طرق وتقنيات تدعيم الآبار: كيفية تحضير وصب ملاط ​​الأسمنت

بعد حفر البئر في التربة الرملية الرخوة، تبدأ مرحلة تهدف إلى تقوية أنابيب التغليف.في الوقت نفسه، يجب حماية الجذع من التلف والتأثيرات العدوانية للمياه الجوفية والتآكل وغيرها من الظواهر السلبية. نحن نتحدث عن عملية مثل تدعيم الآبار.

يعد تنفيذ أعمال التدعيم بمفردك أمرًا صعبًا للغاية، ولكنه ممكن إذا كانت لديك معرفة بتقنيات تنفيذ الحدث. سنخبرك لماذا تحتاج إلى إجراء عملية التدعيم وما تحتاج إلى الاهتمام به عند أداء العمل. من أجل الوضوح، تحتوي المادة على صور ومقاطع فيديو موضوعية.

لماذا الاسمنت جيدا؟

إن عملية تدعيم الآبار هي عملية تتم مباشرة بعد الانتهاء عمليات الحفر. يتكون إجراء التثبيت من إدخال محلول أسمنتي في الحلقة أو الحلقة (إذا تم وضع أنبوب التغليف في أنبوب بولي إيثيلين أوسع)، والذي يتصلب بمرور الوقت، مكونًا حفرة بئر متجانسة.

يُطلق على الملاط الأسمنتي في هذه الحالة اسم "التوصيل"، وتسمى العملية نفسها "التوصيل". تتطلب عملية هندسية معقدة تسمى تكنولوجيا تدعيم الآبار معرفة معينة ومعدات خاصة.

في معظم الحالات، يمكن توصيل مصادر المياه بيديك، وهو أرخص بكثير من الاستعانة بالمتخصصين.

تدعيم الآبار عبارة عن مجموعة من الإجراءات التي تهدف إلى تقوية الحلقة والغلاف من الضغط الجانبي المدمر للصخور وتأثيرات المياه الجوفية

يساهم توصيل آبار المياه بشكل صحيح في:

• ضمان قوة هيكل البئر.
• حماية البئر من المياه الجوفية والسطحية.
• تقوية أنبوب التغليف وحمايته من التآكل.
• زيادة عمر خدمة مصدر المياه؛
• القضاء على المسام الكبيرة والفراغات والفجوات التي يمكن من خلالها دخول الجزيئات غير المرغوب فيها إلى طبقة المياه الجوفية؛
• إزاحة طين الحفر بالأسمنت إذا تم استخدامه أثناء الحفر.

تعتمد جودة المياه المنتجة والخصائص التشغيلية للبئر على مدى جودة عملية التثبيت. يتم أيضًا إجراء عملية الأسمنت للآبار المهجورة التي لن تكون قيد التشغيل بعد الآن.

مراحل تدعيم مصدر المياه

تتكون عملية التدعيم بأكملها من عدة مراحل، كل منها له الفروق الدقيقة الخاصة به:

1. تحضير ملاط ​​الأسمنت لملء الحلقة.
2. توريد الأسمنت الجاهز للبئر.
3. حقن ملاط ​​الأسمنت في الحلقة.
4. فترة تصلب الملاط الأسمنتي.
5. التحقق من جودة الأسمنت.

تتطلب كل مرحلة استخدام أدوات معينة ومعدات خاصة. من الأفضل إجراء حسابات للمواد المطلوبة قبل بدء أعمال الحشو، لأن يجب أن تستمر عملية التوصيل بشكل مستمر، وإذا، على سبيل المثال، لم يكن لديك ما يكفي من الملاط الأسمنتي، فسيؤثر ذلك سلبًا على جودة الأسمنت. دعونا نلقي نظرة على أهم المراحل بمزيد من التفصيل.

وفي حالات نادرة لا تحتاج الآبار الجوفية إلى التدعيم، فنحن نتحدث عن الآبار التي يمتد عمقها بالكامل في تربة طينية كثيفة.

المرحلة رقم 1 - تحضير المعدات

يجب تنفيذ جميع الأعمال المتعلقة بتدعيم آبار المياه الجوفية بشكل صارم وفقًا للمتطلبات الفنية، والتي سيؤدي انتهاكها إلى ترسيخ رديء الجودة.

