Menetelmät ja tekniikat kaivojen sementoimiseksi: kuinka valmistaa ja kaataa sementtilietettä

Kaivon porauksen jälkeen löysään hiekkamaahan alkaa vaihe, jonka tarkoituksena on vahvistaa vaippaputkia.Samanaikaisesti runko tulee suojata vaurioilta, pohjaveden aggressiivisilta vaikutuksilta, korroosiolta ja muilta negatiivisilta ilmiöiltä. Puhumme prosessista, kuten kaivojen sementoinnista.

Sementointitöiden suorittaminen omatoimisesti on melko vaikeaa, mutta se on mahdollista, jos sinulla on tietoa tapahtuman toteuttamistekniikoista. Kerromme sinulle, miksi sinun on tehtävä sementointi ja mihin sinun tulee kiinnittää huomiota töiden suorittamisessa. Selvyyden vuoksi materiaali sisältää temaattisia valokuvia ja videoita.

Miksi sementoi kaivo?

Kaivon sementointi on prosessi, joka seuraa välittömästi valmistumisen jälkeen poraustoimenpiteet. Sementointiprosessi koostuu sementtiliuoksen syöttämisestä renkaaseen tai renkaaseen (jos päällysputki asetetaan leveämpään polyeteeniputkeen), joka kovettuu ajan myötä muodostaen monoliittisen porausreiän.

Sementtilaastia kutsutaan tässä tapauksessa "tulppaamiseksi", ja itse prosessia kutsutaan "tulppaamiseksi". Monimutkainen suunnitteluprosessi, jota kutsutaan kaivon sementointitekniikaksi, vaatii tiettyä tietoa ja erikoislaitteita.

Useimmissa tapauksissa vesilähteet voidaan kytkeä omin käsin, mikä on paljon halvempaa kuin asiantuntijoiden palkkaaminen.

Kaivon sementointi on joukko toimenpiteitä, joiden tarkoituksena on vahvistaa renkaan ja kotelon kiven tuhoavaa sivupainetta ja pohjaveden vaikutuksia.

Oikein suoritettu vesikaivojen tukkiminen edistää:

• kaivon rakenteen lujuuden varmistaminen;
• kaivon suojaaminen pohja- ja pintavesiltä;
• koteloputken vahvistaminen ja sen suojaaminen korroosiolta;
• lisää vesilähteen käyttöikää;
• suurten huokosten, onteloiden, rakojen poistaminen, joiden kautta ei-toivotut hiukkaset voivat päästä pohjavesikerrokseen;
• porauslietteen syrjäyttäminen sementillä, jos ensin mainittua on käytetty porauksen aikana.

Tuotetun veden laatu ja kaivon käyttöominaisuudet riippuvat siitä, kuinka hyvin sementointi suoritetaan. Sementointia tehdään myös hylätyille kaivoille, jotka eivät ole enää käytössä.

Vesilähteen sementoinnin vaiheet

Koko sementointiprosessi koostuu useista vaiheista, joista jokaisella on omat vivahteensa:

1. Sementtilietteen valmistus renkaan täyttämiseksi.
2. Valmistetun sementin syöttö kaivoon.
3. Sementtilietteen ruiskuttaminen renkaaseen.
4. Sementtilaastin kovettumisaika.
5. Sementoinnin laadun tarkistaminen.

Jokainen vaihe vaatii tiettyjen työkalujen ja erikoislaitteiden käyttöä. On parempi tehdä laskelmat tarvittavista materiaaleista ennen injektointitöiden aloittamista, koska Tiivistysprosessin on kestettävä jatkuvasti, ja jos esimerkiksi sementtilaastia ei ole tarpeeksi, se vaikuttaa eniten sementoinnin laatuun. Katsotaanpa tärkeimpiä vaiheita yksityiskohtaisemmin.

