Pokyny k odběru vzorků pro systémy vodních trysek, model 405

Hladina vody ve vložce by měla být přibližně 10 ft nad nejvyšší hladinou formace, aby bylo zajištěno dobré utěsnění vložky ve vrtu (minimální přebytek výšky sloupce vody 5 ft). Hladinu vody ve formaci lze měřit pomocí „čerpací trubky“ u každého portu. Hladina vody uvnitř vložky by měla být označena v trubici o rozměrech 1/2 x 5/8″, označené „TAG“, která se nachází vedle odběrných trubic. Pokud se hladina vody uvnitř vložky měří ve vložce, mimo trubici TAG, spouštějte závaží na šňůře velmi pomalu, aby nedošlo k poškození vložky. Vodu lze do výstelky doplnit buď přímým nalitím do výstelky, nebo přes trubici TAG, podle toho, co je snazší. Výstelku nenaplňujte více než 10 ft nad nejvyšší hladinu vody v hornině. Hladinu vody ve výstelce je třeba zkontrolovat před každým odběrem vzorků.

Průtok vody do čerpacího systému je znázorněn na obrázku 2-1. Voda proudí z ložiska přes pórový prostor distanční vložky, přes portovou trubku, přes první zpětný ventil a naplňuje „čerpací trubku“. Zároveň se naplňuje i „odběrná trubka“. Hladina vody v čerpací trubce stoupá až k hladině podzemní vody pro daný port.

Součásti pro průtok vody v čerpacím systému

1. Rychlé připojení čerpadla
2. TAG Tube
3. Podpěra svazku trubek
4. Těsnicí vložka
5. Rozpěrka definující interval monitorování
6. Vzorkovnice
7. Druhý zpětný ventil
8. Spodní část písmene „U“
9. Port k trubce čerpadla
10. První zpětný ventil
11. Trubka čerpadla
12. Přístav za distanční vložkou Thru Liner
13. Hlava formace v čerpadle

Voda je čerpána pomocí tlaku plynu. Konstrukce čerpadla Flute je taková, že riziko provzdušnění vzorku je velmi nízké. Zdrojem plynu je obvykle láhev s dusíkem vybavená regulátorem pro nastavení předepsaného hnacího tlaku. Schéma uspořádání plynového pohonu čerpadla Flute je znázorněno na obrázku 3-1. Regulátor se nastaví na správný tlak plynu, který je definován dále.

Uspořádání systému pohonu flétny pomocí plynu

1. Plynová láhev
2. Regulátor
3. Měřidlo
4. Třícestný ventil
5. Rychlé připojení
6. Nádoba na vzorky
7. Trubka čerpadla
8. Vzorkovnice
9. Rozhraní plyn–voda na konci zdvihu vzorku
10. Spodní část písmene „U“
11. První zpětný ventil (uzavřený)
12. Ochrana proti provzdušňování

Regulátor se nejprve připojí k horní přípojce na plynové láhvi (k láhvi s dusíkem se připojuje speciální přípojka pro dusíkový regulátor). Matici pevně utáhněte. Otočte rukojetí regulátoru tlaku proti směru hodinových ručiček, dokud se nebude volně pohybovat (poloha bez tlaku). Otočte hlavní ventil na regulátoru (blíže k láhvi) ve směru hodinových ručiček do zcela uzavřené polohy. Otevřete ventil na láhvi (proti směru hodinových ručiček). Hlavní manometr na regulátoru se nastaví na tlak v láhvi. Uzavřete ventil regulátoru (ve směru hodinových ručiček), dokud nezačne stoupat tlak na manometru na pohonu čerpadla Flute (třícestný ventil je uzavřen a z rychlospojky nevytéká žádný průtok). Nastavte regulátor na požadovaný tlak pro proplachování, který poskytuje společnost Flute. Připojte rychlospojku k horní přípojce hadice čerpadla (viz obrázek 3-1). Otevřete třícestný ventil, aby se voda z čerpadla vypustila.

Voda je čerpána z potrubí působením tlaku plynu na čerpací trubici (obrázky 2-1 a 3-1). Voda je tlačena dolů v čerpací trubici a nahoru přes druhý zpětný ventil na povrch vzorkovací trubicí. Proplachovací zdvih (~1 gal. vody) je dokončen, když je po proudu vody z vzorkovací trubice vytlačen plyn. Tlak v systému musí být poté uvolněn, aby se čerpací trubice mohla znovu naplnit. Doplňovací průtok z portové trubice se skládá z vody v portové trubici, vody v pórovém prostoru distanční vložky a vody z média. Vzhledem k relativně velkému objemu v čerpací trubici pochází většina doplňované vody z média.

Druhým propláchnutím čerpací trubky se odstraní veškerá voda, která zůstala v distanční vložce a v objemu přívodní trubky. To se důrazně doporučuje, protože voda zadržená v potrubí a distanční vložce pravděpodobně neodpovídá charakteru formace. Pokud bylo doplnění provedeno bez prodlení, objem vody při druhém propláchnutí bude podobný jako při prvním propláchnutí. Doporučují se další dva proplachovací cykly, tedy celkem čtyři, aby se odstranila voda, která mohla být delší dobu v kontaktu s vložkou nebo distanční vložkou.

Průtok vzorku se nejlépe zajišťuje pomocí „doporučeného vzorkovacího tlaku“, který je nižší než tlak potřebný k protlačení plynu dnem trubice čerpadla. Doporučený tlak je takový, který vytlačí vodu téměř až k dnu velké trubice, ale ne zcela ven. Tento doporučený tlak je vypočítán v tabulce dodávané s každým systémem.