عند البدء في سد بئر، يجب أن تعلم أن هذه عملية لا رجعة فيها، فمن المستحيل تصحيح أي شيء بعد بدء ضخ المحلول إلى حلقة البئر، وبالتالي يتم العمل التحضيري، أي إعداد محلول للبئر. يجب التعامل مع عملية التثبيت واختيار المعدات بمسؤولية قدر الإمكان!

الطريقة الأسهل والأكثر فعالية هي استئجار المعدات على منصة السيارة. سيكون مثل هذا المجمع قادرا على إعداد محلول الأسمنت وضخه في البئر تحت الضغط، في حين أن مصدر الطاقة لتشغيل المعدات هو محرك سيارة قوي.

إذا كان استخدام الوحدات المعتمدة على مركبة خاصة غير ممكن، فسوف تحتاج إلى:

• خلاط لإعداد الملاط الأسمنتي.
• مضخة الضغط العالي التي تضخ المحلول إلى البئر؛
• رأس تدعيم لضخ المحلول في البئر ؛
• ملء السدادات (الكمية تعتمد على طريقة التثبيت)؛
• المعدات الصغيرة المختلفة (الخراطيم وحاويات القياس).

كخرطوم، يوصي العديد من الخبراء باستخدام خرطوم حريق مرن بدلاً من أنابيب HDPE التقليدية التي يبلغ قطرها 32 سم. إنه مسطح ويتناسب بشكل مثالي مع مساحة الأنابيب البينية، مما يضمن الإمداد الفعال بالحل.

معدات تدعيم الآبار كبيرة الحجم وتتطلب مصدرًا قويًا للطاقة، مثل الضاغط والمولد وإمكانية الوصول دون انقطاع إلى شبكة الكهرباء.

المرحلة الثانية - تحضير المحلول

يجب أن يفي ملاط ​​الأسمنت المستخدم في تدعيم البئر بعدد من المتطلبات وأن يكون:

• خصائص لاصقة عالية مع الأسطح من أي نوع؛
• قوة عالية بعد التصلب، ومقاومة الإجهاد الميكانيكي؛
• اللدونة والسيولة الجيدة لملء جميع الشقوق والفراغات.
• الحياد الكيميائي فيما يتعلق بطبقات التربة المدسوسة؛
• مقاومة التآكل بواسطة المياه الجوفية.
• لا انكماش أثناء التصلب.

أيضًا، يجب أن يكون المحلول متماسكًا بحيث يمكن توصيله بسهولة إلى البئر وحقنه. يجب أن يتم غسل المحلول بسهولة من المعدات، وألا يكون عدوانيًا كيميائيًا تجاهه وأن يكون لديه الحد الأدنى من معامل الخسارة أثناء النقل إلى البئر.

يجب أن يكون لملاط الأسمنت المستخدم بنية سائلة كافية للضخ بمعدات الحقن وفي نفس الوقت يتمتع بخصائص قوة عالية

تتكون عملية تحضير الملاط الأسمنتي للدكك من خلط المكونات الموجودة في تركيبته بشكل موحد، يليه صب الماء فيه مع إضافات خاصة مذابة فيه مسبقًا.

أبسط الحلول التي يمكنك تحضيرها بنفسك هي:

1. أسمنت بورتلاند + رمل الكوارتز (1:1) + إضافات خاصة وماء حتى الحصول على القوام المطلوب. هذا المحلول ذو كثافة منخفضة، وتحضيره صعب، لأنه غالبًا ما تترسب الرمال الموجودة في التركيبة ويصبح استخدام المحلول مستحيلاً.
2. أسمنت بورتلاند + باريت (1.1:1) + إضافات خاصة وماء. عيب هذا الحل هو قوته المنخفضة.
3. أسمنت بورتلاند + حشو. يتم استخدام الأسبستوس (في التربة الرملية) والمواد الليفية كمواد حشو.

لتحضير الخليط الأسمنتي، من الأفضل استخدام الأسمنت البورتلاندي، وهو نوع من الأسمنت ذو أساس السيليكات.