Harvinaisissa tapauksissa pohjavesikaivot eivät vaadi sementointia, vaan kaivoista, joiden koko syvyys kulkee tiheässä savimaassa

Vaihe nro 1 - laitteiden valmistelu

Kaikki pohjavesikaivojen sementointityöt on suoritettava tiukasti teknisten vaatimusten mukaisesti, joiden rikkominen johtaa huonolaatuiseen sementointiin.

Kun aloitat kaivon tulpauksen, sinun tulee tietää, että tämä on peruuttamaton prosessi, ei ole mahdollista korjata mitään sen jälkeen, kun liuosta on alettu syöttää kaivon renkaaseen, joten valmistelutyö, nimittäin liuoksen valmistus sementointiin ja laitteiden valintaan tulee suhtautua mahdollisimman vastuullisesti!

Helpoin ja tehokkain tapa on vuokrata varusteita ajoneuvolavalta. Tällainen kompleksi pystyy valmistamaan sementtiliuoksen ja pumppaamaan sen kaivoon paineen alaisena, kun taas laitteiden käytön energialähde on tehokas automoottori.

Jos erikoisajoneuvoon perustuvien yksiköiden käyttö ei ole mahdollista, tarvitset:

• sekoitin sementtilaastin valmistukseen;
• korkeapainepumppu, joka pumppaa liuosta kaivoon;
• sementointipää liuoksen pumppaamiseksi kaivoon;
• täyttötulpat (määrä riippuu sementointimenetelmästä);
• erilaisia ​​pieniä laitteita (letkut, mittausastiat).

Letkuna monet asiantuntijat suosittelevat joustavan paloletkun käyttöä perinteisten HDPE-putkien, joiden halkaisija on 32 cm, sijaan. Se on tasainen ja sopii täydellisesti putkien väliseen tilaan varmistaen tehokkaan ratkaisun tarjonnan.

Kaivojen sementointilaitteet ovat kooltaan suuria ja vaativat tehokkaan energialähteen, kuten kompressorin, generaattorin ja jatkuvan pääsyn sähköverkkoon.

Vaihe nro 2 - liuoksen valmistus

Kaivon sementoimiseen tarkoitetun sementtilietteen on täytettävä useita vaatimuksia ja sillä on oltava:

• korkeat tarttuvuusominaisuudet minkä tahansa tyyppisille pinnoille;
• korkea lujuus kovettumisen jälkeen, kestävyys mekaaniselle rasitukselle;
• plastisuus ja hyvä juoksevuus kaikkien halkeamien ja aukkojen täyttämiseksi;
• kemiallinen neutraalisuus suhteessa tamponoituihin maakerroksiin;
• pohjaveden aiheuttaman eroosion kestävyys;
• ei kutistumista kovettumisen aikana.

Liuoksen on myös oltava sellainen konsistenssi, että se voidaan helposti annostella kaivoon ja ruiskuttaa. Liuoksen on pestävä helposti pois laitteesta, se ei saa olla kemiallisesti syövyttävää sitä kohtaan ja sillä on oltava minimihäviökerroin kaivoon kuljetuksen aikana.

Käytetyllä sementtilietteellä tulee olla riittävän nestemäinen rakenne ruiskutuslaitteistolla pumppausta varten ja samalla lujuusominaisuudet ovat korkeat.

Sementtilaastin valmistusprosessi tamponointia varten koostuu sen koostumukseen sisältyvien komponenttien tasaisesta sekoittamisesta ja sen jälkeen veden kaatamisesta siihen aiemmin liuotetuilla erityisillä lisäaineilla.

Yksinkertaisimmat ratkaisut, jotka voit valmistaa itse, ovat:

1. Portlandsementti + kvartsihiekka (1:1) + erikoislisäaineet ja vesi, kunnes saadaan tarvittava konsistenssi. Tällä liuoksella on pieni tiheys, ja sen valmistaminen on vaikeaa, koska koostumukseen sisältyvä hiekka saostuu usein ja liuoksen käyttö tulee mahdottomaksi.
2. Portlandsementti + bariitti (1,1:1) + erikoislisäaineet ja vesi. Tämän ratkaisun haittana on sen alhainen lujuus.
3. Portlandsementti + täyteaine. Täyteaineina käytetään asbestia (hiekkaisella maalla) ja kuitumateriaaleja.

