Metode in tehnologije za cementiranje vodnjakov: kako pripraviti in vliti cementno goščo

Po vrtanju vrtine v ohlapnih peščenih tleh se začne faza, namenjena krepitvi ohišja cevi.Hkrati je treba deblo zaščititi pred poškodbami, agresivnimi učinki podzemne vode, korozijo in drugimi negativnimi pojavi. Govorimo o postopku, kot je cementiranje vodnjakov.

Samostojno izvajanje cementirnih del je precej težko, vendar je mogoče, če poznate tehnologije za izvedbo dogodka. Povedali vam bomo, zakaj morate izvesti cementiranje in na kaj morate biti pozorni pri opravljanju dela. Zaradi jasnosti gradivo vsebuje tematske fotografije in videoposnetke.

Zakaj cementirati vodnjak?

Cementiranje vrtine je proces, ki sledi takoj po izvedbi vrtalne operacije. Postopek cementiranja je sestavljen iz vnosa cementne raztopine v obroč ali obroč (če je zaščitna cev nameščena v širšo polietilensko cev), ki se sčasoma strdi in tvori monolitno vrtino.

Cementna malta se v tem primeru imenuje "mašenje", sam postopek pa se imenuje "mašenje". Zapleten inženirski proces, imenovan tehnologija cementiranja vodnjakov, zahteva določeno znanje in posebno opremo.

V večini primerov lahko vodne vire zamašite z lastnimi rokami, kar je veliko ceneje kot najem strokovnjakov.

Cementiranje vodnjaka je niz ukrepov, namenjenih krepitvi obroča in ohišja pred destruktivnim bočnim pritiskom kamnin in učinki podzemne vode.

Pravilno izvedeno zamašitev vodnjakov prispeva k:

• zagotavljanje trdnosti strukture vodnjaka;
• zaščita vodnjaka pred talnimi in površinskimi vodami;
• krepitev cevi ohišja in zaščita pred korozijo;
• podaljšanje življenjske dobe vodnega vira;
• odprava velikih por, praznin, vrzeli, skozi katere lahko nezaželeni delci vstopijo v vodonosnik;
• izpodrivanje vrtalne tekočine s cementom, če je bil uporabljen med vrtanjem.

Kakovost proizvedene vode in obratovalne lastnosti vodnjaka bodo odvisne od tega, kako dobro je izvedeno cementiranje. Izvaja se tudi cementiranje zapuščenih vrtin, ki ne bodo več obratovale.

Faze cementiranja vodnega vira

Celoten postopek cementiranja je sestavljen iz več faz, od katerih ima vsaka svoje nianse:

1. Priprava cementne brozge za zapolnitev obroča.
2. Dobava pripravljenega cementa v vrtino.
3. Vbrizgavanje cementne brozge v obroč.
4. Obdobje strjevanja cementne malte.
5. Preverjanje kakovosti cementiranja.

Vsaka stopnja zahteva uporabo določenih orodij in posebne opreme. Pred začetkom fugiranja je bolje narediti izračune potrebnih materialov, ker Postopek mašenja mora trajati neprekinjeno in če na primer nimate dovolj cementne malte, bo to najbolj negativno vplivalo na kvaliteto cementiranja. Oglejmo si podrobneje najpomembnejše faze.

V redkih primerih vodonosni vodnjaki ne potrebujejo cementacije, govorimo o vodnjakih, katerih vsa globina poteka v gostih glinenih tleh.

Faza št. 1 - priprava opreme

Vsa dela na cementiranju vodnjakov vodonosnika je treba izvajati strogo v skladu s tehničnimi zahtevami, katerih kršitev bo povzročila slabo kakovost cementiranja.

Ko začnete zamašiti vodnjak, morate vedeti, da je to nepovraten proces; po začetku dovajanja raztopine v obroč vrtine ni mogoče ničesar popraviti, zato pripravljalna dela, in sicer priprava raztopine za cementiranja in izbire opreme je treba pristopiti čim bolj odgovorno!

Najlažji in najučinkovitejši način je najem opreme na platformi za vozila. Takšen kompleks bo lahko pripravil cementno raztopino in jo črpal v vrtino pod pritiskom, medtem ko bo vir energije za delovanje opreme močan avtomobilski motor.

