны. Соответственно, невозможно и оценить качество цементации – а эта часть ствола скважины наиболее ответственная.

Cостав

Основой для производства тампонажного цемента служит измельченный клинкер (от 80%) и гипс (2-3,5%). К ним добавляются различные минеральные вещества для приготовления рабочих смесей с заданными свойствами. Применяется несколько видов тампонажных растворов:

  • Гигроскопический. Добавкой служит триэтаноломин.
  • Песчанистый. К основному составу добавляют гипс, кварцевый песок.
  • Утяжеленный. В число утяжеляющих добавок входят железнорудные минералы (магнетит, гематит, шпальт).
  • Солестойкий. Тонкоизмельченный кварцевый песок, добавленный в раствор, позволяет создать материал, защищающий трубы от коррозии под воздействием грунтовых вод с высоким содержанием соли.

К специальным тампонажным портландцементам относят сульфатостойкую смесь, устойчивую к агрессивным средам.

В сложных геологических условиях, в том числе если в разрезе имеются пласты поглощающие или склонные к гидроразрыву, цементирование глубоких скважин осуществляется с использованием облегченных растворов. Облегченный тампонажный цемент изготавливается путем введения добавок, снижающих плотность состава – золы, трепела, диатомита, алюмосиликатных микросфер и т.д.

Еще ниже плотность легких тампонажных цементов, предназначенных для работ на большой глубине и для ремонта разрушенных участков оболочки. Такие материалы проще закачивать, они обладают высокой адгезией и хорошо сцепляются со старой цементной оболочкой трубы, способны заполнять пустоты и трещины. Добавками служит каолин, полые алюмосиликатные микросферы и т.д.

Отличие тампонажного и расширяющегося цемента. При цементировании скважин в пористых и рыхлых горных породах требуется создать оболочку из цементного камня, не склонного к усадке.

Расширяющийся цемент содержит добавки, благодаря которым в цементном растворе происходят химические реакции с образованием кристаллических продуктов. Таким образом, раствор в процессе застывания увеличивается в объеме, при этом получившийся камень имеет плотную структуру. Обычные тампонажные цементы не расширяются при твердении.

Методы закачки готового цементного раствора

Профессионалы при проведении цементации используют три основных способа работ, в зависимости от глубины и сложности скважины:

  • Сплошная или одноступенчатая цементация;
  • Двухступенчатое цементирование;
  • Цементация манжетного типа;
  • Обратная цементация.

Все способы рассмотрим более подробно.

Цементирование одноступенчатое

Такой способ цементирования еще называется сплошной. Особенностями данного метода заливки околоскважинного пространства являются:

  • В обсадную трубу устанавливается пробка, которая играет роль своеобразного моста-ограничителя для готового раствора;
  • При помощи установки насосного оборудования готовый состав под большим давлением закачивается непосредственно в обсадную трубу скважины;
  • Сверху на залитый цементный раствор производят установку верхней пробки, которую методом нажима опускают, заставляя всю цементную смесь достигнуть дна скважины и выйти в околотрубное пространство;
  • Благодаря высокому напору загруженная цементная смесь выталкивается из забоя скважины и поднимается наверх до самого устья;
  • Остаётся дать цементу застыть (а это требует дополнительного контроля со стороны специалистов).

Цементирование скважин таким способом считается самым быстрым и простым. Но есть одно но:

Слишком глубокие скважины не поддаются быстрой циментации при помощи такого метода.

Подробнее о процессе выполнения работ смотрите на видео.

Если скважина слишком глубокая

В этом случае профессионалы используют двухступенчатый способ цементирования. Схема работ в этом случае выглядит так:

  • Скважина делится на два уровня при помощи специального кольца-моста. В результате получаются два участка.
  • Раствор заливается сначала в нижний отсек скважины. Затем — в верхний.

Такая технология цементации используется, если температурные показатели на всей глубине скважины различаются существенно, а количества готового раствора не достаточно для единоразовой загрузки по всему периметру скважины.

