FI106057B - Menetelmä ja järjestely porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi sekä porakaivo - Google Patents

Description

106057

Menetelmä ja järjestely porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi sekä porakaivo

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä 5 porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 9 johdanto-osan mukainen jäijes-tely porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi.

Keksinnön kohteena on lisäksi patenttivaatimuksen 23 mukainen porakaivo, joka on toteutettu keksinnön mukaista menetelmää ja/tai järjestelyä hyväksi käyttäen.

10 Keksinnön mukaista menetelmää ja jäijestelyä sovelletaan erityisesti sellaisiin valmiisiin porakaivoihin, jotka ovat saneerauksen so. eristyksen ja tiivistyksen tarpeessa. Porakaivosta otettavan veden laadulle on kuluttajan ja viranomaisten asettamat terveydelliset, laadulliset ja esteettiset vaatimukset Porakaivojen rakenteissa tulee saavuttaa yleiset kaivojen rakenteille asetetut aine- ja työtapaohjeet, jolloin myös 15 vesilain pohjavesiä koskeva säännös vesien pilaamis- ja muuttamiskiellosta toteutuu.

On selvää, että keksinnön mukaista menetelmää ja jäijestelyä sovelletaan uusiin porakaivoihin.

On tunnettua, että porakaivojen valmistuksessa työsuojaputkea käytetään porausvai-heen aikana suojaamaan maa-ainesten ja rikkonaisen kallioaineksen sortumat pora-20 reikään. Suojaputki sovitetaan porausreikään kuten työsuojaputki, mutta se jätetään poraukseen pysyvästi, ja sen tulisi olla tiivis. Eristysputkinimitystä taas käytetään putkista, joilla eristetään suojaputken materiaalista ja pintavesivuodoista johtuvia haittoja puhtaalle kalliopohjavedelle.

On tunnettua, että porakaivoissa haitallinen hiiliteräksinen suojaputki pyritään eris-25 tämään muoviputkella tai suojaputkena käytetään ruostumatonta materiaalia juuri korroosion aiheuttamien haittojen vuoksi.

Suomessa porakaivoja on arvioitu olevan 150 000 kpl, ja niiden mitoitus vaihtelee valtavasti. Matalimmat ovat vain muutaman kymmenen metriä, kun taas syvimmät ovat jopa yhden kilometrin syvyisiä. Halkaisijat vaihtelevat 75-400 mm. Keskimää-30 rin kaivosyvyydet ovat noin 60 metriä ja halkaisijat 100-150 mm. Poraus yleensä lo petetaan silloin, kun vettä löydetään riittävästi.

2 106057

Porakaivon putkitus tulisi ulottaa mahdollisimman syvälle tukkimatta varsinaista pohjavesipurkaumaa. Usein putkitus jätetään menetelmien puutteellisuuden vuoksi 6-10 metriin, vaikka vesi on löydetty 150 metristä. Talousvedeksi tarkoitetun kaivon putkituksen vähimmäissyvyyksinä voitaisiin kuitenkin pitää 15 % kaivon syvyydestä 5 ja kuitenkin vähintään 12 metriä. Huomattavasti paljon suuremmat syvyysvaatimuk-set voivat johtua esim. maapeitteiden paksuudesta tai kalliorikkonaisuudesta. Tavanomaisesti siis putkipituudet ko. putkituksessa tulisivat olemaan 12-30 metriä. Talo-usvesikaivoissa ei kuitenkaan ole perusteltua käyttää syvempiä putkituksia kuin laa-tuperusteilla on pidettävä tarkoituksenmukaisena. 100 m syvän porakaivon poraus-ja 10 putkituskustannukset ovat olleet n. 20 000 mk ja muut kustannukset n. 20 000 mk. Putkitusta ei ongelmien vuoksi ole voitu toteuttaa nykymenetelmin vaadittavalla syvyydellä, koska vuotavan ja ruostuvan putken pituutta lisäämällä aiheutetaan päinvastoin lisää liukenevaa rautapinta-alaa ja epäpuhtauksia veteen, ja seurauksena olisi veden laadun huonontaminen ja kaivon muuttuminen käyttökelvottomaksi.

15 Perinteisesti porakaivojen valmistajat Suomessa ovat käyttäneet yleisesti putkituksessa 1950-luvulta lähtien korroosiolta suojaamatonta ja puutteellisesti tiivistettyä hiiliteräsputkea Fe37D. Tämän materiaalin haittana on, että se vedessä ja jo kosteassa kaivoilmassa ja hapellisissa olosuhteissa ruostuu voimakkaasti. Ruostumisilmiö on yksinkertaista todeta laittamalla hiiliteräksinen suojaamaton rautanaula lasilliseen 20 vettä ja seuraamalla reaktiota muutamia tunteja. Ruostumisilmiö on oleellista, koska tämä sähkökemiallinen tapahtuma aiheuttaa kaivossa välittömästi veden laatuhäiriön. Ajan myötä ruostumisen seurauksena metalliputken ainekset tulevat sellaiseen muotoon, että ne irtoavat siitä tavalla tai toisella. Reaktio kestää niin kauan kuin putkea riittää. Putken sijainti on juuri vedenottopisteen yläpuolella, jolloin metalli raskaam-25 pana liikkuu alaspäin hilseenä, hikoilunoroina tai liuoksena. Ilmassa ruostumiselle kriittinen suhteellinen kosteuspiste on 60-70 %. Kaivoilman lämpötila on 0-10 astetta ja suhteellinen kosteus on lähes 100 %. Putken ollessa veden alla se saa enemmän vettä ja vähemmän happea, ja putken ollessa kaivoilmassa se saa enemmän happea ja vähemmän vettä, mutta molemmissa tapauksissa hiiliteräs ruostuu riippumatta veden 30 ominaisuuksista. Ruostumista voivat lisäksi edistää veden ominaisuudet, kuten hap-• pamuus ja suolapitoisuus. Ruostumista edistää se, että putken vesi-ilma-olosuhde vuorottelee vedenottorytmin mukaan, jolloin olosuhde ruostumiselle veden, teräksen ja ilman rajapinnassa on otollinen.

Ruoste aiheuttaa pohjavedelle, kaivolle ja jakelujärjestelmälle sekä kuluttajalle jat-35 kuvana laaja-alaisesti metallialtistumista ja väri-, sameus-, haju-, maku-, tukkeutu-mis- ja mikrobikasvustohaittoja. Metallien käyttäytymisestä ko. olosuhteissa viita- 3 106057 taan yleisiin kansainvälisiin korroosio-, metallien liukenemis- ja myrkyllisyystutki-muksiin ja -vaaroihin, esim. Handbook on the Toxicology of Metals (Volume Π: Spesific Metals, toim. Friberg, Nordberg, Vouk. 2. painos, Amsterdam etc., Elsevier 1986).

5 Kyseisessä teräksessä on yleisesti vaihtelevia määriä ainakin 30:tä eri metallilajia. Rautaa ja mangaania on yhteensä noin 97-99 paino-% ja 1-3 paino-% n. 30:tä eri metallilajia. Vedelle erittäin haitallinen mangaanipitoisuus vaihtelee lähes nollasta useisiin kymmeniin painoprosentteihin ilman tarkkoja rajoja. Raudan pitkäaikaisesta, yli 100-vuotisesta kierrätyksestä johtuen kyseinen teräs sisältää pieniä määriä tunte-10 mattomia kiertoon tulleita metalleja, jotka huonontavat huomattavasti liukenevan putken soveltuvuutta ko. kaivokäyttötarkoituksessa. Ongelman laajuutta kuvaa, että Suomen porakaivoissa on arvioitu olevan ko. hiiliterästä 15-20 milj. kg. On arvioitu, että pahasti ongelmaisia ja puhdistustarpeessa olevia porakaivoja on Suomessa n. 80 000 kpl.