Sementtiseoksen valmistukseen on parasta käyttää portlandsementtiä, joka on eräänlainen silikaattipohjainen sementti.

Tällainen sementti on tietysti kalliimpaa kuin tavallinen portlandsementti, mutta sen lujuusominaisuudet ovat paljon korkeammat kuin tavallisen sementin. Bariitti on raskas mineraali, joka lisää liuoksen tiheyttä. Voit ostaa bariittia rautakaupasta, joka myy irtotavarana rakennusmateriaaleja.

Sementtipohjaisten liuosten sisältämät erikoislisäaineet tarkoittavat erilaisia ​​aineita, jotka antavat liuokselle erityisiä ominaisuuksia.

Nämä sisältävät:

• asettamalla kiihdyttimiä sementti (kalsiumkloridi, sooda, potaska), käytetään, jos sementointi tapahtuu alle +5 asteen lämpötiloissa;
• hidastimet, käytetään estämään nopeaa kovettumista (näitä ovat kalsium- tai natriumkloridit, natriumnitriitti jne.);
• pehmittimet optimaalisen viskositeetin saamiseksi (polymeerimuuntajat);
• pakkasenkestävät lisäaineet (orgaaniset piiyhdisteet yhdistettynä pehmittimiin);
• kuivattavat lisäaineet (aineet, jotka on saatu sokeri-, sitruuna-, viini- ja tetraoksiadipiinihapporyhmiin kuuluvista yhdisteistä) jne.

Erityisiä lisäaineita sekoitetaan veteen, jota käytetään myöhemmin sementtilietteen valmistukseen. Liuos sekoitetaan erityisillä koneilla - sekoittimilla. Joskus manuaalinen vaivaaminen on sallittua, mutta se vaatii jonkin verran taitoa ja paljon työtä.

Portlandsementin kovettumisen aikana muodostuneella sementtikivellä on korkeat lujuusominaisuudet ja se kestää kuormituksia, mekaanista ja fyysistä rasitusta.

Vaihe nro 3 - liuoksen kaataminen kaivoon

Tärkeimmät kaivojen sementointimenetelmät ovat:

• jatkuva tai yksivaiheinen;
• kaksivaiheinen;
• mansetti;
• päinvastainen.

Kaikki vesikaivojen sementointimenetelmät perustuvat yhteen periaatteeseen - sementtilietteen pumppaamiseen renkaaseen. Samaan aikaan sementointitekniikan valinta riippuu erityisistä olosuhteista: maaperän tyypistä, kaivon syvyydestä, koteloputken materiaalista, alueen ilmastollisista ja hydrogeologisista olosuhteista.

Valitun vesikaivon sulkemistekniikan tulee varmistaa:

• koko kaivon osan täyttäminen liuoksella täyteen syvyyteen;
• syrjäyttää huuhteluneste kokonaan (jos sellainen on);
• korkean lujan sementtikiven luominen, joka kestää fysikaalisia, mekaanisia ja kemiallisia vaikutuksia;
• korkea tarttuvuus kaivon ja koteloputkien maaperän seinämiin.

Syville kaivoille käytetään segmentaalista sementointia, ts. Koko kaivon osaa ei sementoida kerralla, vaan vain sen yksittäiset osat.

Tämä prosessi on erittäin monimutkainen, ja käytäntö osoittaa, että sen tekeminen itse on lähes mahdotonta. Siksi tarkastelemme lähemmin yksi- ja kaksivaiheisen ja holkkisementoinnin tekniikkaa.

Yksivaiheinen tai jatkuva sementointi

Tätä menetelmää käytetään useimmiten kotitalouksien pohjavesikaivojen sementoimiseen. Sen toteutuksen aikana sementointiliuos pumpataan renkaaseen.