Манжетный способ

Этот метод цементирования используется в тех случаях, когда необходимо закрепить только верхнюю часть обсадной трубы. Здесь на необходимой отметке трубы крепится специальный мост-манжета, который играет роль ограничителя для поступающего раствора. Важно: для использования такой технологии необходимо предусмотреть перфорацию в трубе для монтажа моста.

Обратное цементирование

Этот способ проведения работ не нашёл широкого применения в кругах профессионалов. Принцип работ прямо пропорционален однофазной цементации. Здесь раствор загружается непосредственно в околотрубное пространство, но даже самый тщательный контроль не позволяет установить качество выполненных работ и уровень крепости застывшего раствора.

Читать еще:  Как сохранить дома цемент

Подробнее о способе цементирования однофазном и его технологии вы можете узнать из фото и видео, приложенных в тексте.

Важно: Различные виды работ могут быть актуальны для одной скважины, и совершенно не подходить для другой. Поэтому доверяйте сложные процессы профессионалам.

Помогите нам стать лучше, оцените подачу материала и труд автора

Раствор цемента для скважин

Совместимость растворов — ключ к повышению качества строительства скважин. /Авт.: Л.Фрейзер, Б.Стэнджер, Т.Гриффин и др. — Нефтегазовое обозрение. — Шлюмберже. — 1997. — № 2. — С.4-21.

Успешное проведение поисковых, разведочных и эксплуатационных работ на нефть и газ во многом зависит от качества цементирования скважин, улучшение которого, как считают специалисты США и Канады, возможно только при совместной работе буровиков и тампонажников и связано оно, прежде всего, с эффективным вытеснением бурового раствора из пространства между обсадной колонной и стволом скважины.

Для лучшего вытеснения рекомендуется начинать с оптимизации буровых растворов, которые должны обладать: низкой плотностью, пониженными статическими напряжениями сдвига, пластической вязкостью и пределом текучести, минимальной водоотдачей, препятствующей образованию корок, и быть химически совместимыми с цементными растворами. Изменение геометрии ствола, размывы нарушают режим потоков жидкостей и в результате приводят к некачественному цементированию. Важен эффективный химический контроль за твердыми фракциями и реологией раствора в течение всего процесса бурения. Сгустившийся буровой раствор может попасть в каверну и его будет трудно удалить (рис.1). Для сведения: к минимуму «кавернозности» ствола разработан буровой раствор, представляющий собой смесь гидроокисей металлов (ММН) с уникальной реологией.

При промывке скважины, кроме общих требований по оптимизации бурового раствора, рекомендуется проводить вращательные или возвратно-поступательные движения трубы; учитывать фактор эксцентричности колонны и промывку вести как минимум двойного объема ствола.

Перемешивание бурового и цементного растворов способствует образованию смеси высокой вязкости и неэффективному вытеснению бурового раствора. Жидкости химической промывки и буферные жидкости могут изолировать эти несовместимые растворы. Чтобы избежать их смешения, можно разделить растворы в обсадной колонне и хвостовиках цементировочными пробками. Буферные жидкости используют для более эффективного удаления бурового раствора как при турбулентном, так и ламинарных потоках. Разработаны рецептуры для низко- и высокоминерализованной среды.

Буферные жидкости должны: сохранять утяжеляющие агенты во взвешенном состоянии, обеспечивать нормальную подачу насосов при турбулентном режиме, обладать низкой водоотдачей, регулируемостью вязкости и плотности при ламинарном потоке, совместимостью с цементными и буровыми растворами. При повышенной водоотдаче может произойти прорыв буферной жидкости через буровой раствор (см.рис.1).


Рис.1а. Традиционные проблемы цементажа (красный цвет), связанные с бурением, удалением бурового раствора и его вытеснением

Рис.1б. Традиционные проблемы цементажа (красный цвет), связанные с бурением, удалением бурового раствора и его вытеснением

Разработаны новые буферные жидкости, такие как MUDPUSH (до t1500 на забое), XEO на основе модифицированного полимера и водонефтяной эмульсии, которую можно использовать при t до 2320 и только для удаления бурового раствора на углеводородной основе.

