Bsm818.ru

БСМ 818
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подъем цемента при цементировании

Расширяющийся цемент для цементирования скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B33/138

Изобретение относится к глубоко му бурению, в частности к составам для цементирования скважин, повышающим герметичность заколонного пространства, и может использоваться в нефтяной и газовой промьшшенности, геологическойразведке, при добыче геотермальной энергии, подземной газификации твердых топлив, гидроизоляционных работах и в шахтном строительстве.

Известны расширяющиеся цементы для цементирования буровых скважин с добавками магнезита и доломита, обожженных при 900-11РО°С (продуктом обжига являются оксиды магния и кальция ClJ.

Такой расширяющийся цемент рекомендуется применять в. скважина-х на забое при 20 — 75°С. При более высоких температурах расширение незначительно.

Известен расширяющийся цемент, содержащий оксид магния, обожженный при 1200-1300 С, .который рекомендуется применять в интервале температур 120-180 С. Такой оксид магния в количестве до 36% содержится в хроматном шламе — отходе преработки хромовой руды. Применение хроматного шлама в качестве расширяющейся добавки позволяет .пблучить расширяющиемя цементы для цементирования скважин в указанном выше интервале температур 2.

Определенная температура обжига оксида магния предопределяет ограниченный температурный интервал эффективного расширения цемента для цементирования буровых скважин. Однако в температурном интервале 75 и выше (180°С) ни один из указанных расширяющихся цементов не даст равномерного расширения по стволу скважины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является расширяющийся цемент для цементирования скважин, содержащий в сврем составе портландцементный клинкер — вяжущее вещество, гипс и бентонитовую глину — наполнитель 7 10 вес. % обожженного магнезита расширяющей добавки з .

Температура обжига магнезита (оксида магния )не оговаривается, так как в каждом конкретном случае температура обжига выбирается наиболее соответствующей температуре цементирования конкретной скважины Однако при закреплении обсадных колонн в скважине цементируется интервал ствола большой длины, и в данном интервале температура непрерывно и плавно изменяется от минимального до максимального значе ния.

Таким образом, добавка оксида магния, обожженного при определенн

температуре, наилучшим образом соответствует только части интервалг. цементирования. Если температура обжига выбирается в соответствии с нижней ча-стью ствола скважины, то в вышележащих интервалах -наблюдается замедленное расширение, а в верхних — недопустимо замедленное. В результате неравномерного расширения произойдет растрескивание цеQ ментного камня.

Если температура обжига, выбирается в соответствии с температурой верхней части ствола скважины, то гидратация оксида магния в нижней части ствола скважины с более высокой температурой произойдет слишком быстро, до затвердевания цементного камня, не вызвав его расширения или вызвав очень незначительное расширение. В результате не0 равномерного расширения по стволу скважины Hfe будет осуществлена надежная герметизация заколонного пространства.

Цель изобретения — повышение

5 надежности герметизации заколонного пространству путем равномерного расширения по всему зацементированному интервалу ствола сква)8:ины в интервале температур 22 — 200с.

0 Поставленная цель достигается тем, что расширяющийся цемент для цементирования скважин, включагаций вяжущее, наполнитель и расширяющую добавку, в качестве последней со-5 держит пыл:еунос вращающихся печей обжига магнезита при следующем отношений компонентов, мае.ч.:

Вяжуш.ее 5-50 Наполнитель Пылеунос

вращакядихся печей обжи10-30га магнезита

Пылеунос вращанхдихся печей обжига магнезита содержит 10-20% магнезита, вынесенного из участков по. длине печи, в которых еще.не произошло разложение карбонатов и 75-85%

оксидов магния, вынесенных из различных участков по длине вращающейся печи.