Če uporaba enot na osnovi posebnega vozila ni mogoča, boste potrebovali:

• mešalnik za pripravo cementne malte;
• visokotlačna črpalka, ki črpa raztopino v vodnjak;
• cementirna glava za črpanje raztopine v vrtino;
• čepi za polnjenje (količina je odvisna od načina cementiranja);
• razno drobno opremo (cevi, merilne posode).

Kot cev mnogi strokovnjaki priporočajo uporabo gibljive požarne cevi namesto tradicionalnih HDPE cevi s premerom 32 cm. Je raven in se popolnoma prilega medcevnemu prostoru ter zagotavlja učinkovito dovajanje raztopine.

Oprema za cementiranje vrtin je velika in zahteva močan vir energije, kot je kompresor, generator in nemoten dostop do električnega omrežja.

Faza št. 2 - priprava raztopine

Cementna gošča za cementiranje vodnjaka mora izpolnjevati številne zahteve in imeti:

• visoke adhezivne lastnosti s površinami katere koli vrste;
• visoka trdnost po utrjevanju, odpornost na mehanske obremenitve;
• plastičnost in dobra tekočnost za zapolnitev vseh razpok in praznin;
• kemična nevtralnost glede na tamponirane plasti zemlje;
• odpornost na erozijo s podzemno vodo;
• brez krčenja med strjevanjem.

Prav tako mora imeti raztopina takšno konsistenco, da jo je mogoče enostavno dostaviti v vrtino in vbrizgati. Raztopino je treba zlahka sprati z opreme, ne sme biti kemično agresivna do nje in imeti minimalen koeficient izgube med transportom do vrtine.

Uporabljena injekcijska raztopina mora imeti dovolj tekočo strukturo za črpanje z opremo za vbrizgavanje in hkrati visoke trdnostne lastnosti.

Postopek priprave cementne malte za tamponiranje je sestavljen iz enakomernega mešanja komponent, vključenih v njeno sestavo, čemur sledi vlivanje vode s posebnimi dodatki, predhodno raztopljenimi v njej.

Najenostavnejše rešitve, ki jih lahko pripravite sami, so:

1. Portland cement + kremenov pesek (1:1) + posebni dodatki in voda do želene konsistence. Ta raztopina ima nizko gostoto in njena priprava je težavna, ker pesek, vključen v sestavo, se pogosto obori in uporaba raztopine postane nemogoča.
2. Portlandski cement + barit (1,1:1) + posebni dodatki in voda. Pomanjkljivost te rešitve je nizka trdnost.
3. Portlandski cement + polnilo. Kot polnila se uporabljajo azbest (na peščenih tleh) in vlaknati materiali.

Za pripravo cementne mešanice je najbolje uporabiti portlandski cementni cement, ki je vrsta cementa na osnovi silikata.

Takšen cement je seveda dražji od običajnega portlandskega cementa, vendar so njegove trdnostne lastnosti veliko višje od navadnega cementa. Barit je težek mineral, ki poveča gostoto raztopine. Barit lahko kupite v trgovini s strojno opremo, ki prodaja gradbene materiale v razsutem stanju.

Posebni dodatki v cementnih raztopinah so različne snovi, ki dajejo raztopini posebne lastnosti.

Tej vključujejo:

• pospeševalci strjevanja cement (kalcijev klorid, soda pepel, pepelika), ki se uporablja, če se cementacija pojavi pri temperaturah pod +5 stopinj;
• zaviralci, ki se uporablja za preprečevanje hitrega strjevanja (to so kalcijevi ali natrijevi kloridi, natrijev nitrit itd.);
• plastifikatorji za doseganje optimalne viskoznosti (polimerni modifikatorji);
• dodatki, odporni proti zmrzali (organosilicijeve spojine v kombinaciji z mehčali);
• sušilni dodatki (snovi, pridobljene iz spojin, ki spadajo v skupine sladkorja, citronske, vinske in tetraoksiadipinske kisline) itd.

Posebni dodatki se zmešajo z vodo, ki se nato uporablja za pripravo cementne brozge. Raztopino mešamo s posebnimi stroji - mešalniki. Včasih je dovoljeno ročno gnetenje, vendar zahteva nekaj spretnosti in veliko dela.

Cementni kamen, ki nastane med strjevanjem portlandskega cementa, ima visoke trdnostne lastnosti in lahko prenese obremenitve, mehanske in fizične obremenitve.