Наиболее трудно удаляется буровой раствор, находящийся на узкой стороне эксцентричного затрубья. Для того чтобы раствор продвигался по узким зазорам, предел текучести раствора должен быть меньше напряжения сдвига на стенках.

При проектировании работ эксцентричность буровой колонны часто не учитывается, несмотря на то, что она является причиной каналообразования и неудач при первичном цементировании. С помощью компьютерной программы CemCADE предлагается вести расчет циркуляции бурового раствора, процессов вытеснения в затрубье и получать рекомендации по цементированию с учетом фактической геометрии скважины, центровки обсадной колонны и реологии растворов. Увеличивающаяся эксцентричность колонны улучшает вытеснение бурового раствора и ввод цементного; скорость вытеснения имеет значение для эффективного удаления бурового раствора в турбулентном потоке.

Рекомендуется использовать максимальный объем химической промывки или буферной жидкости. Одновременное использование умеренных объемов жидкостей химической промывки с буферными уменьшает вязкость бурового раствора и это лучше, чем использование только буферных жидкостей. Рассматриваются дизайны вытеснения бурового раствора с помощью буферных жидкостей и цементного раствора в турбулентном и ламинарном потоках. Критерии турбулентного потока для удаления бурового раствора из затрубья требуют турбулентности вокруг всего затрубного пространства, включая его узкую сторону, 10-минутного контакта жидких растворов предварительной промывки с пластом и близких значений плотности у растворов. Для эффективного ламинарного потока необходимы: положительные плотностные контрасты (10%) растворов, минимальный градиент давления для преодоления предела текучести буровых растворов, положительные реологические свойства для поддержания возрастающего давления трения и минимальная дифференциация скоростей растворов. Градиент давления обеспечивает продвижение буровых растворов по узкому зазору затрубья, и он должен быть создан до начала цементирования при промывке ствола буровым раствором. Разность между значениями давления трения бурового и цементного растворов должна быть около 20%. Для соблюдения этого условия необходимо изменить реологические свойства растворов – уменьшить до min предел текучести бурового раствора, его плотность, содержание в нем твердых фракций до начала цементации либо повысить вязкость, предел текучести буферной жидкости и цементного раствора. Все это позволит снизить возможность прорыва одной жидкости сквозь другую. Важна дифференциация скоростей растворов. Например, в ламинарном потоке скорость замещающего раствора должна быть ниже скорости замещаемого.

Увеличение плотности каждого последующего замещающего раствора намного улучшает удаление бурового раствора и сводит к минимуму каналообразование. Чем больше разница в плотностях, тем лучше эффективность вытеснения. Более вязкие растворы обеспечивают более устойчивое вытеснение менее вязких.

Показано преимущество использования цементировочных головок нового поколения EXPRES (рис.2). Модульная конструкция, быстросоединяемые замки, возможность дистанционного управления способствуют улучшению оптимизации бурового раствора до начала цементажа и обеспечивают уникальную возможность запуска пробок на лету.


Рис.2. Цементировочная головка EXPRES. Система экструзивного освобождения пробки улучшает прокачку бурового раствора и его оптимизацию, качество цементажа и, кроме того, повышает безопасность работ под высоким давлением. Пробки удерживаются в камере под головкой внутри обсадной колонны с тем, чтобы цементировочные растворы могли эту камеру обтекать. Пробки запускаются с помощью гидравлического толкателя под усилием 907 кг, что сводит к минимуму возможность преждевременного или случайного освобождения пробки. Предохранительный зажим удерживает пробку до начала последнего хода толкателя.

При вытеснении растворов при цементировании может происходить их перемешивание, что приводит к катастрофическим последствиям. Загрязнение цемента меняет его реологию, сокращает время схватывания или ведет к частичному отсутствию отвердевшего цемента, низкой прочности цементного камня или к плохому сцеплению цемента в подошве. Эффективность вытеснения улучшается по мере увеличения разницы в скоростях потока и пределе текучести между верхними и нижними растворами. С увеличением диаметра труб эффективность вытеснения снижается.

Механическое разделение у каждой границы раздела растворов является единственным способом прохождения «нужных» растворов из обсадной колонны в затрубье. Рекомендуется всегда использовать нижние пробки, когда это возможно, а в особо критических ситуациях устанавливать их на каждой границе раздела.