Температура обжигаемого материала по длине вращающейся печи возрастает плавно и непрерывно до

Читайте так же:
Пропорция керамзита песок цемент

1600°С. Вследствие этого в пылеуносе содержатся частицы оксида магния, обожженные при всех температурах, наблюдающихся по длине вращающейся печи. Каждому бесконечно малому температурному интервалу соответствует бесконечно малая доля обожженного при данной температуре материала.

В табл. 1 показано содержание

обожженного оксида магния в cjibuie уносе в зависимости от -температур ного интервала. Таблица . При цементировании скважины до устья в верхнем интервале при невысоких температурах расширение обеспечивается слабообожженным ок (Лзидом магния из близких к холодному концу участков вращакицейся печи. Если скважина достаточно больш глубины: имеет интервалы с более вы сокой температурой, то в этих интервалах слабообожженный оксид ма ния гидратируется слишком быстро, не вызывая расширения. Но в этих интервалах расширение вызывается оксидом магния, обожженным при бо лее высокой температуре. Таким образом, в каждом бескон но малом температурном .интервале по стволу скважины в цементном кам не оказывается некоторое количест оксида магния обожженного при наиболее благоприятной для .данных условий температуре. Присутствие оксида магния, обожженного при различной температуре, способствует равномерному расширению, во времени. Расширяющийся цемент получают смешением ,или совместным помолом вяжущего вещества, наполнителя и расширя.юще и добавки.. В табл. 2 показаны свойства расширяющегося состава цемента при различной температуре твердения в автоклаве,. В примерах 10 и 1.1 рас- . ширяющая доба&ка дана в количестве, выходящем, за пределы оптимальных значений. Как следует из табл. 2, при содержании расширяющей добавки менее 1,0 мае. ч. не .обеспечивается необходимая для герметизации скважины величина расширениз; при .cofдержании добавки более 30 мае.ч. возможно нарушение сплошности цементного камн-я из-за слишком большого расширения. Как следует из табл. 3, при введении в качестве расширяквдейсядобавки, каустического магнезиального порошка, температура обжига которого , расширение цемента при 75°С и 180°С недостаточно, а при использовании в качестве расширяющей добавки металлургического магнезитового порошка с температурой . обжига 1600°С при температуре в скважине 22°С и 75°С происходит чрезмерно большое расширение в поздние сроки, вызывающее снижение прочности цембНтного камня.

rtН

Приемы цементования скважин

В строительном производстве принято различать приемы в подаче герметизирующей смеси в заколонное пространство скважин:

  • одноступенчатый;
  • двухступенчатый;
  • манжетный;
  • обратный.

Цементование скважин производится в строгом соответствии с проектом производства работ, который является составляющей частью проекта на строительство скважины. Проектант обязан учитывать фактическую геологическую структуру на всей глубине скважины. В расчетах используют конструктивные особенности скважины, промежуток, подлежащий укреплению. Строгое соблюдение рекомендаций проектировщика – залог успешной долговременной эксплуатации скважины.
В практическом строительстве используется 2 технологии доставки тампонажного раствора:

  • прямая – постепенное заполнение раствором пространства снизу вверх;
  • обратная – перемещение раствора сверху вниз.

Обратная технология тампонирования применяется при небольших глубинах скважины. Приготовленный раствор подается сверху, между обсадной трубой и грунтом. Под собственным весом пластический раствор опускается вниз, заполняя все пустоты.
Прямая технология используется на больших глубинах залегания подошвы скважины и насчитывает несколько вариантов производства работ.
1. Способ одноступенчатый
Такой вариант выполнения работ предусматривает залив герметизирующей смеси в пространство между трубой и стеною скважины без прерывания процесса. Прежде чем приступить к наполнению раствором, скважина промывается обыкновенной водой. В нижней части трубы крепится ограничитель движения пробки. Смесь выдавливается давлением из трубы, предназначенной для крепления стен буровой скважины, в пространство между трубой и стеной скважины. В трубу насосом подается подготовленная смесь в полном объеме.