Liuos pumpataan paineen alaisena laitteistolla, joka on asennettu erikoisajoneuvon alustalle tai pysyvästi kaivon lähelle. Sementointiliuos siirtyy oman painonsa alaisena kotelon pohjan "kenkään" täyttäen kaikki rengasmaiset ontelot.

Yksivaiheinen sementointityö tehdään yhdessä jaksossa ilman keskeytyksiä, joten sementtilietettä on huolehdittava riittävästä määrästä

Ennen sementointityön aloittamista se suoritetaan kaivon puhdistus, ja sitten työnnetään sisään alempi pistoke, joka toimii rajoittimena. Betonipumppu käynnistetään ja tulppaliuoksen pumppaus alkaa, jonka vaikutuksesta tulppa lasketaan, kunnes se saavuttaa kotelon "kengän".

Liuoksen pumppaamisen jälkeen ylempi tulppa asennetaan ja sementtiseoksen tiivistäminen alkaa, kunnes ylempi tulppa lepää alempaa vasten. Tämä tarkoittaa, että liuos on täyttänyt koko renkaan. Tiivistys suoritetaan tärypuristimella käyttämällä betonipumppua liuoksen pumppaamiseen.

Sementoitu kaivo jätetään yksin 36-48 tunniksi, jotta liuos kovettuu kokonaan. Tämä menetelmä soveltuu vain matalille, tasamuotoisille kaivoille. Tämän menetelmän haittana on kyvyttömyys seurata hetkeä, jolloin sementtiliete saavutti kaivon kohdistuksen pohjapisteen.

Kaksivaiheinen täyttöjärjestelmä

Tämä sementointimenetelmä kehitettiin öljyteollisuuden kaivoihin. Koska se vaatii vakavien teollisuuslaitteiden käyttöä (voimakas betonipumppu), sitä ei käytetä usein kaivon rakentamisessa. Kaksivaiheista sementointia käytetään seuraavissa tapauksissa:

• sementtilaasti kovettuu niin nopeasti, että sementointia ei voida suorittaa loppuun yhdessä jaksossa;
• kun on tarpeen valita kaksi osaa renkaasta, joita erottaa huomattava etäisyys;
• syvällä kaivon syvyydessä, kun on mahdotonta suorittaa töitä yhdessä syklissä.

Muissa tapauksissa kaksivaiheisen menetelmän käyttö on epäkäytännöllistä prosessin keston ja taloudellisten indikaattoreiden vuoksi.

Kaksivaiheinen sementointi kestää kauemmin, koska toinen vaihe alkaa sen jälkeen, kun ensimmäisen vaiheen sementtiliete on täysin kovettunut

Kaksivaiheisen sementoinnin periaate perustuu siihen, että sementtiä pumpataan renkaaseen kahdessa vaiheessa.

Ensimmäinen osa sementtilietettä ladataan ja puristetaan. Pohjatulppa lasketaan alas, jolloin liuoksen vaikutuksesta tulppa painuu pohjaan. Toinen annos liuoksesta pumpataan 12-36 tunnin kuluttua siitä, kun ensimmäinen osa on täysin kovettunut.

Käytännössä arteesisten kaivojen syväporauksessa absorboivien kerrosten läsnä ollessa geologisen osan yläosassa ja muissa tapauksissa käytetään kaksivaiheista sementointia

Mansettimenetelmän soveltaminen

Tätä sementointimenetelmää käytetään, jos vain kaivon yläosaa on vahvistettava. Tässä tapauksessa ensimmäinen tehtävä on määrittää taso, jolle sementointi suoritetaan.

Taso on merkitty koteloa pitkin asentamalla erityinen kaulus. Venttiilin alaosa on luotettavasti suojattu mansetilla tulppaliuoksen tunkeutumiselta.

Liuos pumpataan täsmälleen samalla tavalla kuin yksivaiheisessa sementoinnissa. Mansettimenetelmää käytetään, jos kaivon yläosa sijaitsee hiekkamailla ja alaosa savimailla. Tämä on melko harvinaista, joten tätä menetelmää ei käytetä laajalti.