هذا الأسمنت، بالطبع، أغلى من الأسمنت البورتلاندي العادي، لكن خصائص قوته أعلى بكثير من الأسمنت العادي. الباريت معدن ثقيل يزيد من كثافة المحلول. يمكنك شراء الباريت من متجر الأجهزة الذي يبيع مواد البناء بكميات كبيرة.

الإضافات الخاصة الموجودة في المحاليل الأسمنتية تعني مواد مختلفة تعطي المحلول خصائص خاصة.

وتشمل هذه:

• ضبط المسرعات الأسمنت (كلوريد الكالسيوم، رماد الصودا، البوتاس)، يستخدم في حالة حدوث الأسمنت عند درجات حرارة أقل من +5 درجة؛
• مثبطاتيستخدم لمنع التصلب السريع (مثل كلوريد الكالسيوم أو الصوديوم ونتريت الصوديوم وما إلى ذلك) ؛
• الملدنات للحصول على اللزوجة المثلى (معدلات البوليمر)؛
• إضافات مقاومة للصقيع (مركبات السيليكون العضوي المقترنة بالملدنات)؛
• إضافات المجففة (المواد التي يتم الحصول عليها من المركبات التي تنتمي إلى مجموعات السكر، وأحماض الستريك، والطرطريك، ورباعي الأكسياديبيك)، وما إلى ذلك.

يتم خلط المضافات الخاصة في الماء، والذي يستخدم لاحقًا لتحضير ملاط ​​الأسمنت. يتم خلط المحلول باستخدام آلات خاصة - خلاطات. في بعض الأحيان يُسمح بالعجن اليدوي، ولكنه يتطلب بعض المهارة والكثير من العمل.

يتميز الحجر الأسمنتي المتكون أثناء تصلب الأسمنت البورتلاندي بخصائص عالية القوة ويمكنه تحمل الأحمال والضغط الميكانيكي والفيزيائي.

المرحلة رقم 3 - صب المحلول في البئر

الطرق الرئيسية لتدعيم الآبار هي:

• مرحلة مستمرة أو واحدة.
• مرحلتين
• صفعة؛
• المقابل.

تعتمد جميع طرق تدعيم آبار المياه على مبدأ واحد - ضخ ملاط ​​الأسمنت في الحلقة. في الوقت نفسه، يعتمد اختيار تكنولوجيا الأسمنت على ظروف محددة: نوع التربة، وعمق البئر، ومواد غلاف الأنابيب، والظروف المناخية والهيدروجيولوجية للمنطقة.

يجب أن تضمن تقنية توصيل آبار المياه المختارة ما يلي:

• ملء قسم البئر بالكامل بالمحلول حتى العمق الكامل؛
• قم بإزاحة سائل التنظيف تمامًا (إن وجد) ؛
• إنشاء حجر أسمنتي عالي القوة ومقاوم للتأثيرات الفيزيائية والميكانيكية والكيميائية؛
• نسبة عالية من الالتصاق بجدران تربة البئر وأنابيب التغليف.

بالنسبة للآبار العميقة، يتم استخدام الأسمنت القطاعي، أي. لا يتم تدعيم قسم البئر بالكامل مرة واحدة، ولكن يتم لصق الأجزاء الفردية فقط.

هذه العملية معقدة للغاية وتظهر الممارسة أنه يكاد يكون من المستحيل القيام بذلك بنفسك. ولذلك، فإننا سوف نلقي نظرة فاحصة على تكنولوجيا تدعيم مرحلة واحدة أو مرحلتين وجلبة.

مرحلة واحدة أو تدعيم مستمر

تُستخدم هذه الطريقة غالبًا لتدعيم آبار المياه الجوفية المحلية. أثناء تنفيذه، يتم ضخ محلول الأسمنت في الحلقة.

يتم ضخ المحلول تحت الضغط باستخدام المعدات المثبتة على منصة مركبة خاصة أو بالقرب من البئر بشكل دائم. ينتقل محلول التثبيت، تحت ثقله، إلى القاعدة الأساسية للغلاف، ويملأ جميع التجاويف الحلقية.