První proud v rámci odběrového cyklu odplaví kapky vody, které v hadičkách zůstaly po proplachovacím cyklu. Tato zbytková voda již neobsahuje těkavé složky. Testy prokázaly, že první objem vzorku v hadičce je třeba vyřadit, protože neobsahuje těkavé látky (tento „vyřazený objem“ je rovněž vypočítán v tabulce). Poté lze vzorky odebírat z výstupu vzorkovací trubice. Objem, který je třeba vyřadit, je v tabulce uveden jako „objem k vyřazení“. Průtok vody v odběrové trubici bude zpočátku rychlý, poté se zpomalí a nakonec se zastaví. K tomu dochází, jakmile se poháněný vodní sloupec přiblíží k nastavenému tlaku/výšce. Typický tlak při odběru vzorků dosahuje až do vzdálenosti 25 ft od dna čerpací trubice (U). Velká vyrovnávací zóna zbývající v čerpací trubici zabraňuje provzdušnění vzorku.

Hladinu vody v každém portu lze změřit ručně tak, že se odstraní zátka z horní části trubice čerpadla a do ní se spustí štíhlý (~1/4″) elektrický měřič hladiny vody, dokud se nedotkne hladiny vody v trubici čerpadla.

Hladina vody ve velkých trubkách nemusí odpovídat aktuální hladině. Pokud po odběru vzorku dojde k netěsnosti druhého zpětného ventilu (např. vniknutí písku do trubky), může voda ze vzorkovací trubky zpětně proudit do větší trubky a přidat se k vodě, která tuto větší trubku naplňuje během doplňování. Navíc, pokud hladina vody ve formaci klesá mezi jednotlivými měřeními hladiny, hladina vody v čerpací trubce nebude tento pokles následovat, pokud první zpětný ventil dobře těsní. Z těchto dvou důvodů a kvůli níže uvedenému riziku zamrznutí je nejlepší dokončit odběr vzorku zvýšením tlaku na hodnotu „proplachovacího tlaku“, aby se z čerpacího systému odstranila veškerá voda. Poté při opětovném naplnění odpovídá hladina aktuální výšce sloupce vody u každého portu. Pokud se měření výšky sloupce vody provádějí mezi jednotlivými odběry vzorků, měl by být čerpací systém každého portu nejprve propláchnut jedním zdvihem, aby se trubice mohla znovu naplnit na aktuální hodnotu výšky sloupce vody. Po dokončení odběru vzorků vždy nasaďte zpět zátky na horní konec čerpacích trubek.

Pokud by voda v odběrovém potrubí blízko povrchu mohla zamrznout, po odběru vzorku a před opuštěním místa odběru vypusťte z každého odběrového potrubí celý objem vody. K odstranění veškeré vody použijte doporučený proplachovací tlak, nikoli tlak použitý při odběru vzorku. Po dokončení proplachování by z každého potrubí měl unikat plyn.

Čerpací systém Flute pro každý port je v podstatě identický, co se týče délky, objemu čerpadla a výšky v vrtu. To umožňuje současnou proplachování a odběr vzorků ze všech portů, což přináší značnou úsporu času při odběru vzorků. Jediným rozdílem při souběžném odběru vzorků je to, že zdroj tlaku musí být vybaven trubkou vedoucí ke každé portové armatuře na hlavici vrtu. Společnost Flute nabízí za příplatek systém čerpadel s rozdělovačem (čerpadlo pro jeden port je dodáváno se zařízením Water Flute). Doporučené tlaky pro proplachování a odběr vzorků jsou stejné jako u odběru vzorků z jednoho portu.

V některých případech je vztlak odběrového systému po vypuštění vody během souběžného proplachování tak velký, že svazek hadic může způsobit převrácení vložky. Tabulka objemů vzorků dodaná spolu s vložkou uvádí, zda lze systém proplachovat současně. To představuje problém pouze u menších průměrů otvorů, velkého počtu portů a malého přetlaku ve vložce. Nová konstrukce čerpadla umožňuje ve většině situací souběžný odběr vzorků.

Stručné shrnutí je uvedeno v následujícím kontrolním seznamu:

1. Zkontrolujte/doplňte hladinu vody ve fólii.
2. Připojte přívod plynu k hadičce plynového pohonu (čerpadla) pro daný port.
3. Nastavte regulátor na doporučený tlak pro proplach.
4. Otočte trojcestný ventil a vypusťte vodu z potrubí při doporučeném proplachovacím tlaku. Zachyťte objem vypuštěné vody, abyste ověřili, zda proplach proběhl správně. Zaznamenejte dobu průtoku vody během proplachovacího cyklu (~4 min.).
5. Nechte hadičku znovu naplnit. Opakujte proplach. Zachyťte proplachovaný objem, abyste se ujistili, že odebrané množství odpovídá alespoň „objemu portové hadičky“.
6. Proveďte proplach celkem čtyřikrát, případně i vícekrát, pokud je to žádoucí.
7. Nechte hadičku znovu naplnit pro odběr vzorku.
8. Snižte provozní tlak na „tlak pro odběr vzorků“. Nastavte tento tlak a zachyťte první proud vody, abyste změřili objem, který se má vylít. Tuto vodu vylijte. Odeberte vzorky.
9. Proveďte závěrečné propláchnutí vody z odběrových potrubí zvýšením provozního tlaku na hodnotu proplachovacího tlaku.
10. Jakmile se odběrový systém znovu naplní, zaznamenejte si případně aktuální hladinu podzemní vody. Pokud se portový systém plní velmi pomalu, proveďte záznam později.

Doporučené tlaky pro proplachování a odběr vzorků najdete v tabulce dodávané s každým zařízením Water Flute. Tyto tlaky lze použít i pro souběžné proplachování několika portů. Tabulka upozorňuje na situace, kdy by se neměly proplachovat všechny porty najednou. Ve většině případů lze několik portů proplachovat současně.