Sementtikiven muodostumisprosessi

Sementtikiven muodostusprosessi alkaa välittömästi tulppaliuoksen pumppaamisen jälkeen ja kestää 12-36 tuntia. Tärkeimmät tekijät, jotka vaikuttavat liuoksen kovettumisen kestoon sementtikiven tilaan:

• liuokseen sisältyvien komponenttien ominaisuudet;
• maaperä, kotelomateriaali;
• hydrogeologiset ja ilmastolliset olosuhteet alueella;
• ruiskutustiheys, tulppaprosessin oikea toteutus.

Kovettumisjakson aikana kaivo on jätettävä lepäämään. Kaapeleiden, sorkkaraudan tai johtojen käyttö sementoinnin laadun arvioinnissa on kiellettyä, koska tämä voi vaarantaa tuloksena olevan sementtikiven eheyden.

Jos et tiedä, kuinka kauan sementtilaastin täydellinen kovettuminen kestää, odota kolme päivää ja aloita kontrollimittaukset

Sementin laadun arviointi

On syytä huomata: huolimatta siitä, että pohjavesikaivojen sementoinnin laadun arviointi on erittäin tärkeä vaihe, sitä on mahdotonta suorittaa itsenäisesti.

Sen suorittamiseen tarvitaan erityisiä laboratoriolaitteita, mikä on erittäin harvinaista jopa poraukseen osallistuvien organisaatioiden keskuudessa.

Jos aiot silti arvioida suoritettua tamponointia, voit tilata laadunvalvontapalvelun jollakin kolmesta tapaa:

• akustinen, joka perustuu kotelon seinien napautukseen ja saatujen tietojen myöhempään käsittelyyn tietokoneohjelmilla;
• radiologinen, kun mitataan radiolaitteilla;
• lämpö, ​​joka perustuu sementtilaastin kovettumisen yhteydessä syntyvän lämmön mittausperiaatteeseen.

Kotona voit käyttää yksinkertaistettua lämpömenetelmää mittaamalla lämpötila kaivon seinillä. Kun se on yhtä suuri kuin ympäröivän ilman lämpötila ja laskee 0,5-1,5 astetta alhaisemmaksi, voimme puhua täydellisestä kovettumisesta. Kuitenkin tämänkin jälkeen on suositeltavaa odottaa 2-3 päivää ja vasta sitten ottaa kaivo käyttöön.

Tarkastuksen jälkeen kaivon pää puhdistetaan sementtilietteen jäämistä käyttämällä pelastajat. Sitten suoritetaan vuototesti pumppaamalla korkeapaineista vettä kaivon putkeen 30 minuutin ajan. Tiiviyskriteerinä on paineen lasku noin 0,3-0,5 MPa. Kaivo on nyt täysin käyttövalmis.

Tukkeutumisen tiiviys lisää kaivon virtausnopeutta, pidentää kotelopylväiden käyttöikää ja suojaa niitä korroosiolta sekä itse vesilähdettä

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Alla olevat videot kertovat öljy- ja kaasuteollisuuden kaivoista, mutta työtekniikan periaate on sama kuin vettä kantavissa kaivoissa.

Menettely kaivon yksivaiheiseen sementointiin:

Huulisementoinnin tuotannon erityispiirteet:

Kaksivaiheisen sementoinnin tekniset ominaisuudet:

Sementointi on monimutkainen prosessi, joka vaatii erikoislaitteiden käyttöä. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että se olisi mahdotonta tehdä itse. Valitsemalla ja valmistamalla injektointiratkaisun oikein, käyttämällä minimaalista yksikkösarjaa, voit helposti hoitaa työn itse.

Joka tapauksessa kaivon käyttö ilman tynnyrin vahvistamista sementillä ei kestä kauan, ja kustannukset uuden vesilähteen poraamiseen ei tule vähempää.

Jos sinulla on materiaalin tutkimisen jälkeen vielä kysyttävää kaivon sementoinnista porauksen jälkeen tai sinulla on arvokasta tietoa tästä aiheesta, jätä kommenttisi alla olevaan lohkoon.