Читайте так же:
Цемента за тонну м300

Установив верхнюю пробку, с помощью компрессорной установки создается давление, необходимое для «выдавливания» смеси. Смесь поднимается вверх. В меру необходимости добавляется заранее приготовленный раствор в колонну и с использованием вибропресса происходит уплотнение закаченной смеси в заколонном пространстве.
Окончание подачи смеси происходит во время соприкосновения верхней и нижней пробок.
После полного затвердения раствора снимаются и извлекаются все приспособления, колонна очищается от остатков раствора, промывается чистой водой, проверяется на герметичность и передается в эксплуатацию.

2. Двухступенчатый способ.
Этот способ имеет второе название – двухцикловое цементирование. При неглубоких скважинах применять нецелесообразно, используется на скважинах, имеющих нефтеносные горизонты на больших глубинах. Увеличение глубины разрабатываемой скважины увеличивает сопротивление, что требует дополнительных мощностей. Продавливание тампонажного раствора за один цикл вдоль всей скважины затруднительно. Увеличение давления отрицательно влияет на залегающие геологические слои, разрушая их. Это приводит к увеличению затрат на тампонирование. Существует опасность разрушения конструкции скважины.
Такой способ используется при:

  • необходимости разделить затрубное пространство на несколько участков;
  • время схватывания тампонажной смеси меньше, чем время завершения полного цикла;
  • необходимости многократного увеличения давления подаваемой смеси, требующего дополнительного энергоемкого оснащения.

Второй цикл тампонирования выполняется при полном схватывании тампонажного раствора, выполненного в первом цикле.

3. Манжетное цементирование.

В слабых грунтах, предрасположенных к пластовому гидроразрыву или с низким внутренним давлением, практикуется применение манжетного способа укрепления стенок скважин. Этот метод предусматривает цементирование не по всей длине обсадной трубы, а исключительно верхней части, для полного исключения воздействия давлением тампонажного раствора на продуктивные нижние пласты.

В нижней части обсадной трубы, на уровне предполагаемого цементирования, устанавливается манжета, предварительно проперфорированная в месте закрепления. Выше отверстий перфорации устанавливается стопорное кольцо. Нагнетание тампонажного раствора происходит, как и при одноступенчатом способе, с той разницей, что в затрубное пространство раствор попадает через отверстия, а не через башмак.
Наличие манжеты не дозволяет раствору опуститься ниже края трубы, на котором она смонтированная. Внутрипластовое давление сохраняется на природном уровне и не способствует его разрушению.
На представленном видеоролике подробно рассмотрены поэтапные шаги и принцип тампонирования скважины манжетным способом с использованием соответствующего оборудования и оснастки.

4. Обратное цементирование.
Заполнение сверху пазух между трубой и стеной герметизирующим раствором называется обратным цементированием.
При таком способе промывочная жидкость опускается под тяжестью раствора вниз и поднимается обратно в обсадной трубе. Поднимающаяся промывочная жидкость сливается через устье, устанавливаемое наверху обсадной трубы, в очистную систему. При достижении тампонажного раствора низа обсадной трубы (башмака), процесс закачки прекращается и делается временная выдержка на период твердения раствора.

Этот метод цементирования оказывает меньшее давление на окружающие породы. Происходит полное замещение промывочной жидкости подготовленной герметизирующей смесью.

Такой способ имеет один изъян – качество цементирования вокруг башмака колонны снижено из-за частичного смешивания промывочного раствора с герметизируемым.

Схемы подачи тампонажного раствора в затрубное пространство

Существующие способы цементирования скважин отличаются друг от друга методом подачи цементного (тампонажного) раствора в затрубное пространство, а также особенностями используемых для этого приспособлений. Существует два варианта организации подачи подготовленного раствора:

  • прямая схема, которая подразумевает закачку раствора внутрь обсадной колонны с дальнейшим его прохождением до башмака и последующим поступлением в затрубное пространство, заполняющимся снизу вверх;
  • обратная схема характеризуется подачей тампонажного раствора с поверхности в затрубное пространство, при этом закачиваемая смесь перемещается сверху вниз.
Читайте так же:
Отличие белого цемента от обычного

При бурении скважин в промышленных масштабах чаще всего применяется способ цементирования, осуществляемый по прямой схеме. При этом процесс цементирования может проводиться в один цикл, во время которого весь объем необходимого для тампонирования раствора продавливается сразу.

