Po vrtanju vodnjaka v ohlapnih peščenih tleh se vzpostavi oder za okrepitev cevi v ohišju. Hkrati je treba cev zaščititi pred poškodbami, korozivnimi učinki podzemne vode, korozijo in drugimi negativnimi pojavi. Govorimo o takem postopku in tudi o cementiranju.
Delo cementiranja je težko izvajati samostojno, vendar je možno, če imate znanje o tehnologiji dogodka. Povedali vam bomo, zakaj morate opraviti cementiranje in na kaj morate biti pozorni, ko delate. Zaradi jasnosti gradivo vsebuje tematske fotografije in videoposnetke.
Zakaj cementirati vodnjak?
Cementiranje je proces, ki sledi takoj po zaključku vrtanja. Postopek cementiranja je, da se cementna malta vbrizga v obročasto ali obročasto (če je obložna cev nameščena v polietilensko širšo cev), ki se sčasoma strdi in tvori monolitno vrtino.
Cementna malta v tem primeru se imenuje »cementiranje«, sam postopek pa je »zapiranje«. Zapleten inženirski proces, ki se imenuje tehnologija cementiranja tudi, zahteva določeno znanje in posebno opremo.
V večini primerov lahko vodne vire tamponirate z lastnimi rokami, kar je veliko ceneje kot pritegnitev strokovnjakov.
Utrjevanje vrtine - sklop ukrepov, namenjenih krepitvi obroča in ohišja zaradi uničujočega bočnega pritiska kamenja in vpliva podtalnice
Pravilno izveden iztok vodnjakov prispeva k:
- zagotavljanje trdnosti konstrukcije vrtine;
- zaščita vodnjaka od kopenskih in zgornjih voda;
- krepitev ohišja in zaščita pred korozijo;
- poveča življenjsko dobo vodnega vira;
- odstranitev velikih por, praznin, rež, skozi katere lahko nezaželeni delci vstopijo v vodonosnik;
- premik cementa za vrtanje, če je bil prvi uporabljen med vrtanjem.
Kakovost proizvedene vode in obratovalne značilnosti vrtine bo odvisna od izvedbe cementiranja. Tudi cementiranje se izvaja za utekočinjene vrtine, ki se ne bodo več uporabljale.
Cementiranje poteka za objekte za zajemanje grozdov, ki so namenjeni zagotavljanju vode do naselij. V zasebnem sektorju se v redkih primerih cementirajo vode. 
Krepitev položaja vrtine s cementiranjem se izvede, če je bilo vrtanje izvedeno v rahlih, rahlih tleh, ki ne morejo „držati“ stene ohišja. 
Obročni prostor je cementiran, če obstaja verjetnost prodora poplav in odpadne vode, ki teče vzdolž vodnjaka v vodonosnik 
Polnjenje cevi s cementom, tj. če ne bo več izkoriščanja vode
Stopnje cementiranja vodnega vira
Celoten proces cementiranja je sestavljen iz več stopenj, od katerih ima vsaka svoje nianse:
- Priprava cementne zmesi, da se napolni anulus.
- Pripravljeni cement nahranite v vodnjak.
- Vbrizgavanje cementne zmesi v anulus.
- Obdobje utrjevanja cementne malte.
- Preverite kakovost cementiranja.
Vsaka stopnja zahteva uporabo določenih orodij in posebne opreme. Izračuni potrebnih materialov je najbolje opraviti pred začetkom fugiranja, saj postopek zapiranja naj traja neprekinjeno in če na primer ne boste imeli dovolj cementne malte, bo to najbolj negativno vplivalo na kakovost cementiranja. Podrobneje bomo obravnavali najpomembnejše faze.
V redkih primerih vodonosniki ne potrebujejo cementiranja, govorimo o vodnjakih, katerih celotna globina poteka v gostih glinenih tleh.
Stopnja 1 - priprava opreme
Vsa dela na cementiranju vrtine je treba izvajati strogo v skladu s tehničnimi zahtevami, katerih kršitev bo vodila do slabe kakovosti cementiranja.
Ko začnete zamašiti vodnjak, morate vedeti, da je to nepovraten proces, po začetku dovajanja raztopine v obroček vrtine ni mogoče ničesar pritrditi, zato je treba pripravljalnim delom, in sicer pripravi raztopine za cementiranje in izbiri opreme, pristopiti čim bolj odgovorno!