يتم تنفيذ أعمال الأسمنت أحادية المرحلة في دورة واحدة دون انقطاع، لذلك من الضروري الاهتمام بكمية كافية من ملاط ​​الأسمنت

قبل البدء في أعمال الأسمنت، يتم تنفيذها تنظيف جيد، ثم يتم إدخال قابس سفلي، والذي سيكون بمثابة المحدد. يتم تشغيل مضخة الخرسانة ويبدأ ضخ محلول التوصيل، وتحت تأثيره يتم خفض القابس حتى يصل إلى "الحذاء" للغلاف.

بعد ضخ المحلول، يتم تركيب السدادة العلوية ويبدأ ضغط خليط الأسمنت حتى تستقر السدادة العلوية على السدادة السفلية. هذا يعني أن المحلول قد ملأ الحلقة بأكملها. يتم الضغط باستخدام مكبس اهتزازي باستخدام مضخة خرسانية لضخ المحلول.

يُترك البئر الأسمنتي بمفرده لمدة 36-48 ساعة حتى يتصلب المحلول تمامًا. هذه الطريقة مناسبة فقط للآبار الضحلة ذات الشكل المتساوي. عيب هذه الطريقة هو عدم القدرة على تتبع اللحظة التي يصل فيها ملاط ​​الأسمنت إلى النقطة السفلية لمحاذاة البئر.

نظام تعبئة على مرحلتين

تم تطوير طريقة التدعيم هذه لآبار صناعة النفط. نظرًا لحقيقة أنها تتطلب استخدام معدات صناعية خطيرة (مضخة خرسانية قوية)، فهي لا تستخدم غالبًا في بناء الآبار. يتم استخدام الأسمنت على مرحلتين في الحالات التالية:

• يتم تماسك الملاط الأسمنتي بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن إكمال عملية التثبيت في دورة واحدة؛
• عندما يكون من الضروري اختيار قسمين في الحلقة مفصولة بمسافة كبيرة؛
• على عمق كبير من البئر، عندما يكون من المستحيل القيام بالعمل في دورة واحدة.

وفي حالات أخرى، يكون استخدام طريقة المرحلتين غير عملي بسبب مدة العملية والمؤشرات الاقتصادية.

يستغرق التثبيت على مرحلتين وقتًا أطول، حيث أن المرحلة الثانية تبدأ بعد أن يتصلب ملاط ​​الأسمنت في المرحلة الأولى تمامًا

يعتمد مبدأ التثبيت على مرحلتين على حقيقة أنه يتم ضخ الأسمنت في الحلقة على مرحلتين.

يتم تحميل الجزء الأول من ملاط ​​الأسمنت وضغطه. يتم خفض القابس السفلي، والذي، من خلال عمل المحلول، يغوص القابس إلى الأسفل. يتم ضخ الجزء الثاني من المحلول بعد 12-36 ساعة من تصلب الجزء الأول تمامًا.

في ممارسة الحفر العميق للآبار الارتوازية في وجود طبقات ماصة في الجزء العلوي من القسم الجيولوجي وفي حالات أخرى يتم استخدام الأسمنت على مرحلتين

تطبيق طريقة الكفة

يتم استخدام طريقة التثبيت هذه في حالة الحاجة إلى تقوية الجزء العلوي من البئر فقط. في هذه الحالة، ستكون المهمة الأولية هي تحديد المستوى الذي سيتم تنفيذ عملية التثبيت عليه.

يتم تحديد المستوى على طول الغلاف عن طريق تثبيت طوق خاص. الجزء السفلي من الصمام محمي بشكل موثوق بواسطة الكفة من اختراق محلول التوصيل.

يتم ضخ المحلول بنفس الطريقة تمامًا كما هو الحال أثناء عملية التثبيت أحادية المرحلة. يتم استخدام طريقة الكفة إذا كان الجزء العلوي من البئر يقع على تربة رملية، والجزء السفلي يقع على تربة طينية. وهذا نادر جدًا، لذا لا يتم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع.

عملية تشكيل حجر الاسمنت

تبدأ عملية تكوين الحجر الأسمنتي مباشرة بعد ضخ محلول الانسداد وتستمر من 12 إلى 36 ساعة. العوامل الرئيسية التي تؤثر على مدة تصلب المحلول لحالة الحجر الأسمنتي:

• خصائص المكونات المدرجة في الحل.
• التربة، غلاف المواد؛
• الظروف الهيدروجيولوجية والمناخية في الموقع؛
• كثافة الحقن، التنفيذ الصحيح لعملية التوصيل.