Схематичное изображение процесса одноступенчатого цементирования скважины:

I. Начало процесса подачи цементного раствора в ствол скважины.

II. Подача порции раствора, закачанного в скважину, вниз по обсадной колонне.

III. Начало процесса продавливания тампонажного материала в затрубное пространство.

IV. Завершение процесса продавливания тампонажного материала.

Схема одноступенчатого (одноциклового) цементирования скважин: 1 — Манометр для контроля давления; 2 — Головка цементировочная; 3 — Пробка верхняя; 4 -Пробка нижняя; 5 — Цементируемая обсадная колонна; 6 — Стены скважины; 7 — Стоп-кольцо; 8 — Жидкость для продавливания тампонажного материала; 9 — Раствор буровой; 10 — Цементный раствор

В очень глубоких скважинах прибегают к двухступенчатому цементированию. Весь фронт работ делится на интервалы, которые заполняются с помощью специального оборудования поочередно.

Наряду с перечисленными вариантами цементирования обсадных колонн существует также манжетный способ, при использовании которого часть ствола защищается от проникновения тампонажного раствора. С помощью манжеты происходит изоляция участка, расположенного в интервале продуктивного пласта.

В отдельную группу принято выделять способы цементирования потайных секций и колонн.

Важно! Все способы цементирования преследуют одну цель, заключающуюся в вытеснении из затрубного пространства скважины бурового раствора с помощью тампонажного раствора, который необходимо поднять на заданную высоту, согласно проведенным расчетам.

Выбранная технология цементирования должна обеспечить:

  • заполнение тампонажным раствором всего интервала ствола по всей длине его протяженности;
  • полное вытеснение промывочной жидкости цементным раствором в рамках цементируемого интервала;
  • защиту тампонажного раствора от попадания промывочной жидкости;
  • получение прочного цементного камня, обладающего высокой стойкостью к механическим и химическим воздействиям, способного к выдерживанию высоких нагрузок, которые испытывают стенки ствола на глубине;
  • хорошее сцепление затвердевшего цементного камня со стенками скважины и с поверхностью обсадной колонны.

Важно! Обеспечение качественного проведения процесса цементирования обсадных колонн позволяет заметно увеличить долговечность данных глубинных сооружений и срок добычи посредством их эксплуатации нужной продукции.

Струйная цементация грунтов (Jet grouting)

Технология струйной цементации или струйная геотехнология, позволяет получать практически любой формы и размеров грунтоцементный массив, который обладает достаточно высокими прочностными, деформационными характеристиками, более чем на порядок превышающими характеристики грунта.

Это способ, позволяющий разрушать струей высокого давления грунт в скважине и смешивать его с цементным раствором путем нагнетания раствора в грунт. В результате происходит разрушения и одновременное перемешивание грунта с цементным раствором.

Порядок производства работ

Технологический процесс закрепления грунта по технологии струйной цементации делят на два основных этапа:

  1. Бурение скважин буровым инструментом, в нижней части которого расположен монитор с соплами.
  2. Подъем буровых штанг с одновременной подачей раствора через сопла монитора под давлением 40…50 МПа и перемешиванием грунта.

При обратном ходе происходит перемешивание грунта с раствором и частичным (или полным) выносом размытого грунта из пробуренной скважины. В результате, вокруг скважины, образуется новый материал – грунтобетон, обладающий высокими прочностными, деформационными и противофильтрационными характеристиками.