Как отмечают авторы, «хорошее бурение не предопределяет успешность цементирования, а плохое бурение может привести к невозможности успешного цементажа».

Читать еще:  Песчано цементный блок цветной

Компания Шлюмберже рекомендует обучение персонала от руководителей до операторов на буровой для того, чтобы специалисты по разным растворам понимали нужды и намерения друг друга. Взаимное обучение должно дополняться созданием «растворно-технологических групп» для оптимизации всех работ по растворам.

Пропорции бетона

Каждой марке бетонного раствора примерно соответствует следующий класс прочности (М – марка, B — класс):

  • М400 – B30
  • М300 – B22,5
  • М200 – B15
  • М100 – B7,5
  • М350 – B25
  • М250 – B20
  • М150 – B10

С учетом экономичного расхода цемента при самостоятельном изготовлении бетона для монолитного фундамента зависимость марочной прочности от типа почвы и технологии строительства коробки дома выглядит следующим образом:

Материал стенПучинистый грунтСлабо пучинистый грунт
Монолит, кирпичB30B25
Керамзитобетонный, пенобетонный, газобетонный блокB25B22,5
Сруб из калиброванного бревна, брусаB22,5B20
Щиты, панели СИП, «каркасник», фахверкB20B15

Важно! Для трехэтажного здания рекомендуется применять бетон на одну марку выше. Для подбетонки используется тощий бетон B7,5.

Чтобы сделать монолитную конструкцию прочной, необходимо использовать цемент марки от М400. Обычно все пропорции компонентов указываются именно для вяжущего с этими характеристиками. Чтобы правильно приготовить раствор, обеспечив заданную марочную прочность в бетономешалке, следует ориентироваться на следующее соотношение компонентов:

БетонСоотношение объемное П/Ц/Щ (л)Соотношение весовое П/Ц/Щ (кг)Выход смеси из ведра цемента (л)
М40011/10/241,2/1/2,730
М30017/10/321,9/1/3,740
М20025/10/422,8/1/4,855
М10041/10/614,6/1/777
М35015/10/281,6/1/2,735
М25019/10/342/1/444
М15032/10/503,5/1/5,765

Для химической реакции образования цементного камня (гидратация) бетону достаточно объема воды, составляющей. Однако¼ от массы цемента этого количества не хватит, чтобы нормально замешать продукт даже в условиях растворного узла. Избыточная влага самостоятельно испаряется из бетона при наборе прочности материалом в первые 28 суток.

Максимальная морозостойкость фундамента достигается рациональным подбором водоцементного соотношения В/Ц. Рекомендуется использовать 0,5 – 0,6 частей воды по массе относительно общего веса цемента, используемого в замесе. Например, для 100 кг цемента (два мешка) это составит 50 – 60 литров.

Важно! При недостаточной пластичности и удобоукладываемости категорически запрещено добавлять воду в готовую смесь. Лучше использовать Суперпластификатор либо любое гелеобразное моющее средство (например, Фейри).

Как это делается?

Материалы

В общем случае растворы, применяемые при цементировании скважин, делятся по нескольким критериям.

  • Температура скважины. Чем глубже скважина — тем выше в ней температура и тем быстрее сохнет раствор. Разделяют цементы для холодных (до 40 С) скважин; горячих с температурой до 75С и глубоких — с температурой до 120 С.
    Первые в одинаковых условиях с последними твердеют куда быстрее.
    Разумеется, при бурении на воду последние два варианта неактуальны. Скважины просто не достигают глубин с такими температурами.
  • Добавки. Применяется цемент с кварцевым песком, не дающий усадки; волокнистый цемент с добавкой целлюлозы, который почти не проникает в рыхлые породы; расширяющийся цемент, который уплотняет грунт вокруг ствола скважины при застывании.
    Наконец, пуццолановые цементы, которые пропускают воду и в то же время не боятся агрессивных примесей.
  • Водоцементное отношение. Чем больше воды — тем раствор более текуч, но тем дольше он схватывается. К тому же растворы с меньшим содержанием воды после застывания оказываются более прочными.