Faza št. 3 - vlivanje raztopine v vodnjak

Glavne metode cementiranja vodnjakov so:

• neprekinjeno ali enostopenjsko;
• dvostopenjski;
• manšeta;
• nasprotno.

Vse metode cementiranja vodnih vodnjakov temeljijo na enem principu - črpanje cementne gošče v obroč. Hkrati je izbira tehnologije cementiranja odvisna od specifičnih pogojev: vrste tal, globine vodnjaka, materiala zaščitne cevi, podnebnih in hidrogeoloških razmer na območju.

Izbrana tehnologija zamašitve vodnih vrtin naj zagotavlja:

• polnjenje celotnega dela vrtine z raztopino do celotne globine;
• popolnoma izpodrine tekočino za izpiranje (če obstaja);
• ustvarjanje visoko trdnega cementnega kamna, odpornega na fizikalne, mehanske in kemične vplive;
• visoka stopnja oprijema na stene tal vrtine in ohišja cevi.

Za globoke vrtine se uporablja segmentno cementiranje, t.j. Cementira se ne celoten odsek vrtine naenkrat, ampak le njeni posamezni segmenti.

Ta postopek je zelo zapleten in praksa kaže, da ga je skoraj nemogoče narediti sam. Zato si bomo podrobneje ogledali tehnologijo eno- in dvostopenjskega ter rokavnega cementiranja.

Enostopenjsko ali kontinuirano cementiranje

Ta metoda se najpogosteje uporablja za cementiranje vodnjakov domačega vodonosnika. Med izvedbo se raztopina za cementiranje črpa v obroč.

Raztopino črpamo pod pritiskom z opremo, ki je nameščena na ploščadi posebnega vozila ali stalno v bližini vodnjaka. Raztopina za cementiranje se pod lastno težo premakne na osnovni "čevelj" ohišja in zapolni vse obročaste votline.

Enostopenjsko cementiranje se izvaja v enem ciklu brez prekinitev, zato je potrebno poskrbeti za zadostno količino cementne brozge.

Pred začetkom cementiranja se izvede čiščenje vodnjaka, nato pa se vstavi spodnji čep, ki bo deloval kot omejevalnik. Vklopi se betonska črpalka in začne se črpanje raztopine zamašitve, pod vplivom katere se čep spusti, dokler ne doseže "čevlja" ohišja.

Po črpanju raztopine se namesti zgornji čep in začne se zbijanje cementne mešanice, dokler se zgornji čep ne nasloni na spodnji. To bo pomenilo, da je raztopina napolnila celoten obroč. Stiskanje se izvaja z vibracijsko stiskalnico z betonsko črpalko za črpanje raztopine.

Cementirano vrtino pustimo pri miru 36-48 ur, da se raztopina popolnoma strdi. Ta metoda je primerna samo za plitve vodnjake enakomerne oblike. Pomanjkljivost te metode je nezmožnost sledenja trenutku, ko je cementna mešanica dosegla spodnjo točko poravnave vrtine.

Dvostopenjski sistem polnjenja

Ta metoda cementiranja je bila razvita za vrtine naftne industrije. Zaradi dejstva, da zahteva uporabo resne industrijske opreme (močna črpalka za beton), se pri gradnji vodnjakov pogosto ne uporablja. Dvostopenjsko cementiranje se uporablja v naslednjih primerih:

• cementna malta se strdi tako hitro, da cementiranja ni mogoče dokončati v enem ciklu;
• kadar je treba v obroču izbrati dva odseka, ki sta med seboj ločena s precejšnjo razdaljo;
• na veliki globini vrtine, ko je nemogoče opraviti delo v enem ciklu.

V drugih primerih je uporaba dvostopenjske metode nepraktična zaradi trajanja postopka in ekonomskih kazalnikov.

Dvostopenjsko cementiranje traja dlje, saj se druga faza začne, ko se cementna zmes prve stopnje popolnoma strdi.

Načelo dvostopenjskega cementiranja temelji na tem, da se cement črpa v obroč v dveh stopnjah.

Prvo količino cementne brozge naložimo in stisnemo. Spodnji čep se spusti, ki se pod delovanjem raztopine potopi na dno. Drugi del raztopine črpamo 12-36 ur po tem, ko se prvi del popolnoma strdi.

V praksi globokega vrtanja arteških vrtin v prisotnosti absorpcijskih plasti v zgornjem delu geološkega odseka in v drugih primerih se uporablja dvostopenjsko cementiranje.