Основным фактором, влияющим на прочностные характеристики грунтоцемента, является расход цемента на 1 м 3 закрепленного грунта. Закрепление грунтов методом струйной цементации, в зависимости от грунтовых условий, назначения и требуемой прочности, и фильтрационных свойств создаваемой грунтоцементной конструкции, может производиться по следующим технологиям:

  1. Однокомпонентная технология (Jet1). Разрушение грунта производится струей цементного раствора. Технология наиболее простая в исполнении, достигается наибольшая плотность и прочность грунтобетона. Расход цемента составляет 350…400 кг на метр закрепления. Диаметр грунтобетонных элементов в глинистых грунтах составляет 550…650 мм, в песчаных грунтах – 650…700 мм.
  2. Двухкомпонентная технология (Jet2). Для увеличения объема закрепляемого грунта используется дополнительно энергия сжатого воздуха, создающего искусственный воздушный поток вокруг струи раствора. Расход цемента составляет 650…800 кг на метр закрепления. Плотность и прочность грунтобетона ниже на 10 — 15%, чем по технологии (Jet1), диаметр грунтоцементных элементов больше и достигает в глинистых грунтах 1000…1200 мм, в песках 1300 мм;
Читайте так же:
Прибор для определения схватывание цементных растворов

Преимущества технологии струйной цементации

Метод струйной цементации может применяться в песчаных, супесчаных, суглинистых и глинистых грунтах. Компания «Нью Граунд» может осуществлять работы с применением технологии струйной цементации в стесненных условиях плотной городской застройки.

Область применения

Метод струйной цементации используется при создании искусственно улучшенных оснований фундаментов, армированных грунтобетонными элементами; временных и постоянных несущих и ограждающих конструкций из грунтобетонных элементов, выполненных в виде цилиндрических массивов типа свай, противофильтрационных завес в виде конструкций из взаимно пересекающихся грунтобетонных элементов (jet-свай), устройстве грунтовых анкеров.

Технология применяется как в гражданском, так и промышленным строительстве, в устройстве береговой линии, строительстве дорог и т.д.

Адрес центрального офиса:
641081, г. Пермь, ул. Кронштадтская, д. 35,
e-mail: info@new-ground.ru
тел: (342) 236-90-70 (многоканальный)

115114, г. Москва, 2-й Кожевнический пер., д.12, стр. 5
тел: (985) 643-78-54, (495) 994-93-91

дизайн и разработка сайта Axiom Graphics
2021

Установка маячков для бетонирования

Для облегчения процесса кладки под углом рекомендуется использовать вспомогательные маячки. С их помощью обозначаются необходимые углы наклона поверхности. Например, для обустройства отмостки вокруг дома потребуется четыре маячка в виде штырей. Устанавливать их нужно по углам заливаемой площадки. При этом два штыря должны располагаться выше двух других. Максимальная и минимальная высота заливаемого участка определяется по размерам маячков.

Струны, привязанные к маячкам, образуют необходимый угол наклона будущей поверхности. Эти нити нужно туго натянуть, чтобы по ним смогли двигаться две другие поперечные нитки. Таким способом обозначается плоскость для заделки бетоном. Для точного определения геометрии будущей поверхности используется специальный уровень. Его закрепляют на одной из струн, а затем в процессе подъема и опускания добиваются требуемого положения маячков. После регулировки можно приступать к установке опалубки. В качестве формы используются фанерные доски, профили под листы гипсокартона.

Расстояние между бортами опалубки должно быть равным длине правила, то есть виброрейки или швабры. Профили под гипсокартон можно фиксировать раствором, предварительно разложенным под струной по периметру.

Причины деформации основания

Причины разрушения фундамента и стен постройки различные. Перед проведением укрепления состояния их следует точно определить, чтобы получить нужный результат.