خلال فترة التصلب، من الضروري ترك البئر في حالة راحة. يمنع استخدام الكابلات أو العتلات أو الأسلاك لتقييم جودة الأسمنت لأنها وهذا قد يضر بسلامة الحجر الأسمنتي الناتج.

إذا كنت لا تعرف المدة التي يستغرقها الملاط الأسمنتي حتى يتماسك تمامًا، فانتظر ثلاثة أيام وابدأ في أخذ قياسات التحكم

تقييم جودة الأسمنت

ومن الجدير بالذكر: على الرغم من أن تقييم جودة ترسيخ آبار المياه الجوفية هو خطوة مهمة للغاية، فمن المستحيل تنفيذها بشكل مستقل.

لتنفيذها، هناك حاجة إلى معدات مختبرية خاصة، وهو أمر نادر جدًا حتى بين المنظمات المشاركة في الحفر.

إذا كنت لا تزال تنوي تقييم عملية التامبون التي تم إجراؤها، فيمكنك طلب خدمة مراقبة الجودة بإحدى الطرق الثلاث:

• الصوتية، على أساس النقر على جدران الغلاف، مع المعالجة اللاحقة للبيانات التي تم الحصول عليها عن طريق برامج الكمبيوتر؛
• الإشعاعية، عند القياس باستخدام أجهزة الراديو؛
• الحرارية، على أساس مبدأ قياس الحرارة المتولدة عندما يتصلب الملاط الأسمنتي.

وفي المنزل، يمكنك استخدام طريقة حرارية مبسطة، وذلك عن طريق قياس درجة الحرارة على جدران البئر. عندما تصبح مساوية لدرجة حرارة الهواء المحيط وتصبح أقل بمقدار 0.5-1.5 درجة، فيمكننا التحدث عن تصلب كامل. ومع ذلك، حتى بعد ذلك، يوصى بالانتظار لمدة 2-3 أيام وبعد ذلك فقط تشغيل البئر.

بعد الانتهاء من الفحص، يتم تنظيف رأس البئر من بقايا ملاط ​​الأسمنت باستخدام المنقذين. ثم يتم إجراء اختبار التسرب عن طريق ضخ الماء تحت ضغط عالٍ في أنبوب البئر لمدة 30 دقيقة. سيكون معيار الضيق هو انخفاض الضغط بحوالي 0.3-0.5 ميجا باسكال. والآن أصبح البئر جاهزًا تمامًا للاستخدام.

يزيد ضيق الانسداد من معدل تدفق البئر، ويزيد من عمر خدمة أعمدة الغلاف، ويحميها من التآكل، وكذلك مصدر المياه نفسه

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

مقاطع الفيديو أدناه تدور حول الآبار في صناعة النفط والغاز، ولكن مبدأ تكنولوجيا العمل هو نفسه بالنسبة للآبار الحاملة للمياه.

إجراءات تدعيم الآبار بمرحلة واحدة:

تفاصيل إنتاج تدعيم الشفاه:

الميزات التكنولوجية للتثبيت على مرحلتين:

تعتبر عملية الأسمنت عملية معقدة تتطلب استخدام معدات متخصصة. ومع ذلك، هذا لا يعني أنه من المستحيل القيام بذلك بنفسك. من خلال اختيار محلول الحشو وإعداده بشكل صحيح، باستخدام الحد الأدنى من الوحدات، يمكنك بسهولة التعامل مع المهمة بنفسك.

وعلى أية حال، فإن تشغيل البئر دون تقوية البرميل بالأسمنت لن يدوم طويلا، وسيكلف ذلك حفر مصدر مياه جديد لن يكون أقل.

إذا كان لا يزال لديك، بعد دراسة المادة، أسئلة حول كيفية تدعيم البئر بشكل صحيح بعد الحفر، أو إذا كانت لديك معرفة قيمة حول هذه المشكلة، فيرجى ترك تعليقاتك في المربع أدناه.