Najlažji in najučinkovitejši način je najem opreme na platformi vozila. Takšen kompleks bo lahko pripravil cementno malto in jo pod tlakom črpalko, medtem ko je vir energije za delovanje opreme močan avtomobilski motor.
Če uporaba enot na podlagi posebnih vozil ni možna, boste potrebovali:
- mešalnik za pripravo cementne malte;
- visokotlačna črpalka, ki črpa raztopino v vodnjak;
- cementiranje glave za vbrizgavanje raztopine v vrtino;
- polnilni čepi (količina je odvisna od načina cementiranja);
- različni drobni inventar (cevi, merilni rezervoarji).
Kot cev, mnogi strokovnjaki priporočajo, da namesto tradicionalnih cevi HDPE s premerom 32 cm uporabite fleksibilno požarno cev. Je ravna in prehaja popolnoma v obročast prostor, kar zagotavlja učinkovit pretok raztopine.
Oprema za cementiranje vodnjakov ima velike dimenzije in zahteva močan vir energije, kot je kompresor, generator, neprekinjen dostop do električnega omrežja.
2. faza - priprava raztopine
Cementna zmes za cementiranje vrtine mora izpolnjevati različne zahteve in imeti:
- visoke lepilne lastnosti s površinami vseh vrst;
- visoka trdnost po utrjevanju, odpornost na mehanske obremenitve;
- duktilnost in dobra fluidnost za zapolnitev vseh razpok in praznin;
- kemična nevtralnost glede na zamašene plasti tal;
- odpornost proti eroziji s podzemno vodo;
- brez strjevanja.
Raztopina mora imeti tudi konsistenco, tako da jo je mogoče brez težav oddajati v vodnjak in črpati. Raztopina mora biti dobro izprta iz opreme, ne sme biti kemično agresivna do nje in imeti minimalni koeficient izgube med prevozom v vodnjak.
Rabljena cementna zmes mora imeti dovolj tekočo strukturo, ki omogoča črpanje z napravo za injiciranje in hkrati ima visoke lastnosti trdnosti
Postopek priprave cementne malte za zamašitev je enakomerno mešanje sestavin, ki ga sestavljajo, nato sledi polivanje vode v njej, s posebnimi dodatki, ki so prej raztopljeni v njem.
Najenostavnejše rešitve, ki jih lahko pripravite sami, so:
- Portland cement + kremenov pesek (1: 1) + posebni dodatki in voda za doseganje želene konsistence. Takšna rešitev ima nizko gostoto in je njena priprava težka, ker pesek, ki je del sestave, se pogosto obori in uporaba raztopine postane nemogoča.
- Portlandski cement + barit (1.1: 1) + posebni dodatki in voda. Pomanjkljivost te rešitve je nizka trdnost.
- Portland cement + polnilo. Azbest se uporablja kot polnilo (na peščenih tleh), vlaknasti materiali.
Za pripravo cementne mešanice je najbolje uporabiti fugiranje portlandskega cementa, ki je vrsta cementa na osnovi silikatov.
Tak cement je seveda dražji od običajnega portlandskega cementa, vendar so njegove lastnosti veliko višje od običajnih. Barit je težak mineral, ki poveča gostoto raztopine. Barite lahko kupite v trgovini s strojno opremo, ki prodaja gradbene materiale.
Pod posebnimi dodatki, ki so del raztopin za cementiranje, razumejo različne snovi, ki dajejo raztopini posebne lastnosti.
Te vključujejo:
- pospeševalci za cementiranje (kalcijev klorid, natrijev karbonat, kalijev klorid), ki se uporabljajo pri cementiranju pri temperaturi pod +5 stopinj;
- zaviralci, ki se uporabljajo za preprečevanje hitrega strjevanja (to so kalcijevi ali natrijevi kloridi, natrijev nitrit itd.);
- plastifikatorji za optimalno viskoznost (polimerni modifikatorji);
- dodatki, odporni proti zmrzali (silikonske spojine, povezane z mehčalci);
- aditivi za absorpcijo vlage (snovi, ki izhajajo iz spojin, ki spadajo v skupine sladkorja, citronske, vinske in tetraoksi-adipinske kisline), itd.
Posebni aditivi se mešajo v vodi, ki se nato uporabi za pripravo cementne zmesi. Raztopino zmešamo z uporabo posebnih strojev - mešalnikov. Včasih je ročno mešanje dovoljeno, vendar zahteva določeno znanje in veliko truda.