Увы, необходимый скважине цемент в строительном магазине не купить

Методы

При бурении применяются следующие способы цементирования скважин:

  1. Сплошное цементирование. Оно же — одноступенчатое цементирование скважин. Суть метода такова: в обсадную колонну заливается цементирующий раствор; он накрывается плотной пробкой; после этого в колонну нагнетается промывочный раствор.
    Пробка постепенно вытесняет цемент в пространство вокруг колонны.

Самый простой случай

  1. Двухступенчатое цементирование. Скважина цементируется в два приема: нижняя, а потом верхняя ее часть.
    Способ применяется, если проблемно сразу приготовить нужное количество раствора или если состояние пластов грунта и температура в верхней и нижней частях скважины сильно различаются.

Обратите внимание: двухступенчатое цементирование может производиться как с разрывом во времени, после затвердевания первой порции раствора, так и сразу.

Для слоев цемента понадобится кольцо-разделитель.

  1. Манжетное цементирование. Эта технология цементирования скважин применяется, если нужно изолировать от грунтов лишь верхнюю часть скважины.
    На необходимом уровне между обсадной колонной и грунтом ставится кольцо-манжета. Раствор нагнетается выше нее через перфорацию в стволе колонны.
  2. Обратное цементирование. Цементный раствор нагнетается не в колонну, а в промежуток между ней и грунтом. При этом очистной или буровой раствор вытесняется через полость колонны.

Оборудование

Оборудование для цементирования скважин достаточно громоздко и требует использования в качестве передвижного носителя грузового автомобиля. Типично комплексы для цементирования монтируются на автомобилях класса «Урал», «КамАЗ» или «КрАЗ».

Для серьезного оборудования- серьезный транспорт

В качестве источника энергии для работы конвейеров загрузки и дозировки, системы смешения и управления используется двигатель автомобиля. На том же шасси могут расположиться нагнетающие насосы. Их максимальное давление нагнетания раствора может достигать внушительных 35 МПа.

Что происходит с цементным раствором в этой установке?

  • Цемент дозировано подается в бетономешалку. Туда же поступает нужное количество воды.
  • Цементирующий раствор вымешивается до полной однородности.
  • Затем нагнетающие насосы подают раствор в обсадную колонну или окружающее ее пространство с помощью цементирующей головки.

Кто специализируется на оборудовании для цементирования скважин в нашей стране? Прежде всего это находящийся в поселке Новый Уренгой центр цементирования скважин, являющийся частью корпорации «Газпром бурение». Его филиалы и цеха расположены в Астрахани, Оренбурге, Краснодаре и Ухте.

Контроль качества

Оценка качества цементирования скважин в настоящее время проводится следующими методами:

  • Термальным. В процессе затвердевания цемента выделяется некоторое количество тепла. Чтобы узнать, как высоко поднялся цемент за пределами обсадной колонны, достаточно просто промерять температуру ее стенок в нескольких точках.
  • Акустическим. Участки обсадной колонны, окруженные цементом и свободные от него, по-разному колеблются при прохождении акустической волны по ней.
    Там, где колебания быстро затухают, цементирование надежно. Там, где волна распространяется без затухания — цемент за колонной отсутствует.

Данные с акустических датчиков, разумеется, анализирует компьютер

  • Радиологическим методом (он же гамма-гамма-каротаж). Источник гамма-излучения опускается в скважину, а излучение от него регистрируется радиально разнесенными датчиками на поверхности.

Если по мере подъема-опускания источника излучения графики интенсивности равномерны и одинаковы на всех датчиках — цементирование выполнено удовлетворительно. Если графики неровны и отличаются — цементирование неравномерно, имеет дефекты либо выполнено не в полном объеме.

Так выглядит передвижная станция контроля качества

Заметьте: эти методы подходят именно в случае цементирования стенок обсадной колонны. Когда устанавливается цементный мост в скважине ( своего рода второе дно скважины, отсекающее нижнюю ее часть от верхней и разделяющее пласты грунта разных уровней), его герметичность и прочность неразрушающими методами проверить весьма проблематично.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector