​Як роторно-струминна бурова установка високого тиску створює грунтоцементні колони?

Як роторно-струминна бурова установка високого тиску створює грунтоцементні колони?

Створення ґрунтоцементних колон за допомогою ротора високого тискуреактивна бурова установкаце складна техніка поліпшення ґрунту, яка перетворює слабкі, стисливі ґрунти на стабільні несучі елементи. Цей процес, відомий у всьому світі як струменеве цементування, передбачає змішування на місці місцевого ґрунту з цементним цементним розчином, який вводять під надзвичайно високим тиском. Отримані ґрунтово-цементні колони або панелі можуть значно підвищити несучу здатність, зменшити осідання та створити стінки для утримання землі або гідравлічні стіни. Ефективність цього методу залежить від величезної енергії, яку виділяє струмінь рідини під високим тиском для розмивання та одночасного перемішування ґрунту.

Процес починається з позиціонування роторно-струминної бурової установки високого тиску в призначеному місці колони. Потім бурова установка бурить напрямну свердловину на необхідну глибину обробки за допомогою бурильної колони відносно малого діаметра, часто за допомогою рідини під низьким тиском або повітря для видалення шламу та стабілізації свердловини. Цей початковий етап буріння гарантує, що колона струминного цементування може досягти цільової зони без перешкод. Після досягнення бажаної глибини починається операція струминного цементування. Бурильна колона з’єднана з насосом високого тиску, здатним створювати тиск зазвичай у діапазоні від 400 до 600 бар, а іноді навіть вище. Цей насос проганяє цементний розчин через бурові штанги через спеціально розроблені сопла, розташовані в основі монітора або струминної головки.

Суть технології полягає в моніторі та дії струменю. Коли цементний розчин викидається з насадок із надзвуковою швидкістю, він утворює узгоджений високоенергетичний струмінь, який сильно розмиває навколишній ґрунт. Потім бурова установка високого тиску починає обертатися та повільно відтягувати бурильну колону від дна свердловини вгору. Поєднання обертання та відводу ретельно контролюється, щоб забезпечити однаковий діаметр колони. Ерозійна сила струменя створює порожнину, яка одночасно заповнюється та змішується цементним розчином. Параметри швидкості відведення, швидкості обертання та тиску насоса точно відкалібровані залежно від типу ґрунту та бажаного діаметра колони; наприклад, повільніший відбір і вищий тиск зазвичай призводять до більшого діаметру колони.

Існує кілька систем струминного цементування, і бурову установку з роторним струменем високого тиску можна налаштувати для найпоширенішої системи, описаної вище системи з однією рідиною. У цій системі суспензія цементного розчину виступає як середовище для різання та змішування. Частинки ґрунту подрібнюються та змішуються з цементним розчином для утворення однорідного ґрунтово-цементного матеріалу. Властивості кінцевої колони, такі як її міцність і водопроникність, залежать від початкових характеристик ґрунту, водоцементного співвідношення цементного розчину та ефективності змішування. Процес утворює значну кількість відходів — суміші надлишкового цементного розчину та зміщеного ґрунту, — який повертається на поверхню вздовж кільця свердловини. З цими відходами слід поводитись і збирати їх у систему утримання для подальшої утилізації або обробки.

Успішне виконання цієї техніки залежить від суворого контролю якості та розуміння взаємодії ґрунту та струменя. Оператори роторно-струминної бурової установки високого тиску повинні постійно контролювати та записувати всі ключові параметри, включаючи швидкість потоку, тиск, швидкість обертання та швидкість підйому. Передвиробничі випробування або випробувальні колони часто проводяться для підтвердження проектних припущень і уточнення робочих параметрів для конкретних умов на місці. Згодом ці випробувальні колони викопують або вибирають керн, щоб перевірити їх геометрію та перевірити міцність відновлених зразків ґрунту та цементу. Керуючи надходженням енергії та кінематикою струменя, високого тиску обертаєтьсяреактивна бурова установкастворює передбачуваний і грамотний грунтоцементний стовп, який ефективно зміцнює грунт.