Cementni kamen, ki nastane med utrjevanjem portlandskega cementa, ima visoko trdnostne lastnosti, lahko prenese stres, mehanske in fizikalne učinke
3. faza - razlivanje raztopine v vodnjak
Glavne metode za cementiranje vodnjakov so:
- trdna ali enostopenjska;
- dvostopenjski;
- manšeta;
- nasprotno.
Vse metode cementiranja vodnjakov temeljijo na enem principu - vbrizgavanje cementne zmesi v anulus. V tem primeru je izbira tehnologije cementiranja odvisna od specifičnih pogojev: vrste tal, globine vrtine, materiala ohišja, klimatskih in hidrogeoloških pogojev območja.
Izbrana tehnologija za vključitev vodnjaka v vodo mora zagotoviti:
- polnjenje celotne vrtine z raztopino do polne globine;
- popolnoma izpraznite izpiralno tekočino (če obstaja);
- oblikovanje trdnega cementnega kamna, odpornega na fizikalne, mehanske in kemične vplive;
- visoka stopnja oprijema s tlemi tal, vrtinskimi cevmi.
Za globoke vrtine se uporablja segmentno cementiranje, tj. ne celotna vrtina je cementirana naenkrat, temveč le njeni posamezni segmenti.
Ta proces je zelo zapleten in praksa kaže, da ga je skoraj nemogoče izvesti sami. Zato si podrobneje ogledamo tehnologijo enostopenjske in dvostopenjske cementacije.
Enostopenjsko ali trdno cementiranje
Ta metoda se najpogosteje uporablja za cementiranje vodnjakov. Med njegovo izvedbo se raztopina cementiranja črpa v anulus.
Raztopina se črpa pod tlakom z uporabo opreme, ki je nameščena na ploščadi posebnega avtomobila ali mirujoče v bližini vrtine. Cementirna raztopina se pod lastno gravitacijo premakne na "blazino" ohišja, tako da se zapolnijo vse obročaste votline.
Delo na enostopenjskem cementiranju poteka v enem ciklu brez prekinitev, zato je potrebno paziti na zadostno količino cementne gnojevke.
Pred začetkom cementiranja se vodnjak izpere, nato pa se vstavi spodnji čep, ki bo deloval kot zamašek. Vklopi se črpalka za beton in začne se vbrizgavanje zamašitvene raztopine, pod vplivom katere se pluta spušča, dokler ne doseže "čevlja" ohišja.
Po vbrizganju raztopine je zgornji vtič nameščen in mešanica cementa se strdi, dokler se zgornji čep ne nasloni na spodnji čep. To bo pomenilo, da je rešitev zapolnila celotno obrobo. Kompaktiranje poteka z vibropreso s črpanjem raztopine z betonsko črpalko.
Za popolno strjevanje raztopine cementno vrtino pustimo v mirovanju 36-48 ur. Ta metoda je primerna le za plitke vrtine z enako konfiguracijo. Pomanjkljivost te metode je nezmožnost sledenja trenutku, ko je cementna malta dosegla najnižjo točko vrtine.
Dvostopenjski sistem polnjenja
Ta metoda cementiranja je bila razvita za vodnjake naftne industrije. Zaradi dejstva, da zahteva uporabo resne industrijske opreme (visokozmogljive betonske črpalke), se pogosto ne uporablja pri gradnji vrtin. Dvofazno cementiranje se uporablja v naslednjih primerih:
- cementna suspenzija se tako hitro nastavi, da se cementiranje ne more končati v enem ciklu;
- kadar je treba razlikovati dve površini v obročju, ki sta ločeni s precejšnjo razdaljo;
- z veliko globino vodnjaka, ko je delo v enem ciklu nemogoče.
V drugih primerih je uporaba dvofazne metode nepraktična zaradi trajanja procesa in ekonomskih kazalnikov.
Dvofazno cementiranje v daljšem časovnem obdobju, saj se druga faza začne po popolnem strjevanju cementne zmesi prve stopnje
Načelo dvofaznega cementiranja temelji na dejstvu, da se cement vnaša v anulus v dveh korakih.
Prvi del cementne brozge se naloži in stisne. Spodnji zamašek se spusti, kar z delovanjem raztopine spusti zamašek na dno. Drugi del raztopine se črpa v 12-36 urah, po končnem strjevanju prvega dela.
V praksi globokega vrtanja arterskih vodnjakov v prisotnosti absorpcijskih plasti v zgornjem delu geološkega odseka in v drugih primerih se uporablja dvostopenjsko cementiranje.
Uporaba metode rokavov
Ta metoda cementiranja se uporablja, če je potrebno ojačati le zgornji del vrtine. V tem primeru bo začetna naloga določiti raven, na kateri bo izvedeno cementiranje.
Nivo je označen na ohišju z vgradnjo posebne manšete. Spodnji del poravnave je zanesljivo zaščiten z manšeto pred prodiranjem zamašitvene raztopine.
Raztopina se črpa na enak način kot pri enostopenjskem cementiranju. Metoda manšete se uporablja, če je zgornji del vodnjaka na peščenih tleh, spodnji del pa je na ilovnatih tleh. To je precej redko, zato ta metoda ni našla široke uporabe.
Postopek nastajanja cementnega kamna
Postopek nastajanja cementnega kamna se začne takoj po vbrizganju zamašitvene raztopine in traja od 12 do 36 ur. Glavni dejavniki, ki vplivajo na trajanje strjevanja raztopine na stanje cementnega kamna:
- lastnosti komponent, vključenih v raztopino;
- zemlja, material ohišja;
- hidrogeološke in podnebne razmere na lokaciji;
- gostota vbrizgavanja, pravilno izvajanje postopka zapiranja.
V obdobju strjevanja je treba pustiti vodnjak v mirovanju. Prepovedano je uporabljati kable, žičnice, žice za oceno kakovosti cementiranja, ker To lahko ogrozi celovitost nastalega cementnega kamna.
Če ne veste, koliko časa je potrebno, da se cementna malta popolnoma nastavi, počakajte tri dni in nadaljujte z kontrolnimi meritvami.
Ocena kakovosti cementa
Treba je omeniti: kljub dejstvu, da je ocena kakovosti cementiranja vodonosnih vodnjakov zelo pomembna faza, je nemogoče opraviti sami.
Za njegovo izvedbo je potrebna posebna laboratorijska oprema, ki jo zelo redko najdemo tudi v organizacijah, ki se ukvarjajo z vrtanjem.
Če še vedno nameravate oceniti vključitev, lahko storitev nadzora kakovosti naročite na enega od treh načinov:
- akustični, ki temelji na trkanju sten ohišja, s poznejšo obdelavo podatkov, pridobljenih z računalniškimi programi;
- radiološki pri merjenju z radijskimi napravami;
- toplotna, ki temelji na načelu merjenja toplote, ki se sprošča med utrjevanjem cementne malte.
V "domačih" pogojih lahko uporabite poenostavljeno termično metodo z merjenjem temperature na stenah vodnjaka. Ko postane enaka temperaturi okolja in se zniža za 0, 5-1, 5 stopinje, lahko govorimo o popolnem strjevanju. Tudi po tem je priporočljivo počakati 2-3 dni in šele nato je treba dobro zagnati.
Po končanem preskusu se vodoravni ostanek očisti z ostanki cementne malte s pomočjo dušilke. Nato se izvede preskus puščanja, pri katerem se visokotlačna voda črpa v cev vodnjaka za 30 minut. Merilo zaprtosti je zmanjšanje tlaka za približno 0, 3-0, 5 MPa. Sedaj je vodnjak popolnoma pripravljen za uporabo.
Tesnost zamaška poveča debelo vodnjaka, poveča življenjsko dobo ohišja, jih ščiti pred korozijo, kot tudi sam vodni vir.
Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi
V spodnjih videoposnetkih govorimo o vodnjakih v industriji nafte in plina, vendar je načelo proizvodne tehnologije enako kot za vodonosnike.
Postopek za enostopenjsko cementiranje:
Specifičnost proizvodnje cementnih manšet: \ t
Tehnološke značilnosti dvostopenjskega cementiranja: \ t
Cementiranje je kompleksen proces, ki zahteva uporabo posebne opreme. Vendar to ne pomeni, da ga ni mogoče držati sami. Po izbiri in pravilni pripravi cementne zmesi z uporabo minimalnega števila enot je mogoče delo opraviti sam.
V vsakem primeru obratovanje vodnjaka brez krepitve stebla s cementom ne bo dolgo, stroški vrtanja novega vodnega vira pa ne bodo nič manj.
Če po preučevanju gradiva še vedno imate vprašanja o tem, kako pravilno cementirati vodnjak po vrtanju, ali imate dragoceno znanje o tem vprašanju, pustite svoje komentarje v bloku spodaj.