Uporaba manšetne metode

Ta metoda cementiranja se uporablja, če je treba okrepiti samo zgornji del vodnjaka. V tem primeru bo začetna naloga določiti raven, do katere bo izvedeno cementiranje.

Raven je označena vzdolž ohišja z namestitvijo posebnega ovratnika. Spodnji del ventila je zanesljivo zaščiten z manšeto pred prodiranjem mašilne raztopine.

Raztopino črpamo na povsem enak način kot pri enostopenjskem cementiranju. Metoda manšete se uporablja, če je zgornji del vodnjaka na peščenih tleh, spodnji del pa na ilovnatih tleh. To je precej redko, zato se ta metoda ne uporablja široko.

Postopek nastajanja cementnega kamna

Proces nastajanja cementnega kamna se začne takoj po črpanju raztopine zamašitve in traja od 12 do 36 ur. Glavni dejavniki, ki vplivajo na trajanje utrjevanja raztopine do stanja cementnega kamna:

• lastnosti komponent, vključenih v raztopino;
• tla, material za ohišje;
• hidrogeološke in podnebne razmere na lokaciji;
• gostota vbrizga, pravilna izvedba postopka zamašitve.

V obdobju utrjevanja je treba vodnjak pustiti v mirovanju. Za ocenjevanje kakovosti cementiranja je prepovedano uporabljati kable, lomilke ali žice, ker to lahko ogrozi celovitost nastalega cementnega kamna.

Če ne veste, koliko časa traja, da se cementna malta popolnoma strdi, počakajte tri dni in začnite izvajati kontrolne meritve

Ocena kakovosti cementacije

Omeniti velja: kljub dejstvu, da je ocena kakovosti cementacije vodnjakov vodonosnika zelo pomemben korak, ga je nemogoče izvesti neodvisno.

Za njegovo izvedbo je potrebna posebna laboratorijska oprema, kar je zelo redko tudi med organizacijami, ki se ukvarjajo z vrtanjem.

Če vseeno nameravate oceniti opravljeno tamponiranje, lahko naročite storitev kontrole kakovosti na enega od treh načinov:

• akustično, ki temelji na udarjanju po stenah ohišja z naknadno obdelavo pridobljenih podatkov z računalniškimi programi;
• radiološki, pri merjenju z radijskimi napravami;
• termični, ki temelji na principu merjenja toplote, ki nastane pri strjevanju cementne malte.

Doma lahko uporabite poenostavljeno toplotno metodo z merjenjem temperature na stenah vodnjaka. Ko se izenači s temperaturo okoliškega zraka in se zniža za 0,5-1,5 stopinje, lahko govorimo o popolnem utrjevanju. Vendar pa je tudi po tem priporočljivo počakati 2-3 dni in šele nato zagnati vodnjak.

Po končanem pregledu se ustja vrtine očistijo ostankov cementne brozge z uporabo bailers. Nato se izvede preizkus tesnosti s črpanjem vode pod visokim pritiskom v cev vrtine 30 minut. Merilo za tesnost bo zmanjšanje tlaka za približno 0,3-0,5 MPa. Vodnjak je zdaj popolnoma pripravljen za uporabo.

Tesnost zamašitve poveča pretok vodnjaka, podaljša življenjsko dobo stebrov ohišja, jih zaščiti pred korozijo, pa tudi sam vir vode

Zaključki in uporaben video na to temo

Spodnji videoposnetki govorijo o vrtinah v naftni in plinski industriji, vendar je princip dela enak kot pri vodonosnih vrtinah.

Postopek enostopenjskega cementiranja vodnjaka:

Posebnosti izdelave lip cementa:

Tehnološke značilnosti dvostopenjskega cementiranja:

Cementiranje je zapleten postopek, ki zahteva uporabo specializirane opreme. Vendar to ne pomeni, da je nemogoče narediti sami. Z izbiro in pravilno pripravo raztopine za fugiranje z uporabo minimalnega nabora enot lahko enostavno opravite delo sami.

V vsakem primeru delovanje vodnjaka brez krepitve soda s cementom ne bo trajalo dolgo in stroški vrtanje novega vodnega vira ne bo nič manj.

Če imate po preučevanju gradiva še vedno vprašanja o tem, kako pravilno cementirati vodnjak po vrtanju, ali imate dragoceno znanje o tem vprašanju, pustite svoje komentarje v spodnjem bloku.