15 Korroosiohaittoja on pyritty poistamaan muovisella sisään asennetulla usein näennäisellä eristysputkiholkituksella, mutta menetelmän ongelmana on sattumanvarainen epätarkka mitoitus ja vuorottelevasta paineesta kokoonpainuva, väsyvä ja vuotava rakenne. Lisäksi valmistajat ovat käyttäneet jonkin verran muoviraaka-ainetta olevia suojaputkia, jotka huonon mittavalikoiman, elintarvikekelvottomuuden, heikon me-20 kaanisen lujuuden, ankkurointivaikeuksien, puutteellisten liitoshitsauksien ja rajoitetun tiivistettävyyden vuoksi ovat osoittautuneet epävarmaksi suojaputkimateriaaliksi. Usein eristysputki asennetaan suojaputken maakengän sisäpuolista lyöntiolaketta vasten, jolloin suojaputken kallioliitos jää kokonaan tiivistämättä ja vuotaa esteettömäsi! Muoviputken ulottaminen ohi maakengän ei sekään tuo varmuutta tiiviyteen, 25 koska epätarkka liitos kallioon ei pidä eikä kestä vesipatsaasta muodostuvan ulkopuolisen paineen rasitusta ja on siten vuotoaltis. Erikoisesti muoviputki rajoittaa suojauksen ulottamista riittävän syvälle, koska vesipatsaan painerasitus silloin kasvaa. Myös isoreikäisissä porakaivoissa on ongelmia, jolloin putken ulkopuolinen rasitus kasvaa ja voimat jakautuvat epäedullisesti ylittäen muoviputken kestävyysra-. · 30 jän. Putki painuu sisään, rikkoutuu, alkaa vuotaa vettä ja maata, jolloin kaivo saastuu ja tukkeutuu.

Tunnettuja porakaivojen putkitus- ja tiivistysratkaisuja on esitetty mm. patenttijulkaisuissa: FI-45163, US-3 179 168 jaUS-5 383 608.

Eräs porakaivon valmistuksen yhteydessä toteutettava suojaputken tiivistysmenetel-35 mä on FI-patentissa 45163. Tässä järjestelyssä on kuitenkin ongelmana epäkäytän- 4 106057 nöllisyys ja soveltumattomuus kaivojen suojaputkien ja syvälle ulottuvien pintavesien eristykseen, koska työkalun sovittaminen vaihteleviin ja epämääräisiin reikä- ja maakenkäkokoihin ja supistuviin olakkeisiin on lähes mahdotonta. Lisäksi työkalun alapäässä olevan paisuntapoijun irrotus voidaan suorittaa pitkän odotusajan ja val-5 vonnan jälkeen vasta massan täydellisen kuivumisen tapahduttua, jolloin haitallinen, alussa hyvin pienikin, mutta kuluttava ja kasvava veden korkeuseroista johtuva kaksisuuntainen vaihteleva vuotovirtaus varmasti estyisi. Pitkät kuivumisajat ja odottaminen ovat myös kiinteistön katkeavan vesihuollon kannalta ongelmallisia. Vaihte-levissa vesilaatu-, paine-, ilma- ja valuolosuhteissa kuivumisaikojen määrittely on 10 epävarmaa. Menetelmässä ei myöskään ole jäljestetty eikä esitetty pysyvää useampikertaista muovieristeputken keskittävää ankkuroimia ja tartuntaa. Tiiviys jää alapuolisen poijun poiston jälkeen ainoastaan mahdollisesti onnistuneen, painerajoitteisen, huonosti kestävän, huokoisen ja puutteellisesti kuivuneen tiivistysvalun varaan.

Edellä mainitun suomalaisen patentin mukaisessa ratkaisussa ongelmana on, että 15 kaivoreikä porataan työkalujen ja putkien mukaisesti, kun taas kehitetyssä uudessa menetelmässä tehdään päinvastoin, asennetaan mukautuva putki jo olemassa olevaan putkitettuun kaivoon, kun on kyse porakaivon saneerauksesta. Patentin mukaisessa menetelmässä lisäksi syväeristystä, mm. liitoshitsausta, häiritsee työkalun ja putken lisääntyvä yhteispaino. Työkalun rakenne on altis vuotavan tai suojaputkea purista-20 van tiivistysmassan aiheuttamalle kiinnijuuttumiselle, varsinkin silloin, jos käytetään korkeita injektointipaineita ja tiivistettävänä putkena on muoviputki, kuten patentissa on esitetty. Klinnijuuttumisriskiä lisää myös työkalun pitkänomainen ja tiivistemas-san syöttömekanismista johtuva ahdas sovitus eristeputkeen varsinkin silloin, kun eristeputkessa on suoruus-ja mittavaihtelulta, tai silloin, jos tiivistemassaa purkautuu 25 liitoskohdasta työkalun ympärille. Työkalu on myös altis puutteelliselle tiivistykselle, koska työkalu ei ankkurointikeskity, ja tiivistysmassa jakautuu sattumanvaraisesti osan tiivistettävästä tilasta jäädessä kokonaan ilman tiivistystä. Takertelu ja iskut kiinnijuuttuneen työkalun poistovaiheessa niin ikään lisäävät huomattavasti tiivistys-valun rikkoutumisen ja putkituksen epäonnistumisen vaaraa. Pahimmillaan menete-30 tään työkalu ja tehdään kaivosta korjauskelvoton. Patentissa ei ole myöskään tuotu • · : - esille, millä tavoin suojaputken ankkurointi voidaan varmistaa raskaan porakaivo- pumpun ja nousuputkiston aiheuttamaa paino- ja toistuvaa käynnistys-sysäysvoimaa vastaan, joka välittyy suojaputken suojahatun ja kannattimen välityksellä suojaputkeen. Patentti ei myöskään sovellu muunlaisen kaksoisvarmistuksena toimivan tiivis-35 tysaineen käyttöön esim. puristavaan kumitiivistykseen, kuten hakemuksen kohteena oleva putken laajennusperiaatteella toimiva menetelmä soveltuu. Riittävän syvälle ulottuvan eristysvaikutuksen ja veden laadun pysyvän paranemisen aikaansaaminen 5 106057 edellä mainituista syistä on epäkäytännöllistä ja epävarmaa. Ehkä juuri näiden seikkojen vuoksi keksinnön monimutkainen rakenne, hankalakäyttöisyys ja epäonnistu-misriskit ovat johtaneet siihen, ettei patenttia ole voitu hyödyntää edes uusissa kaivoissa saati sitten vaativimmissa korjausolosuhteissa. Siksi sitä ei ole myöskään 5 nähty järkevänä pitää voimassa.

Suojaputken tiivistystä on myös tunnetusti pyritty tekemään tukkimalla porareikä suojaputken alapuolelta puutulpalla, ja kaivo on valettu tiivistySmassalla umpeen. Kuivumisen jälkeen massa ja puu on porattu porauskoneella uudelleen auki. Menetelmä on kuitenkin osoittautunut epäluotettavaksi ja epäedulliseksi. Uudelleenpo-10 rauksessa syntyy rikkoutumia tiivistysmassaan, ja uudelleenporauksesta syntyvät myös luonnollisesti kaksinkertaiset porauskustannukset ja -vaivat.

Suojaamattoman hiiliterässuojaputken oirehaittoja on toijuttu myös vedenkäsittelyl-lä, suodatuksella ja niin sanotulla tiivistysmansetilla. Nämä eivät luonnollisestikaan ole oikeita haitanaiheuttajan toqunnassa, vaan näillä menetelmillä putki edelleen jat-15 kaa liukenemista, jonka oire on ruoste. Näin syntynyt ruoste pyritään suodattamaan vedestä tai ruostevesi pyritään telkeämään tiettyyn kaivonosaan. Molemmissa menetelmissä on erittäin suuri riski, että vettä ei saada kulutukseen virheettömänä. Myös suodatinpäästöistä voi syntyä seurannaishaittoja. Suodattimet eivät myöskään sovellu lainkaan osa-aikakäyttöisiin loma-asuntoihin tai kaivoihin, joissa on käsipumppu.

20 Painemansetilla teljetty, metalleilla rikastunut ja epäpuhdas pintavesi kaivon yläosassa vuotaa rikkonaisen kalliojäijestelmän kautta pohjavesiin ja aiheuttaa täten ympäristöpäästön sekä myös kyseisen kaivon saastumisriskin. Painemansetti on myös painekatkon tai muun häiriön sattuessa riski kaivon käyttäjän terveydelle.

Putkitusmenetelmiä kyllä tunnetaan eri yhteyksissä esim. öljynporauksessa. Järjes-25 telmät ovat nesteen ominaisuuksien, teknisten ja terveysvaatimusten ja toisaalta taloudellisten resurssien ja merenalaisen pumppauksen sekä syvyytensä johdosta luonteeltaan erilaisia menetelmiä eivätkä siten sovellu teknisesti, virtausmääriltään, erilaisilta häiriöherkkyyksiltään eivätkä taloudellisilta ratkaisuiltaan lainkaan yksi- • · tyisiin talousvesiporakaivo-olosuhteisiin.

30 US-patenttijulkaisussa 5 083 608 on esitetty profiloidun erikoisputken avartaminen . porauskaluston kankia apuna käyttäen, jolloin saadaan kangen pyörimis- ja nosto-liikkeestä pyörivien ’’nappien” välityksellä profiiliputken laajeneminen. Työkalun tarkoitus on sama kuin esillä olevalla keksinnöllä eli ongelmakohtien poistaminen « * porakuilusta, mutta toteutustapa on aivan erilainen. Työkalu ei näytä soveltuvan 106057

O

lainkaan avartamistilanteeseen, jossa putki on alaosuudeltaan suurempi kuin yläosasta. Myös profiiliputken sovittaminen putken laajennettavalla kaivo-osuudella on mitoitettava hyvin pienellä toleranssilla, mikä vaihtuvahalkaisijaisissa porakuiluissa maakenkäolakkeineen on lähes mahdotonta. Putken laajentamisen sovittaminen sa-5 manaikaisesti tapahtuvaan tiivistysinjektointiin ei ole mahdollista, koska avartamaton profiiliputki ei salli alapuolisen ja yläpuolisen putkenlaajennuksen vuorottelua ja vaiheittain sulkemista, joka on välttämätön tiivistysmassan syötön ohjaamisen kannalta ja putkitustiiviysvaikutusten aikaansaamiseksi. Laajennustyökalun säätäminen, mukauttaminen ja iytmittäminen eivät näytä olevan mahdollisia laajennustyöstön ai-10 kana.

US-patenttijulkaisussa 3 179 168 on esitetty erikoisprofiiliputken muotoileminen vaiheittaisesti käyttäen apuna vetosuulaketta, joka on lähinnä tarkoitettu tietyn mittaisen putkimateriaalin pinnoittamiseen käyttäen eristettävän ja profiiliputken välissä tiivistintä. Laajennustekniilcka perustuu profiiliputken oikaisuun, mutta ei voimaltan-15 sa näyttäisi riittävän putken venytykseen. Myös tässä julkaisussa näyttäisi olevan samat ongelmat kuin edellisessä keksinnössä, eli se on hyvin rajoitettu menetelmä alati vaihteleviin mitoitusolosuhteisiin. Se ei sovellu putken ankkurointiin ja tiivistämiseen vaihtelevamittaisen kuilun, esim. epätasaisen kallioporausreiän osuudella.

Molemmissa edellä mainituissa US-julkaisuissa on nähtävillä huono mukautuvuus 20 mittavaihteluihin ja työkalujen monimutkaisuus. Putken ’’vakio” laajentaminen perustuu pitkittäiseen liikkeeseen ja profiloituun putkeen. Hakemuksen mukaisessa keksinnössä laajennus perustuu säteittäiseen työkalun paisuvaan liikkeeseen ja laa-jennusvenytys jatkuu rajoittuen vasta tiivistettävään pintaan, jolloin voiman ja paineen nousu on luettavissa hallinta- ja valvontalaitteilla.

25 Voidaan todeta, ettei ole ollut olemassa eikä saatavilla toimivaa mittaus- ja analysointimenetelmää vanhan kaivon vian etsintään ja rakenteen selvittämiseen. Toisaalta ei ole ollut pienkaivojen häiriöherkkyydestä johtuen ehdottoman tiivistä ja luotettavaa menetelmää porakaivojen rakennepuutteiden korjaamiseksi vaihtelevissa ja vai-.. keissa olosuhteissa, joissa vaaditaan syvälle ulottuvaa ja varmaa eristysvaikutusta.

4 30 Porakaivokannan halkaisijakoot vaihtelevat 75—400 mm, ja kutakin kaivon kokoluokkaa kohden esiintyy kolme halkaisijamittaa, suojaputken, maakengän ja poraus-reiän kohdalta. Lisäksi on pienempiä mittavaihtelulta ja epätarkkuuksia porausteknii-koista, kivilajeista, ruostumisesta jne. johtuen. Tämä seikka asettaa vanhan kaivo-, kannan uudelleenputkitukselle huomattavan ankarat erityisvaatimukset.

lv.

7 106057

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt porakaivoihin liittyvät ongelmat.

Keksinnön on ratkaistava rakenteeltaan vaihtelevien porakaivojen edellä kuvatut suojaputkien materiaaleihin ja tiivistyksiin liittyvät veden laatuhäiriöitä aiheuttavat epäkohdat ympäristö- ja asiakaslähtöisesti. Keksinnön tarkoituksena on myös taata 5 virheettömän pohjaveden otto luonnon ekologisesta jäijestelmästä mahdollisimman huomaamattomasti. Keksinnön tarkoituksena on lisäksi estää ympäristörasitteisen haitallisen pintakerroksen vaikutukset käyttöveteen ja pohjaveteen sekä taata itse rakenteiden haitattomuus.

Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan uusi menetelmä ja järjestely porakai-10 vojen tekemiseksi ja erityisesti olemassa olevien porakaivojen kunnostamiseksi. Keksinnön kohteena on myös uusi porakaivo.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaa-15 timuksessa 9.

Keksinnön mukaiselle porakaivolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 23.

Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön edullisia sovellusmuoto- ja.

20 Keksinnön mukaisessa menetelmässä porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi, jossa porattuun kaivoreikään lasketaan putki, putkeksi valitaan korroosiota ja painetta kestävä, edullisimmin ruostumattomasta teräksestä valmistettu putki, joka putki lukitaan vähintään yhdellä ankkurilaajennuksella kallioon; 25 - putki tiivistetään vähintään yhdellä tiivityslaajennuksella erillisen tiivisteen ; kohdalta kallioon; ♦ - putken ja kallion väliin syötetään tiivistemassaa ankkuri- ja tiivistelaajennusten yläpuoleltapa tiivistysmassa todetaan putken alapäässä tunnistuslaitteella, minkä jälkeen tii-30 vistysmassan syöttö lopetetaan.

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi, jo-hon järjestelyyn kuuluu välineet putken laskemiseksi porattuun kaivoreikään, put- 8 106057 keksi on valittu korroosiota ja painetta kestävä, edullisimmin ruostumattomasta teräksestä valmistettu putki, ja jäijestelyyn kuuluu lisäksi: välineet putken lukitsemiseksi vähintään yhdellä ankkurilaajennuksella kallioon ja putken tiivistämiseksi vähintään yhdellä tiivityslaajennuksella erillisen tiivis-5 teen kohdalta kallioon; välineet tiivistemassan syöttämiseksi putken ja kallion väliin ankkuri- ja tiivis-telaajennusten yläpuolelta; ja tunnistuslaite tiivistysmassan havaitsemiseksi putken alapäässä, minkä jälkeen tiivistysmassan syöttö lopetetaan.

10 Keksinnön etuna on, että se tarjoaa porakaivojen valmistamiseen, korjaamiseen ja huoltamiseen tehokkaan menetelmän ja järjestelyn. Rakenne- ja materiaaliongelmai-sista kaivoista kärsivät päivittäin useat sadattuhannet asukkaat. Keksinnön tuotekehityksessä on lähdetty siitä, että nämä useiden vuosikymmenien aikana, ikään kuin huomaamattamme, rakennetut ongelmakaivot tulee voida kunnostaa, koska niihin 15 sitoutunut porausinvestointi on huomattavan suuri.

Keksinnön etuna on, että se tarjoaa menetelmän erityisesti saneerattavien porakaivojen putkittamiseksi ja tiivistämiseksi, jossa hyödynnetään lujasti puristavaa ja olosuhteisiin mukautuvaa, lukittuvaa, varmuustiivistettyä ja liukenematonta syväputkitusta ja jossa puhdistuspumppauksen myötä kaivoveden hygienia paranee pitkäaikaisesti ja 20 haitallisten aineiden pitoisuudet alenevat. Metallin maku ja vaarat ja värivirheet poistuvat. Maatiloilla elintarvikkeiden alkutuotantoteho ja laatu paranevat. Haja-asutusalueen asumisen ja palveluiden laatuja viihtyvyys paranevat. Raskasmetallien ja epäpuhtaiden pintavesien syöttö ympäristön pohjavesiin loppuu, mikä siten takaa kestävän luonnon pohjavesivaran hyödyntämisen.

25 Keksinnön etuna on edelleen, että porakaivojärjestelmän päivittäiset huoltotoimet muuttuvat vuositarkastuksiksi. Asiakastilaaja saa arvokasta kirjallista oheistietoa omasta vesijärjestelmästään, mm. selvityksen kaivorakenteesta, veden laadusta ja antoisuudesta ennen ja jälkeen putkituksen.

• ·

Keksinnön etuna on myös, että sen edullisessa sovellusmuodossa taustalla on teho-30 kas automaattiseen tietojenkäsittelyyn perustuva putkitusmenetelmä, joka mahdollistaa laajamittaisen putkituksen ja antaa taloudellista etua, turvallisuutta ja hyvinvointia yksittäiselle asukkaalle, koko kansalle ja ehkä laajemminkin.

. Automaattiseen tietojenkäsittelyyn pohjautuva menetelmä mahdollistaa porakaivojen putkitustyön teknisen toteutuksen yleisen ohjeistuksen mukaisesti haitattomasti ja 9 106057 tiiviisti. Menetelmä tunnetaan tarkasta ja yksityiskohtaisesta rakenne- ja vianetsintä-kartoituksesta ja korjauskelpoisuuden selvityksestä ja tarkasta putkituksen halkaisija-ja syvyysmitoituksesta. Tyypillistä menetelmässä on, että putkea ei valita pienemmäksi kuin sen asentaminen edellyttää. Toisaalta, jotta tiivistysmassoitukselle muo-5 dostuisi riittävä tila johtamiseen ja tiivistämiseen ja putken alapään ankkurointi, sulkeminen ja tiivistäminen mahdollistuisi, ainepaksuus ja laajennustekniikka on sopeutettu. Riskittömät materiaalivalinnat varmistetaan tutkimuksin. Työn onnistuminen varmistetaan tiiviystestillä. Tilaajan kontrolli tilaamaansa kaivorakenteeseen tulee menetelmän myötä mahdolliseksi ja säilyy kaikissa vaiheissa putkitussopimuk-10 sesta työn suoritukseen ja takuuseen asti. Tilaaja saa niistä varmennetun tulosteen, joten kuluttajan asema paranee.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää.keksinnön mukaista menetelmää soveltavaa järjestelyä po- 15 rakaivon tutkimiseksi ja suojaamiseksi, kuvio 2 esittää poikkileikkausta porakaivosta ja keksinnön mukaisesta jär jestelystä, kuviot 3A ja 3B esittävät havainnollisesti laajennustyökalua ja sen toimintaa, kuviot 4A esittää poikkileikkausta toisesta porakaivosta ja keksinnön mukai-20 sesta järjestelystä, kuvio 4B esittää suojaputken laajennuksen yksityiskohtaa, kuvio 5 esittää havainnollisesti mittauslaitetta porakaivon tutkimiseksi ja kuvio 6 esittää kaaviomaisesti porakaivon tiiviyden testauslaitetta.

Seuraavassa käydään läpi menetelmän eri vaiheet sitä kuvaavan järjestelyn avulla ja 25 viitataan asianomaiseen piirustuksen kuvioon ja yksityiskohdan numerointiin. Luonnollisesti järjestelyn kokoonpano voi vaihdella ja eri komponentteja, esim. pumppu, mittauslaitekonstruktio, laajennustyökalu, tiiviyden testauslaite voidaan jakaa ja koota olosuhteiden mukaisesti haluttujen vaikutusten aikaansaamiseksi. £sim. laa-jennustyökalu ja mittauslaite voidaan yhdistää työvaiheiden ja nostolaitteiden mää-30 rän pienentämiseksi.

Menetelmän mukaisessa putkituksessa putkesta käytetään nimitystä korjausputki tai putki. Putken raaka-aine on ruostumaton tai haponkestavä teräs ilman eri mainintaa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä toteutetaan ainakin osa seuraavista toimenpi-devaiheista: porausreiästä saatavan veden määrään ja laatuun liittyvät mittaukset, po- 106057 ίο rausreiän rakenteeseen ja mitoitukseen liittyvät mittaukset, ruostumattoman putken asentaminen porausreikään ja sen kiinnittäminen, putken tiivistäminen tiivistys-massalla, vanhan suojaputken poistaminen ja valmiin porakaivon testaus.

Kuvio 1 esittää osittaisena lohkokaaviona keksinnön mukaista menetelmää sovelta-5 vaa porakaivolaitteistoa, joka lisäksi on yhdistetty tietojenkäsittelyjäijestelmään. Po-rakaivolaitteistolla suoritetaan tässä esimerkissä vanhan porakaivon saneeraus, mutta on huomattava, että sama laitteisto soveltuu myös uuden porakaivon tutkimukseen, suojaputkitukseen ja tiivistämiseen.

Porakaivolaitteiston tietojenkäsittelyjärjestelmään kuuluu keskuskone 1, näyttö 2, 10 tulostin 3 ja näppäimistö 4 tai vastaava syöttölaite. Keskuskone 1 on nimenomaan tähän tarkoitukseen tuotekehityksen tuloksena ohjelmoitu. Tietojenkäsittelylaitteisto on mahdollista liittää ulkopuoliseen tietoverkkoon esim. porakaivorekisteriin pääsyä varten. Jäijestelyyn kuuluu lisäksi valvonta- ja ohjausyksikkö 25, joka on johtimin 7 yhdistetty tietojenkäsittelyjäijestelmään ja johtimin 27-33 saneerattavaan suoritus-15 kohteeseen.

Saneerattavan porakaivon 86, kuvio 2, työvaiheita valvotaan ja hallitaan valvonta-ja ohjausyksiköstä 25. Valvonta- ja ohjausyksikköön 25 kuuluu tutkimusyksikkö 8, laajennusyksikkö 12, tiivistysyksikkö 16 ja testausyksikkö 20.

Vanhaan porakaivoon 86 kuuluu porausreikä 51, joka on kalliossa 52. Porakaivon 86 20 reikä 51 kulkee ensin maakerroksen 53 läpi, jonka paksuus voi vaihdella esim. välillä Oja 50 m. Reikään 51 on sovitettu suojaputki 34, jonka maakenkä 38 lepää varsinaisen porausreiän yläpäätä vasten.

Porakaivon 86 tutkiminen toteutetaan edullisesti valvonta- ja ohjausyksikön 25 tutkimusyksikön 8 avulla. Tutkimusvaiheessa kaivoon lasketaan mittauslaite 33, kuvio 25 5, joka on yhteydessä tutkimusyksikköön 8. Kaivosta 86 pumpataan tutkimusvai heessa vettä. Samalla kaivo 86 puhdistetaan. Mittauslaitteella 33 saadaan tietoja kaivon rakenteesta ja mitoituksesta sekä mm. kaivon vedenpinnan vaihteluista 31 ja ;; rautapitoisuusvaihteluista. Mittauslaitteen 33 toimintaa valvotaan ja hallitaan tutki musyksikön 8 avulla. Tutkimusyksikössä 8 on mm. mittaimet vesivirtaukseen 10, ha-30 vaintokuvien muodostamiseen ja hallintalaitteet tutkimus- ja mittauslaitteiden oh- . jäämiseen 11. Tiedot siirtyvät johdinta 7 pitkin tietojenkäsittely-yksikköön eli keskuskoneeseen 1. Ohjelmistoon kuuluu mm. laskennallinen kaivokohtainen rautatase-kaava rautapitoisuuksien alkuperän selvittämiseksi.

106057 π

Edellä esitetyssä pumppausselvityksessä todetaan veden rautapitoisuus ongelmatilanteessa normaalivirtaamalla ja virtausta lisäämällä rauta-arvon muuttumisesta, raudan liukoisuuden perusteella voidaan päätellä ja varmistaa muun kuin geologista alkuperää olevan raudan alkuperä. Luonnollisesti menetelmää raudan alkuperän selvittämi-5 seksi voidaan tarkentaa lisäämällä siihen tarkemmat kaivokohtaiset virtaus- ja liuke-nemisolosuhteet. Voidaan myös päätellä, että kokatussa rakenteessa veden rautapitoisuus alenee vähintään pumppaamalla saatuun neitseellisen pohjaveden rauta-arvoon.

Kaivokohtainen rautatasekaava on: 10 Fe 1 + Fe 2 = Fe 3 + Fe 4.

Esim.

Fe 1 = kalliopohjaveden geologinen rauta ka med. 0,06 mg/1,

Fe 2 = rakenteesta johtuva rauta (Fe 150 kg/kaivo) 1,00 mg/l/h,

Fe 3 = kaivosta kulutukseen siirtyvä rauta (vettä 2001/d) 2,00 mg/1 ja 15 Fe 4 = pohjaveteen syöttyvä rauta x

Lisäksi kaivokohtaisia tietoja voidaan siirtää tietojenkäsittelyjärjestelmän ansiosta esim. erilaisiin valtakunnallisiin rekistereihin. Tietoja voidaan lisätä esim. kivi- ja vesiainesnäytteillä.

Tutkimusvaiheen jälkeen (tai vaihtoehtoisesti jo sitä ennen) saneerattavaan porakai-20 voon 86 lasketaan ruostumatomasta teräksestä valmistettu putki 35, tässä sovelluksessa korjausputki. Putki 35 on toteutettu toisiinsa liitetyistä putkiyksiköistä. Ne on liitetty toisiinsa esim. hitsaamalla kierreliitoksin tai muhvilimityksin (puristaen laa-jennustyökalulla 48) haluttuun syvyyteen. Putkihalkaisija määräytyy asennettavuuden ja tiivistettävyyden sekä suoritetun rakenneselvityksen perusteella. Syvissä, 25 useiden kymmenien metrien putkituksissa on otettava huomioon tiivistysvaiheessa (ks. selotusta jäljempänä) tiivitykseen käytetyn tiivistysmassan virtausvastuksen kasvu. Virtausvastuksen pienentämiseksi voidaan kaivon yläosaan asentaa pienempi : putki, jolloin tiivistysmassan johdekanavan 37 poikkipinta kasvaa ja toisaalta teräk sen venymisominaisuudet putken alapäässä riittävät.

30 Putken 35 päälle on asennettu tiivistyskumi 39. Tiivistekumin 39 valinnassa ja mitoituksessa on otettava huomioon tiivistemassatilan muodostuminen ja tiivistettävien kalliopintojen laatu, pintapaineet sekä haluttu varmuusluku.

12 106057

Putki 35 ankkuroidaan tämän jälkeen paikalleen poraukseen 51. Tämä toteutetaan laajennusyksikön 12 avulla ja sopivan laajennustyökalun avulla. Lisäksi tiivistysyk-sikön 16 avulla toteutetaan putken 35 ja porausreiän tiivistäminen.

Putken 35 sisälle, kuvio 2, lasketaan laajennustyökalu, jonka yläpäässä on keskittä-5 villä ohjaimilla varustettu kaksitoiminen sylinteri 40, jonka männänvarteen 41 on kiinnitetty uritettu kiila 46 laajennusliikkeen aikaansaamiseksi. Kiilaan kiinnittyvät vastaavasti uritetut, liukuvat laajennuselementit 48. Tarvittava vastavoima laitteen toiminnalle syntyy tangosta 43, jonka toinen pää on kiinnitetty sylinterin runkoon ja toinen pää laajennuselementtiin kohdassa 45. Supistusvaiheessa kiilan toimintasuun-10 ta muutetaan hallintalaitteilla 14, jolloin uritettu paisuntaelementti 47 pakkosupistuu.

Suojaputken 34 yläpää suljetaan laipalla 33 ja ankkuroidaan laajennuspoimulla 36 paineellisen massoitustilan muodostamiseksi.

Kuvassa 3 on esitetty yksityiskohdat laajennustyökalun laajennuselimistä. Kiilan 46 asema mittaamalla mittaimella 54 voidaan laajennusosan kulloinenkin halkaisijamitta 15 määrittää ja siirtää syvyystietoineen ohjauspaneliin ja tiedostoon. Laajennuselimen laajennuspinnan kaari ja sädemitoitus tulee toteuttaa siten, että loppumuoto vastaa mahdollisimman hyvin ankkuroinnissa ja tiivistyksessä pyöreysvaatimusta.

Laajennustyökaluun on edullisesti kytketty paineanturi 83, jonka avulla syvyysmit-taaminen voidaan suorittaa. Vaihtoehtoisesti pituusmitalla varustetulta hallintajohti-20 meitä 29 voidaan lukea syvyystieto.

Laajennustyökaluun on edullisesti sijoitettu myös tarkkuusmikrofoni 82 ja sähkön-johtavuusmittain 82 massoituksen valvomiseksi. Laajennustyökalu soveltuu myös kaivokuilun halkaisijan mittaamiseen eri syvyyksiltä. Laajennuselementissä on vaihdettavat muoto- ja kulutuspinnat 55. Laajennuselementin päällä voidaan käyttää tuki-25 eli lukkorengasta esim. muoviputken alapään laajentamiseksi ja lukitsemiseksi kallioseinämään.

-., Laajennustyökalun kokoonpano ja laajennusosien mitoitus, lukumäärä ja muoto riip puvat luonnollisesti olosuhteista ja voivat siten vaihdella.

Putken 35 laajennustyökalun toimintaa valvotaan ja hallitaan laajennusyksiköstä 12. 30 Laajennustyökalun ja laajennusyksikön 12 välillä on tarvittavat voiman- ja tiedonsiirtovälineet 29. Työkalun laajennus-supistusliikkeen suorittamiseksi on hallintalaitteet 14, työkalun liike-elimien aseman määrittämiseksi 55 esim. säätövastusperiaatteella, joka on luettavissa paneelissa 15, sekä mittain puristusvoiman määrittämiseksi 13.

13 106057

Tiivistysyksikkö 16 on yhdistetty sopiviin tiivistysvälineisiin. Tiivistysvälineisiin kuuluu säiliö tai ylipäätään lähde tiivitysmassalle, pumppu tiivistysmassan pumppaamiseksi, johdin 27 tiivistysmassan johtamiseksi putken 35 ja vanhan suojaputken 34 välitilaan 37 ja samalla tiivistysmassan johdekanavaan.

5 Putken 35 laajentaminen ja tiivistäminen toteutetaan seuraavasti. Lasketaan laajen-nustyökalu tutkittuun, ankkuroimiin soveltuvaan kaivon kallioseinämäkohtaan 49 sulkematta putkea, koska veden tai ilman tai molempien on päästävä pois tiivistys-massan tieltä tiivistettävästä tilasta 37. Kallioporausreiässä 51 olevat murtumat 50 eivät sovellu ankkurointitueksi. Hallintaelimillä 18 syötetään paineistettua tiiviste-10 massaa johtuneen 27, josta massa edelleen purkautuu alaspäin putken 35 ja suoja-putken 34 välitilaan 37. Jos maakenkä 38 on vuotava, tiivistysmassa tunkeutuu myös suojaputken ulkopuoliseen tilaan täyttäen sen. Kun on mitattu ja valvottu haluttu tii-vistemassoitus, paine 17, ääni 82, määrä 19, sähkönjohtavuus 85, aloitetaan laajen-nusankkurointi jatkaen samalla massoituksen syöttöä ja seuraten samalla tiivistemas-15 san painetta 17. Putken 35 laajennus ja paineennousu voidaan näin mitoittaa tarpeen mukaisesti ja varmistua siitä, että massoitus on täydellinen. Tavoitteena on, että tiivistysmassa ulotetaan aivan alimmaiseen laajennuspoimuun 49 asti ja että mahdolliset kalliohalkeamat täyttyvät.

Putken alapään sulkemisen jälkeen tarvittaessa voidaan tiivistysmassoitusta jatkaa 20 painetta lisäämällä varmistuen mm. siitä, että pienimmätkin vuotokohdat 50 täyttyvät. Tiivistysmassan paine myös auttaa vanhan suojaputken 34 irrottamista, koska päätylaippaan 33 kohdistuu noste, jonka vastavoima on putken ankkurointi 49. Mahdollisesti kaivoon purkautuva massa poistetaan puhdistuspumpulla tai valvotaan put- • · < ken alapäätä, ettei näin pääse tapahtumaan. Massan saavuttaessa osittain laajennetun 25 laajennuspoimun 49 se aiheuttaa paineennousun, koska massalla on erilainen viskositeetti kuin vedellä ja ilmalla. Tämä seikka auttaa toteamaan tiivistystilan 37 täyttymisen paineennousuna mittaimesta 17. Ilman, veden ja massan liikkeet kuris-tuskohdassa ovat myös todettavissa laajennuselimeen asennetulla tarkkuusmikrofo-nilla 82 kuuntelemalla valvonta- ja hallintapaikalla 82. Ilmasta syntyy puhiseva, ;; 30 kupliva, vedestä räpisevä tai sohiseva ja massasta hiova ja kahiseva ääni. Ankku- rointilaajennuksen tavoittanut tiivistysmassa voidaan todeta ja lukea valvonta- ja hallintalaitteista 85 numeraalisena, vedestä mittaamalla lisääntyneenä liuenneena mineraalipitoisuutena, mm. sementin kalsiumionit, ja sähkönjohtokykynä 84.

Laajennusankkurointi 49 suoritetaan loppuun ja suoritetaan lisälaajennuksia tarvitta-35 va määrä. Suoritetaan tiivisteen 39 kohdalta tiivistyslaajennukset 44 ja tarvittava 14 106057 < määrä lisälaajennuksia yläpuolelle haluttuun kohtaan. Lopuksi voidaan vanha ruosteinen suojaputki 34 poistaa tarpeettomana, jos siihen on valmius ja tarve.

Edellä esitetyllä tavalla saneeratun porakaivon tiiviyden testaus toteutetaan testaus-yksiköllä 20, johon kuuluu testauslaite, kuvio 6. Tarkastettavan tilan muodostami-5 seksi testauslaitteen sulkimia 77 hallitaan laitteella 22 ja porakaivoon jäljestettyä ko-estuspainetta valvotaan 21.Varsinaista koestuspainetta hallitaan laitteella 23 ja painetta 81 valvotaan 24. Paineistus johdetaan johtimia 28 pitkin porakaivoon järjestettyyn kuvan 6 mukaiseen testauslaitteeseen.

Testauslaitetta, kuva 6, käytetään putken 35 kallion 52 välisen tiiviyden testaamiseen 10 siten, että painekytketty työkalu on liitetty hallintalaitteisiin 22 ja työkalu lasketaan kannattimen 78 varassa kaivoon ennalta määrätylle liitoskohtavyöhykkeelle 49. Tämän jälkeen testauslaite lukitaan yhdyssiteen 80 päissä olevilla painevalvotuilla 21 painetiivistimillä 77 paikoilleen ja kytketään 23 mitattava testauspaine 24 testattavaan tilaan 81. Testauspaine luonnollisesti riippuu esim. vastapaineesta, veden pin-15 nankorkeuseroista ja muista paikallisista olosuhteista ja siitä, minkälaista varmuuslu- kua liitokselta kulloinkin edellytetään. Tiiviys on näin todettavissa osoittimesta 24. Laitteen mitoitus on muunneltavissa ja laitetta voidaan käyttää myös näytteenottoon rajatulta kaivo-osuudelta muuntamalla painejohdin 28 imujohdoksi.

Porakaivolaitteiston työkalujen nostoon ja laskuun tarkoitetut laitteet 26 yleensä 20 määräävät putkituksen maksimisyvyyden. Konevoimakäyttöiset nostoelimet sallivat jopa satojen metrien syvyisten kaivojen luotettavan putkituksen.

Kuva 4 esittää toisen sovelluksen putken laajentamisesta ja tiivistämisestä. Tässä ta- • · · pauksessa laajennusankkurointi ja tiivistäminen toteutetaan siten, että ruostumattoman putken päälle on asennettu vaippa, vähintään yksi poimuaihio 58, jonka alareu-25 nus on liitetty putkeen 35. Jos tiivistysmassan syöttö ei muusta tiivistysvarmistukses-ta johtuen ole tarpeen, liitetään myös yläreunus putkeen. Laajenevan vaipan mitoitus voi vaihdella huomattavastikin riippuen kulloisestakin tiivistysolosuhteesta. Paine tai tiivistysmassapaine laajentaa vaippaa keskittäen samalla putken porareikään. Vaipan - yläosaan on asennettu määrävahvuinen vanne, painerajalaukaisin 59, joka laukeaa 30 paineen noustessa, kun poimun pinta kohtaa kallion 52 vastuksen ja päästää tiivistysmassan purkautumaan valmiiksi muovautuneesta tiivistyspoimusta putken ja kallion väliseen tiivistettävään tilaan 56. Poimun pinta tarvittaessa on siten muotoiltu, että tiivisteet 60 sovittuvat syvennyksiin pysyäkseen asennuksen aikana paikoillaan ja muodostavat paineenkestävän tiivistyksen sekä tartunnan laajennettuna. Poimun 35 painelaajennus saa aikaan tiivisteiden 60 osittaista ulostyöntymistä urasta, mikä pa- 15 106057 rantaa asennus- ja tiivistymisvarmuutta sekä mahdollistaa eri tilanteissa kulloinkin niitoiltaan ja muodoiltaan sopivimman tiivistin- ja ankkurointitartuntaratkaisun käyttämisen. Tiivistysmassapaineen tai paineen johtaminen voi tapahtua joko ala- tai yläkautta 57.

5 Mittauslaite 33 on esitetty kuvassa 5. Mittauslaitteen runkoon 66 on kiinnitetty lasku- ja nostolaitteet 63. Mittauslaitteen runkoon on kiinnitetty halkaisijavaihteluita mittaavat tuntoelimet, tunnistinpyörät tai telat 67, jotka on siten rakennettu, että ne säilyttävät symmetrisen liikeradan laitteen runkoon nähden, mekaniikkaesimerkki 68. Tunnistinpyörien jousikuormaa ja suuntaa on mahdollista muuttaa hallintalaitteilla 10 64, jotta varmistetaan laitteen häiriötön kulku ja asema. Tunnistinpyörät on erikois tapauksissa mahdollista varustaa pyörintävoimalla, jos kulkurata sitä vaatii, esim. vinot, epätasaiset tai vaakatunnelit. Mittauslaite on kytketty tietojenkäsittelyjäijestel-mään johtimilla 64. Laitteeseen on kytketty pysty-vaakasuorausmittain 69, esim. luotilanka, kompassi jne. laitteen aseman määrittämiseksi. Paineanturi 70 on veden-15 pinnan tason määrittämiseksi maanpinnasta. Syvyysmitan laskin 72 on tunnistinpyö-rässä. Laitteeseen on asennettu videokamera 74 kaivon tähystämiseksi. Porareiän halkaisijaa, soikeutta ja rikkonaisuutta mittaa tunnistinpyörien tukivarsiin asennettu esim. vaihtuva-arvoinen vastus 65. Vaihtoehtoisesti käytetään tunnetulla aalto-säde-toimintaperiaatteella toimivaa halkaisijaluotainta 71, jolla voidaan mitata halkaisijaa 20 eri tavoin toteutettuna riippuen siitä, mitä tietoa kulloinkin tarvitaan. Kulloinkin halutun pystysuoran seinämän mittavaihtelu tai poikkileikkaus voidaan tulostaa. Laitteessa on metallinilmaisin 76, esim. magnetismiin perustuva vetovoimatunnistin, joka ilmaisee metallin myös muoviputken läpi.

Menetelmän ja työkalujen yksityiskohtainen kokoonpano luonnollisesti voivat vaih-25 della olosuhteiden mukaan patenttivaatimusten rajoissa.

Keksintöä on mahdollista hyödyntää rakennusalalla muissakin vaikeiden reikien ja tunneleiden mittauksissa ja valmistus- tai korjaustöissä. Menetelmän analyysiosaa on mahdollista käyttää esim. valtakunnallisessa porakaivorekisterin luomisessa ja ylläpidossa.

• · • < -

Claims (23)

1. Förfarande för rördragning och tätning av en boribrunn, varvid ett rör (35) dras i ett borrat brunnshäl (51), kännetecknat av att som rör (35) väljs ett korrosions- och tryckbeständigt rör (35) företrädesvis av rostfritt stäl, 20. röret (35) förankras i berget med atminstone en förankringsvulst (49); röret (35) tätas med atminstone en tätningsvulst (44, 49) vid en skild tätning (39) i berget (52); mellan röret (35) och berget (52) inmatas en tätningsmassa ovanför förank-rings- och tätningsvulstema (44, 49); och 25. tätningsmassan fastställs vid nedre änden av röret (35) med en sensor, varefter inmatningen av tätningsmassa avslutas.

1. Menetelmä porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi, jossa porattuun kaivo-reikään (51) lasketaan putki (35), tunnettu siitä, että putkeksi (35) valitaan korroosiota ja painetta kestävä, edullisimmin ruostuma-5 tomasta teräksestä valmistettu, putki (35), joka - . putki (35) lukitaan vähintään yhdellä ankkurilaajennuksella (49) kallioon; putki (35) tiivistetään vähintään yhdellä tiivistyslaajennuksella (44, 49) erillisen tiivisteen (39) kohdalta kallioon (52); putken (35) ja kallion (52) väliin syötetään tiivistemassaa ankkuri- ja tiivistelaa-10 jennusten (44, 49) yläpuolelta; ja tiivistysmassa todetaan putken (35) alapäässä tunnistuslaitteella, minkä jälkeen tiivistysmassan syöttö lopetetaan.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att röret (35) sammansätts tili önskat djup av rörenheter.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putki (35) kootaan putkiyksiköistä haluttuun syvyyteen.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att mellan röret (35) 30 och berget (52) inmatas en tätningsmassa ovanför förankrings- och tätningsvulstema genom att som kanal använda mellanrummet (37) mellan röret (35) och ett annat rör (34) utanför detta. 106057

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putken (35) ja kallion (52) väliin syötetään tiivistemassaa ankkuri- ja tiivistelaajennusten yläpuolelta käyttäen kanavana putken (35) ja tämän ulkopuolella olevan toisen putken (34) välitilaa (37).

4. Förfarande enligt patentkrav 1, 2 eller 3, kännetecknat av att före rördrag-ningen i syfte att undersöka borrbrunnens utvinning och vattnets kvalitet pumpas vat-ten ur brunnen, övervakas förändringar i brunnens vattenyta i förhällande tili 5 flödet och fastställs jämets ursprung med jämbalanskalkyl; och/eller fastställs borrbrunnens konstruktion och dimensionering med tillhjälp av en mätapparat som sänks ned i borrbrunnen.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen 20 putkituksen suorittamista porakaivon antoisuuden ja veden laadun tutkimiseksi kaivosta pumpataan vettä, seurataan vedenpinnan muutoksia kaivossa suhteessa virtaamaan ja selvitetään rautataselaskennalla raudan alkuperä; ja/tai porakaivon rakenne ja mitoitus selvitetään porakaivoon laskettavan mittauslait-25 teen avulla.

5. Förfarande enligt patentkrav 1, 2, 3 eller 4, kännetecknat av att borrbrunnen granskas med en testapparat för att säkerställa att monteringen och tätningen av röret 10 lyckats.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että porakaivo tarkistetaan testauslaitteella putken asennuksen ja tiivistämisen onnistumisen ’· varmistamiseksi.

6. Förfarande enligt patentkrav 5, kännetecknat av att granskingen utförs genom att inrätta ett testtryck vid gränssnittet mellan rörets (35) nedre ände och berget (52) i testutrymmet (81) mellan de tryckkontrollerade (21) trycktätningama (77) och test-trycket övervakas. 15 7. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att rördrag- ningen och tätningen av borrbrunnen samt eventuella mätningar övervakas och styrs frän en övervaknings- och styrenhet (25) som anslutits tili ett databehandlingssys-tem.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tarkistaminen 30 toteutetaan järjestämällä putken (35) alapään ja kallion (52) rajapintaan testauspäine painevalvottujen (21) painetiivisteiden (77) väliseen testitilaan (81) ja tarkkaillaan testipainetta. » „ 106057

7. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että porakaivon putkittamista ja tiivistämistä sekä mahdollisia mittauksia valvotaan ja ohjataan valvonta- ja ohjausyksiköstä (25), joka on yhdistetty tietojenkäsittelyjärjes-telmään.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat av att en utskiift beträffande 20 borrbrunnens egenskaper, säsom konstruktion, dimensionering och brunnens utvin- ning, ges via datasystemet.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että porakaivon ominaisuuksista, kuten rakenteesta, mitoituksesta ja kaivon antoisuudesta, annetaan tietokonejärjestelmän kautta tuloste.

9. Arrangemang för rördragning och tätning av en borrbnmn, innefattande organ för att sanka ett rör (35) i ett borrat brunnshäl (51), kännetecknat av att i arrange-manget har som rör (35) valts ett korrosions- och tryckbeständigt rör (35) företrädes- 25 vis av rostfiitt stal, och arrangemanget innefattar dessutom: organ för att förankra röret i berget (52) med ätminstone en förankringsvulst : (49) och för att tätä röret med ätminstone en tätningsvulst vid en skild tätning (39) i berget (52); 30. organ för att inmata tätningsmassa mellan röret (35) och berget (52) ovanför förankrings- och tätningsvulsterna (44, 49); och en sensor för att fastställa tätningsmassan vid nedre änden av röret (35), var-efter inmatningen av tätningsmassa avslutas. 2i 106057

9. Järjestely porakaivon putkittamiseksi ja tiivistämiseksi, johon järjestelyyn kuuluu välineet putken (35) laskemiseksi porattuun kaivoreikään (51), tunnettu siitä, 10 että järjestelyssä putkeksi (35) on valittu korroosiota ja painetta kestävä, edullisimmin ruostumatomasta teräksestä valmistettu putki (35), ja järjestelyyn kuuluu lisäksi: välineet putken lukitsemiseksi vähintään yhdellä ankkurilaajennuksella (49) kallioon (52) ja putken tiivistämiseksi vähintään yhdellä tiivistyslaajennuksella 15 erillisen tiivisteen kohdalta (39) kallioon (52); välineet tiivistemassan syöttämiseksi putken (35) ja kallion (52) väliin ankkuri-ja tiivistelaajennusten (44, 49) yläpuoleltapa tunnistuslaite tiivistysmassan havaitsemiseksi putken (35) alapäässä, minkä jälkeen tiivistysmassan syöttö lopetetaan.

10. Arrangemang enligt patentkrav 9, kännetecknat av att röret (35) sammansätts av rörenheter till önskat djup.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että putki (35) on koottu putkiyksiköistä haluttuun syvyyteen.

11. Arrangemang enligt patentkrav 9 eller 10, kännetecknat av att organen för att förankra och tätä röret innefattar ett rörexpansionsverktyg (36) med en arbetscylin- 5 der (40), en mätapparat (54), en skärad expansionskil (46), en skärad expansionsdon-uppsättning (48), en gummitätning (39), utbytbara formdelar (55) samt kontrolledare (29), varvid tätningen av rörets Övre ände utförs med expansionsverktyget (36) genom att goffrera.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että välineisiin putken lukitsemiseksi ja tiivistämiseksi kuuluu putken laajennustyökalu (36), jossa on työsylinteri (40), mittauslaite (54), uritettu laajennuskiila (46), uritettu paisunta-25 elinsarja (48), kumitiiviste (39), vaihdettavat muoto-osat (55) sekä hallintajohtimet (29) ja jolla laajennustyökalulla (36) toteutetaan putken yläpään tiivistys poimuttamalla. • ♦ '· 12. Patenttivaatimuksen 9, 10 tai 11 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että putken (35) alapäähän on järjestetty vähintään yksi paineella avattava vaippainen keskittävä 30 poimu (58) ja kumitiiviste (60) sekä painerajalaukaisulaitteet (59) poimun valmistumisen jälkeen tiivistysmassan päästämiseksi tiivistettävään tilaan (56).

12. Arrangemang enligt patentkrav 9, 10 eller 11, kännetecknat av att vid rörets 10 (35) nedre ände anordnats ätminstone ett centreringsveck (58) med hölje som öppnas med tryck och en gummitätning (60) samt tryckgränsutlösningsdon (59) efter det veckets utformats för att släppa in tätningsmassan i rummet (56) som skall tätas.

13. Arrangemang enligt patentkrav 9, 10, 11 eller 12, kännetecknat av att organen för inmatning av tätningsmassa innefattar anordningar för applicering av tätnings- 15 massa, inkluderande ett päfyllnadsmunstycke (33) fastmonterat vid rörets övre ände för att ästadkomma ett trycksatt tätnignsmassarum och en matarledare (27) för till-försel av tätningsmassa.

13. Patenttivaatimuksen 9, 10, 11 tai 12 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että : välineisiin tiivistysmassan syöttämiseksi kuuluu tiivistysmassoituslaitteet, joihin 18 106057 kuuluu putken yläpäähän kiinnitetty täyttösuulake (33) paineellisen tiivistysmassati-lan aikaansaamiseksi ja syöttöjohdin (27) tiivistysmassan syöttämiseksi.

14. Arrangemang enligt nägot av patentkraven 9-13, kännetecknat av att arrange-manget innefattar en mätapparat att sänkas ned i borrbrunnen för att undersöka 20. kvaliteten och/eller mängden av vatten i borrbrunnen genom att pumpa vatten ur brunnen, övervaka förändringar i brunnens vattenyta i förhällande tili flödet och fastställa jämets ursprung med jämbalanskalkyl; och/eller borrbrunnens konstruktion och dimensionering.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 9-13 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että jäijes-telyyn kuuluu porakaivoon laskettava mittauslaite, jolla tutkitaan 5. porakaivon veden laatu ja/tai määrä kaivosta vettä pumppaamalla, seuraamalla vedenpinnan muutoksia kaivossa suhteessa virtaamaan ja selvittämällä rautata-selaskennalla raudan alkuperä; ja/tai porakaivon rakenne ja mitoitus.

15. Arrangemang enligt nägot av patentkraven 9-14, kännetecknat av att arrange-25 manget innefattar en testapparat för att säkerställa att monteringen och tätningen av röret lyckats. - ; 16. Arrangemang enhgt patentkrav 15, kännetecknat av att med testapparaten tes- tas tätheten mellan röret (35) och berget (52) särsldlt vid rörets (35) nedre ände, och testapparaten inkluderar tryckkontrollerade (21) trycktätningar (77) inrättade vid än-30 dama av en mellanlänk (80) och en tryckapparat för att alstra testtryck i testutrym-met (81).

15 Patentkrav

15. Jonkin patenttivaatimuksen 9-14 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että jäxjes-10 telyyn kuuluu testauslaite, jolla testataan ja varmistetaan putken asennuksen ja tiivistämisen onnistuminen.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että testauslaitteella testataan putken (35) ja kallion (52) tiiviys erityisesti putken alapään kohdalla, ja testauslaitteeseen kuuluu yhdyssiteen (80) päihin jäljestetyt painevalvotut (21) pai- 15 netiivisteet (77) ja painelaite testauspaineen jäijestämiseksi testitilaan (81).

17. Arrangemang enligt nägot av föregäende patentkrav 9-16, kännetecknat av att arrangemanget innefattar en övervaknings- och styrenhet (25) ansluten tili ett data- 106057 22 behandlingssystem och till vilken ätminstone anslutits organ för att sanka röret (35) i borrbrunnen, organ för att förankra röret i berget och tätä röret i berget (52) och organ för att inmata tätningsmassa samt en sensor för att detektera tätningsmassa vid rörets (35) nedre ände och en eventuell mät- och/eller testapparat.

17. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 9-16 mukainen jägestely, tunnettu siitä, että jäijestelyyn kuuluu valvonta- ja ohjausyksikkö (25), joka on yhdistetty tietojenkäsittelyjärjestelmään ja johon on ainakin yhdistetty välineet putken (35) laskemiseksi porakaivoon, välineet putken lukitsemiseksi kallioon ja putken tiivistämiseksi 20 kallioon (52) ja välineet tiivistemassan syöttämiseksi sekä tunnistuslaite tiivistysmassan havaitsemiseksi putken (35) alapäässä ja mahdollinen mittaus-ja/tai testauslaite.

18. Arrangemang enligt patentkrav 14, 15, 16 eller 17, kännetecknat av att mät- och/eller testapparaten innefattar ätminstone ett vid en stomme (66) fastat sensorhjul eller en vals (67) som an-passar sig till borrbrunnens diametervariationer och företrädesvis är fjäderbe-lastat och 10. organ för att mätä hjulets rörelse och/eller avständsvariation för att fastställa borrbrunnens diametervariationer och organ för att föra ut mätdata ur borrbrunnen.

18. Patenttivaatimuksen 14, 15, 16 tai 17 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mittaus-ja/tai testauslaitteeseen kuuluu runkoon (66) kiinnitetty ainakin yksi porakaivon halkaisijavaihteluita myötäile-25 vä edullisimmin jousikuormitteinen tuntopyörä tai tela (67) ja välineet pyörän liikkeen ja/tai etäisyysvaihtelun mittaamiseksi porakaivon hal-kaisijavaihteluiden selvittämiseksi ja välineet mittaustiedon siirtämiseksi ulos porakaivosta.

19. Arrangemang enligt patentkrav 18, kännetecknat av att mät- och/eller testapparaten innefattar en videokamera och belysning (74).

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen jäqestely, tunnettu siitä, että mittaus- ja/tai 30 testauslaitteeseen kuuluu videokamera ja valo (74).

20. Arrangemang enligt patentkrav 18, kännetecknat av att mät- och/eller test apparaten innefattar en magnetsensor (76) för att detektera och lokalisera en stal-konstruktion (34) i brunnskonstruktionen.

20. Patenttivaatimuksen 18 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mittaus-ja/tai testauslaitteeseen kuuluu magneettitunnistin (76) teräsrakenteen (34) tunnistamiseksi ja paikallistamiseksi kaivorakenteissa. t 19 106057

21. Arrangemang enligt patentkrav 18, kännetecknat av att mät- och/eller testapparaten innefattar en konsol (63) försedd med en mätskala eller i sensorhjulet har 20 monterats en varvtalsräknare (72) för att avläsa djupet pä jordytan.

21. Patenttivaatimuksen 18 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mittaus- ja/tai testauslaitteeseen kuuluu mitta-asteikolla varustettu kannatin (63) tai tunnistinpyö-rään on asennettu kierrosluvun laskin (72) syvyysmitan lukemiseksi maanpinnalta.

22. Arrangemang enligt patentkrav 18, kännetecknat av att mät- och/eller testapparaten innefattar en tryckgivare (70) för att fastställa vattendjupet.

22. Patenttivaatimuksen 18 mukainen jäijestely, tunnettu siitä, että mittaus- ja/tai 5 testauslaitteeseen kuuluu paineanturi (70) vesisyvyyden määrittämiseksi.

23. Porakaivo, jonka kaivoreikään on sovitettu putki (35), tunnettu siitä, että putki (35) on korroosiota ja painetta kestävä, edullisimmin valmistettu ruostumattomasta teräksestä; putki (35) on koottu putkiyksiköistä haluttuun syvyyteen; 10. putki (35) on lukittu vähintään yhdellä ankkurilaajennuksella kallioon (52); putki (35) on tiivistetty vähintään yhdellä tiivistyslaajennuksella erillisen tiivisteen kohdalta (39) kallioon (52); ja putken (35) ja kallion (52) väli on täytetty tiivistemassalla, edullisesti sementti-pohjaisella tiivistemassalla alimpaan laajennukseen (49) asti.

23. Borrbrunn i vars brunnshäl inpassats ett rör (35), kännetecknad av att röret (35) är ett korrosions- och tryckbeständigt rör företrädesvis av rostfiitt 25 stäl, röret (35) har sammanställts av rörenheter tili önskat djup; - röret (35) förankrats i berget med ätminstone en förankringsvulst (49); röret (35) tätats med ätminstone en tätningsvulst vid en skild tätning (39) i berget (52); och 30. mellanrummet mellan röret (35) och berget (52) har fyllts med en tätnings massa, företrädesvis en cementbaserad tätningsmassa ända tili den nedersta vulsten (49). Λ ·