Modell 405 – Richtlinien zur Probenahme bei Wasserflötensystemen

Der Wasserstand in der Auskleidung sollte etwa 10 ft über dem höchsten Formationswasserstand liegen, um eine gute Abdichtung der Auskleidung im Bohrloch zu gewährleisten (mindestens 5 ft Überdruck). Der Formationswasserstand kann für jeden Anschluss über das „Pumpenrohr“ gemessen werden. Der Wasserstand im Inneren des Liner sollte im 1/2 x 5/8″ großen Rohr mit der Aufschrift „TAG“ neben den Probenahmerohren markiert werden. Wird der Wasserstand im Liner außerhalb des Markierungsrohrs gemessen, senken Sie die beschwerte Markierungsleine sehr langsam ab, um eine Beschädigung des Liner zu vermeiden. Wasser kann in die Auskleidung eingefüllt werden, indem man es einfach in die Auskleidung gießt oder durch das TAG-Rohr einfüllt, je nachdem, was einfacher ist. Füllen Sie die Auskleidung nicht mehr als 10 ft über den höchsten Formationswasserstand hinaus. Der Wasserstand in der Auskleidung sollte vor jeder Probenahme überprüft werden.

Der Wasserfluss in das Pumpsystem ist in Abbildung 2-1 dargestellt. Das Wasser fließt aus der Formation durch den Porenraum des Abstandhalters, durch das Anschlussrohr, durch das erste Rückschlagventil und füllt das „Pumpenrohr“. Gleichzeitig wird auch das „Probenrohr“ gefüllt. Der Wasserstand im Pumpenrohr steigt bis zum Grundwasserspiegel dieses Anschlusses an.

Komponenten des Wasserdurchflusses im Pumpensystem

1. Pumpe Schnellanschluss
2. TAG-Röhre
3. Leinenhalterung des Schlauchbündels
4. Versiegelnder Liner
5. Abstandshalter zur Festlegung des Überwachungsintervalls
6. Probenröhre
7. Zweites Rückschlagventil
8. Unterseite des „U“
9. Anschluss an Pumpenschlauch
10. Erstes Rückschlagventil
11. Pumpenschlauch
12. Backbord hinter Abstandshalter Thru Liner
13. Förderhöhe in der Pumpe

Das Wasser wird mit Gasdruck gepumpt. Die Flute-Pumpe ist so konstruiert, dass das Risiko einer Belüftung der Probe sehr gering ist. Als Gasquelle dient in der Regel eine Stickstoffflasche mit einem Regler zur Einstellung des vorgeschriebenen Antriebsdrucks. Der Aufbau des Flute-Gasantriebssystems ist in Abbildung 3-1 dargestellt. Der Regler wird auf den später definierten richtigen Gasdruck eingestellt.

Anordnung eines Gasantriebssystems für Flöten

1. Gasflasche
2. Regler
3. Messgerät
4. 3-Wege-Ventil
5. Schnellverbindung
6. Probenbehälter
7. Pumpenschlauch
8. Probenröhre
9. Gas-Wasser-Grenzfläche am Ende des Probenhubs
10. Unterseite des „U“
11. Erstes Rückschlagventil (geschlossen)
12. Puffer gegen Belüftung

Der Regler wird zunächst an den oberen Anschluss der Gasflasche angeschlossen (an eine Stickstoffflasche wird ein spezieller Stickstoffregleranschluss angeschlossen). Ziehen Sie die Mutter fest an. Drehen Sie den Griff des Druckreglers gegen den Uhrzeigersinn, bis er sich frei bewegen lässt (drucklose Position). Drehen Sie das Hauptventil am Regler (näher an der Flasche) im Uhrzeigersinn bis zum vollständigen Schließen. Öffnen Sie das Ventil an der Flasche (gegen den Uhrzeigersinn). Das Hauptflaschendruckanzeige am Regler steigt auf den Flaschendruck an. Schließen Sie das Reglerventil (im Uhrzeigersinn), bis der Druck auf der Druckanzeige am Flute-Pumpenantrieb zu steigen beginnt (Dreiwegeventil geschlossen, kein Durchfluss aus der Schnellkupplung). Stellen Sie den Regler auf den von Flute angegebenen, für die Spülung gewünschten Druck ein. Schließen Sie die Schnellkupplung an den oberen Anschluss des Pumpenschlauchs an (siehe Abbildung 3-1). Öffnen Sie das Dreiwegeventil, um das Wasser aus der Pumpe abzulassen.

Das Wasser wird aus dem Schlauch gepumpt, indem Gasdruck auf das Pumpenrohr ausgeübt wird (Abbildungen 2-1 und 3-1). Das Wasser wird im Pumpenrohr nach unten und durch das zweite Rückschlagventil über das Probenrohr an die Oberfläche gedrückt. Der Spülhub (~1 gal. Wasser) ist abgeschlossen, wenn nach dem Wasserfluss Gas aus dem Probenrohr austritt. Der Druck im System muss anschließend abgelassen werden, damit sich das Pumpenrohr wieder füllen kann. Der Nachfüllstrom aus dem Anschlussrohr setzt sich aus dem Wasser im Anschlussrohr, dem Wasser im Porenraum des Abstandhalters und Wasser aus dem Medium zusammen. Aufgrund des relativ großen Volumens im Pumpenrohr stammt der größte Teil des Nachfüllwassers aus dem Medium.

Durch ein zweites Spülen des Pumpenschlauchs wird das Wasser entfernt, das sich im Abstandhalter und im Anschlussrohr angesammelt hat. Dies wird dringend empfohlen, da das in den Schläuchen und im Abstandhalter befindliche Wasser wahrscheinlich nicht repräsentativ für das Formationswasser ist. Wenn die Nachfüllung umgehend erfolgte, entspricht die Wassermenge beim zweiten Spülvorgang in etwa der des ersten Spülhubs. Es werden zwei weitere Spülhübe – insgesamt also vier Spülhübe – empfohlen, um Wasser zu entfernen, das möglicherweise längere Zeit mit der Auskleidung oder dem Abstandhalter in Kontakt stand.

Der Probenahmefluss lässt sich am besten mit einem „empfohlenen Probenahmedruck“ aufrechterhalten, der unter dem Druck liegt, der erforderlich ist, um Gas durch den Boden des Pumpenrohrs zu leiten. Der empfohlene Druck ist derjenige, bei dem das Wasser bis nahe an den Boden des großen Rohrs gelangt, diesen jedoch nicht verlässt. Dieser empfohlene Druck wird in der Tabellenkalkulation berechnet, die jedem System beiliegt.

Der erste Durchfluss des Probenahmezyklus spült die im Schlauch aus dem Spülzyklus verbliebenen Wassertropfen mit. Dieses Restwasser ist frei von flüchtigen Bestandteilen. Tests haben gezeigt, dass das erste Schlauchvolumen des Probenstroms als frei von flüchtigen Bestandteilen verworfen werden sollte (das „Verwerfungsvolumen“ wird ebenfalls in der Tabellenkalkulation berechnet). Danach können die Proben am Auslass des Probenrohrs entnommen werden. Das zu verwerfende Volumen ist in der Tabellenkalkulation als „Verwerfungsvolumen“ angegeben. Die Durchflussrate des Wassers im Probenrohr beginnt zunächst hoch, verlangsamt sich dann und kommt schließlich zum Stillstand. Dies geschieht, wenn sich die vorwärtsgetriebene Wassersäule dem angelegten Druck bzw. der Förderhöhe nähert. Der typische Probenahmedruck reicht bis auf 25 ft an den Boden des Pumpenrohrs (das U) heran. Die große Pufferzone, die im Pumpenrohr verbleibt, verhindert eine Belüftung der Probe.

Der Wasserstand in jedem Anschluss kann manuell gemessen werden, indem man den Stopfen an der Oberseite des Pumpenrohrs entfernt und ein schlankes (~1/4″) elektrisches Wasserstandsmessgerät so weit absenkt, bis es den Wasserstand im Pumpenrohr berührt.

Der Wasserstand in den großen Rohren entspricht möglicherweise nicht dem aktuellen Wasserstand. Wenn nach der Probenahme ein Leck am zweiten Rückschlagventil auftritt (Sand im Rohr usw.), kann das Wasser aus dem Probenrohr in das größere Rohr zurückfließen und sich dem Wasser anschließen, das das große Rohr während der Wiederauffüllung füllt. Außerdem gilt: Wenn der Wasserstand in der Formation zwischen den Druckmessungen sinkt, folgt der Wasserstand im Pumprohr diesem Absinken nicht, sofern das erste Rückschlagventil dicht schließt. Aus diesen beiden Gründen und wegen der unten beschriebenen Gefahr des Einfrierens ist es am besten, den Probenahmehub abzuschließen, indem der Druck auf den „Spülungsdruck“ erhöht wird, um das Pumpsystem vollständig von Wasser zu befreien. Beim anschließenden Wiederbefüllen entspricht der Füllstand dann der aktuellen Förderhöhe für jeden Anschluss. Werden zwischen den Probenahmen Förderhöhenmessungen durchgeführt, sollte das Pumpsystem jedes Anschlusses zunächst mit einem Hub entlüftet werden, damit sich die Rohrleitung wieder auf den aktuellen Förderhöhenwert füllen kann. Setzen Sie nach Abschluss der Probenahme stets die Verschlussstopfen oben auf den Pumpenrohren wieder ein.

Falls das Wasser in den Probenahmeleitungen nahe der Oberfläche gefrieren könnte, spülen Sie nach der Probenahme das gesamte Wasservolumen aus jeder Probenahmeleitung, bevor Sie den Standort verlassen. Verwenden Sie zur vollständigen Entfernung des Wassers den empfohlenen Spüldruck und nicht den Probenahmedruck. Nach Abschluss der Spülung sollte aus jeder Leitung Gas austreten.

Das Flute-Pumpsystem ist für jeden Anschluss im Wesentlichen identisch hinsichtlich Länge, Pumpvolumen und Höhe im Bohrloch. Dadurch können alle Anschlüsse gleichzeitig gespült und beprobt werden, was zu einer erheblichen Zeitersparnis bei der Probenahme führt. Der einzige Unterschied bei der gleichzeitigen Probenahme besteht darin, dass die Druckquelle über einen Schlauch zu jeder Anschlussarmatur am Bohrlochkopf verfügen muss. Flute bietet gegen Aufpreis ein Pumpenantriebssystem mit Verteiler an (der Einzelanschluss-Antrieb ist im Lieferumfang des Water Flute enthalten). Die empfohlenen Spül- und Probenahmedrücke entsprechen denen, die bei der Einzelanschluss-Probenahme verwendet werden.

In manchen Fällen ist der Auftrieb des Probenahmesystems so groß, wenn es während der gleichzeitigen Spülung entleert wird, dass das Schlauchbündel dazu führen kann, dass sich die Auskleidung umstülpt. Die mit dem Liner mitgelieferte Tabelle zum Probenahmevolumen gibt an, ob das System gleichzeitig gespült werden kann. Dies ist nur bei kleineren Bohrungsdurchmessern, vielen Anschlüssen und einem geringen Überdruck im Liner ein Problem. Die neue Pumpenkonstruktion ermöglicht in den meisten Fällen eine gleichzeitige Probenahme.

Eine kurze Zusammenfassung finden Sie in der folgenden Checkliste:

1. Den Wasserstand in der Auskleidung überprüfen bzw. wiederherstellen.
2. Verbinden Sie die Gasversorgungsquelle mit dem Gasversorgungsschlauch (Pumpenschlauch) für den Anschluss.
3. Stellen Sie den Regler auf den empfohlenen Entlüftungsdruck ein.
4. Drehen Sie das Dreiwegeventil und lassen Sie das Wasser aus dem Rohr bei dem empfohlenen Spüldruck ab. Sammeln Sie die abgeführte Wassermenge ein, um zu überprüfen, ob die Spülung ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Notieren Sie die Durchflusszeit des Spülhubs (~4 Min.).
5. Lassen Sie den Schlauch wieder auffüllen. Wiederholen Sie die Entleerung. Fangen Sie das Entleerungsvolumen auf, um sicherzustellen, dass die entnommene Menge mindestens dem „Anschlussschlauchvolumen“ entspricht.
6. Insgesamt viermal spülen, auf Wunsch auch öfter.
7. Lassen Sie den Schlauch für den Probenhub wieder auffüllen.
8. Reduzieren Sie den Antriebsdruck auf den „Probenahmedruck“. Legen Sie den Druck an und fangen Sie den ersten Durchfluss auf, um das Ausschussvolumen zu messen. Entsorgen Sie dieses Wasser. Entnehmen Sie die Proben.
9. Führen Sie eine abschließende Spülung der Probenahmeleitungen durch, indem Sie den Antriebsdruck auf den Spüldruckwert erhöhen.
10. Wenn sich das Probenahmesystem wieder gefüllt hat, notieren Sie gegebenenfalls den Wasserstand für den aktuellen Grundwasserspiegel. Falls sich ein Port-System nur sehr langsam wieder füllt, notieren Sie den Wasserstand zu einem späteren Zeitpunkt.

Die empfohlenen Spül- und Probenahmedrücke entnehmen Sie bitte der jedem Water Flute beiliegenden Tabelle. Diese Drücke können auch für eine gleichzeitige Spülung mehrerer Anschlüsse verwendet werden. In der Tabelle ist vermerkt, in welchen Fällen nicht alle Anschlüsse gleichzeitig gespült werden sollten. In den meisten Fällen können mehrere Anschlüsse gleichzeitig gespült werden.