Разрушение стен и фундамента

Наиболее распространенные причины, вызывающие деформацию основания, а также появление дефектов на его поверхность и внутри такие:

  • плохая гидроизоляция (низкого качества);
  • расположение здания на участке, имеющем наклон;
  • изменение несущих свойств грунта под постройкой (после ее возведения) из-за его переувлажнения, пучения либо подъема уровня подземных вод;
  • проведение объемных земляных работ вблизи от строения;
  • ошибки проектирования основания;
  • неправильный расчет действующей нагрузки;
  • увеличение массы строения из-за перепланировок или реконструкции здания с увеличением этажности либо применения более тяжелых строительных материалов;
  • постоянные или разовые вибрации земли под сооружением и вблизи него, вызванные расположением поблизости железной дороги, проведением подземных выработок, землетрясением;
  • использование для строительства материалов низкокачественных материалов;
  • неправильная эксплуатация: отсутствие плановых ремонтов;
  • сильное промерзание почвы;
  • затопление участка с постройкой, например, из-за наводнений, выпадения обильных осадков, паводков;
  • отступление от технологии при проведении строительных работ.
Читайте так же:
Как сделать хорошую цементную стяжку

В таблице ниже представлены различные виды деформаций построек и вызвавшие их возможные причины.

Усадка центральной части сооруженияОсадка конструкции по краямДеформация стен
образование пустот в земле под средним участком постройкислабое основание под любым углом зданиявоздействие нагрузок от имеющихся растяжек, прикрепленных к строению
просадка грунтарытье траншей или котлованов вблизи разрушающейся постройкиземлетрясения
ослабление по центру фундаментапроблемы с грунтом, оползнинагрузки от рабочего оборудования, расположенного внутри здания

Каждая причина для своего устранения, кроме восстановления прочности фундамента, требует еще проведения целого спектра сопутствующих работ. Это может быть обезвоживание территории, монтаж дренажной системы, проведение исследований изменений, произошедших с грунтом и прочие мероприятия. Все это отражается на конечной смете.

Осложнения

Исследователи отмечают, что наиболее часто возникающие при вертебропластике осложнения связаны с онкологическими поражениями позвонков (10%) и позвонковой гемангиомой (2-5%), несколько реже имеет место взаимосвязь с остеопорозным поражением (1-3%).

Значимые осложнения встречаются не более чем у 1% пациентов, страдающих от остеопоротических переломов позвонков; имеющие незначительную значимость осложнения у данной группы пациентов наблюдаются менее чем в 2% случаев. У пациентов, страдающих от новообразований, локализующихся в позвоночнике, значимые осложнения наблюдаются менее чем у 5%, малозначимые проявляются у 10%.

Основным осложнением, имеющим место при проведении вертебропластики, является выход костного цемента в позвоночный канал. В случае если имеет место попадание небольшого количества ПММА в позвоночный канал, видимые проявления осложнения отсутствуют, лечения не требуется. Если же объём костного цемента, который попал в позвоночный канал, достаточно велик, данное осложнение может привести к возникновению сдавления нервных структур, в результате которого будет иметь место болевой синдром или слабость в конечностях. В этом случае необходимо провести повторное хирургическое вмешательство, целью которого является удаление излишнего количества цемента из позвоночного канала.

Инфекционное заражение операционной раны при такого рода процедурах встречается сравнительно редко, поскольку хирургические манипуляции производятся через небольшой прокол, а во время полимеризации костный цемент нагревается до температуры 65-70 о С.

Также к осложнениям вертебропластики относятся:

  • Аллергическая реакция на введение анестетических препаратов . В этом случае тот обезболивающий препарат, на который пациент даёт аллергическую реакцию, заменяется на другой;
  • Отсутствие эффекта . У большинства прооперированных пациентов локализующиеся в области спины болевые ощущения исчезают непосредственно после проведения вертебропластики или же в течение нескольких дней. В случае если хирургическое вмешательство не принесло положительного результата, пациенту рекомендуется пройти более тщательное обследование, результаты которого помогут определить точную причину возникшего патологического состояния.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector