Kuinka syvälle huilun aihion vuoraus on asennettava?
Tarkoitus
Tässä artikkelissa kuvataan perustelut sille, miksi tyhjiä vuorausputkia asennetaan alle porausreiän täyteen syvyyteen tehokkaan tiivistyksen saavuttamiseksi. Tyhjän vuorausputken asennukseen kuluva aika riippuu suuresti läpäisevyysjakaumasta porausreiässä. Useimpien reikien tehokas tiivistys kestää alle kaksi tuntia , eikä vuorausputken tarvitse olla lähellä reiän pohjaa, kun reiän riittävä tiivistys on saavutettu.
Tausta
A Solinst Flute Blank -vuoraus on suhteellisen helppo asentaa ja vaatii hyvin vähän apulaitteita. Asennusohjeet ovat saatavilla DVD:llä niille, jotka haluavat asentaa vuoraukset itse ja poistaa ne tarvittaessa. Tyhjä vuorausputki asennetaan eversio-nimisellä menetelmällä (inversion vastakohta), ja kun vuorausputki laskeutuu reikään, se syrjäyttää veden porausreiästä. Vesi syrjäytyy kaikkiin muodostumaan johtaviin virtausreitteihin. Vuorauksen laskeutuessa se sulkee virtausreitit ylhäältä alaspäin, ja kun vuoraus sulkee kunkin virtausreitin, porausreiän jäljellä oleva läpäisevyys pienenee. Siksi vuorauksen alkunopeus porausreiässä on suhteellisen suuri ja riippuu porausreiän kokonaisläpäisevyydestä sekä vuorauksen ylimääräisestä paineesta. Vuorausputken laskeutuessa läpäisevyys pienenee, minkä vuoksi vuorausputken asennusnopeus hidastuu. Lopulta vuorausputken laskeutumisnopeus on joko niin hidas, ettei asennusta voida jatkaa käytännöllisessä ajassa, tai vuorausputki saavuttaa reiän pohjan. Monissa tapauksissa vuorausputki ei saavuta reiän pohjaa.
Solinst Flute Blank Liner on Shipping Reel -laivakela
Linerin asennuksen käytännön rajoitukset
Jos vuorausputken laskeminen sulkee porausreiän alimman virtausreitin ja jäljelle jäävän porausreiän läpäisevyys on nolla, vuorausputken virtausnopeus laskee nollaan, eikä sitä tietenkään tarvitse asentaa porausreikään pidemmälle.
Todellisuudessa viimeisen merkittävän virtausreitin sulkeutumisen jälkeen vuorauksen nopeus laskee hyvin alhaiseksi, mutta ei nollaan. Vuorauksen nopeus kuvaa virtaamaa, joka poistuu reiästä vuorauksen alapuolelta. Virtausnopeus Q on yksinkertaisesti reiän poikkipinta-alan ja nopeuden tulo. Reiän jäljellä olevan osan läpäisykyky on T = dz C = Q ln(r/r0)/(2 π dH), jossa dz on avoimen reiän pituus, C on johtavuus, Q on vuorauksen nopeudesta ja reiän poikkileikkauksesta määritetty virtaama,r/r0 on suuruusluokkaa 1000 ja dH on vuorauksessa vaikuttava ylimääräinen paine. Sitä, että vuorauksen laskeutuminen on virtausnopeuden mittaus, josta T voidaan laskea, hyödynnetään toisessa Solinst Flute -menettelyssä porausreiän koko läpäisevyysjakauman mittaamiseksi. (Tämä mittaus tehdään kuitenkin vain erityislaitteilla ja Solinst Flute -henkilöstön toimesta).
Kuinka kauan kestää, ennen kuin vuorauksen virtausnopeus laskee niin alhaiseksi, että reiän muulla osalla johtavuus on merkityksetön? Tai kuinka alhainen tämän riittävän alhaisen virtausnopeuden tulisi olla? Vastaus riippuu jossain määrin tilanteesta ja ajanjaksosta, jonka ajan vuorauksen on tarkoitus tiivistää reikä. Seuraavat seikat ovat kuitenkin rohkaisevia:
- Vuorausputki työntää vettä muodostumaan. Tämä on välttämätön osa vuorausputken asennusta. Enintään yhden porausreiän tilavuuden verran vettä muodostumaan työntäminen ei yleensä ole ongelma, jos porausreikä tiivistetään sen jälkeen asianmukaisesti. Jos vuorausputki ei laskeudu porausreiän pohjalle, muodostumaan työntyvä vesimäärä on alle yhden porausreiän tilavuuden.
- Vuorausputkea ajaa sen sisällä oleva ylimääräinen paine. Jos vuorausputki on kiinnitetty ankkuripisteeseen, joka estää sen laskeutumisen edelleen, ei käytännössä ole paine-eroa, joka pakottaisi veden muodostumaan, ja vuorausputken alla oleva vesi saattaa jäädä porausreikään.
- Vuorauksen nopeus reiän syvimmässä kohdassa kuvaa avoimen porausreiän jäljellä olevaa läpäisevyyttä. Siksi, riippumatta siitä, kuinka pitkä osa reiästä on vielä avoinna, vuorauksen alapuolella olevan porausreiän läpäisevyys mitataan vuorauksen nopeuden avulla.
- Jos läpäisevyys on riittävän alhainen, ei tarvitse pelätä merkittävää virtausta reiästä sen jälkeen, kun vuoraus on suljettu ja jäljellä olevassa avoimessa porausreiässä ei enää ole ylipainetta. Mikä on tämä riittävän alhainen läpäisevyys?
- Jos vuorauksen alla on avoin reikä, muodostumassa on oltava pystysuuntainen kaltevuus kyseisellä osuudella, jotta reiästä voi syntyä virtausta, ja pahimmassa tapauksessa puolet jäljellä olevasta läpäisevyydestä sijaitsee korkeammalla paineella kuin toinen puoli jäljellä olevasta läpäisevyydestä. Tämä liittyy siihen tosiasiaan, että jos sisäänvirtausta ei ole, ulosvirtaustakaan ei voi olla; ja suljetussa tilavuudessa sisäänvirtaus on yhtä suuri kuin ulosvirtaus.
Valitettavasti paineen jakautumista porausreiässä ei tunneta, joten paineen gradienttia jäljellä olevassa avoimessa osassa ei tiedetä. Siksi arvio siitä, onko virtausnopeus riittävän alhainen, on tehtävä paikallisen hydrologisen tilanteen yleisen ymmärryksen perusteella. On kuitenkin olemassa joitakin kohtuullisen luotettavia oletuksia:
- Jos kaikki vuorauksen alapuolella olevassa reiässä jäljellä oleva läpäisevyys sijaitsee yhdessä vyöhykkeessä, jossa pystysuora paine on tasainen, ei ole lähdevyöhykettä, joka työntäisi vettä pois kyseisestä jäljellä olevasta vyöhykkeestä. Siksi reikä on pysyvästi riittävän tiivis.
- Jos reiän sulkemattomasta osasta virtaava määrä olisi enintään yhtä suuri kuin avoimen reiän jäljellä oleva tilavuus, se ei eroaisi mitenkään siitä, että vuorausputki ajettaisiin reiän pohjalle. Aika, jonka kuluessa tällainen virtaus voi tapahtua, ei ole merkityksellinen. Kyseinen aika lasketaan jäljempänä.
- Tämän virtausaikavälin jälkeen seuraava virtaus olisi huolestuttava, jos sisäänvirtausalue olisi saastunut ja ulosvirtausalue puhdas.
- Vuorauksen alapuolella olevasta aukosta virtaava virtaama on suoraan verrannollinen aukon avoimessa osassa vallitsevan luonnollisen paine-eron ja vuorauksen asennuksen aikana vallinneen paine-eron suhteeseen. Asennuksen aikainen virtaama on tiedossa. Ulosvirtaama voidaan arvioida käyttämällä mitä tahansa oletettua paine-eroa tiivistämättömässä osuudessa.
- Ellei tiivistämätön osuus ulotu kahden vesiesteen yli, paine-ero vuorauksen alapuolella olevalla osuudella on todennäköisesti suhteellisen pieni.
Edellä mainittujen yleistysten avulla voidaan arvioida virtausnopeus vuorauksen alapuolella olevasta välistä.
Suoritettaessa porausreiän tyypillistä hydraulisen johtavuuden profilointia mittaus keskeytetään yleensä, kun vuorausputken nopeus laskee alle 0,001 jalkaa sekunnissa eli 0,06 jalkaa minuutissa (pienemmille rei’ille sovelletaan suurempaa arvoa). Tämä tarkoittaa, että köysi/vuoraus etenee reikään kaksinkertaisella nopeudella eli 1,5 tuumaa minuutissa. Nimellismitaltaan 5 tuuman reiän tapauksessa tämä on noin 0,06 gal/min tyypillisellä 15–20 ft:n työntöpaineellamme. Tämä vastaa reiän jäljellä olevaa läpäisevyyttä, joka on noin 0,02 cm²/s. Jos porausreiästä on tuolloin 20 ft avoinna vuorauksen alapuolella, voimme arvioida, kuinka kauan kestäisi tyhjentää kyseinen vesimäärä reiän vuorauksen alapuolella olevaan muodostumaan, jos oletamme paine-eron reiän vuorauksen alapuolella. Olettaen, että 20 jalan osuudella paine-ero on 0,5 jalkaa, kestäisi 18 päivää, ennen kuin kyseinen 20 jalan reikävolyymi olisi siirtynyt muodostumaan. Tämä tulos koskee pahinta mahdollista tapausta, jossa puolet läpäisevyydestä oli virtausta reikään ja puolet virtausta ulos reikästä. Jos avoin reikä on pidempi samalla loppunopeudella, aika on suhteessa pidempi.
Jos paine-ero on suurempi tai virtausnopeus suurempi, aika lyhenee suhteessa siihen. Useimmissa tapauksissa reiästä virtaava maksimivirtaus on huomattavasti alle 1 % virtauksesta, kun reikä on auki. Tärkein syy tähän on se, että vuoraus tiivistää läpäisevämmät vyöhykkeet ja yleensä pienentää jyrkästi jäljellä olevan avoimen reiän pystysuuntaista paine-eroa. Asennuksen raja-arvo profiilointia varten on yleensä selvästi alle väliaikaisen tyhjän vuorauksen asennuksen raja-arvon.
Suositeltu asennusaika
Johtavuusprofiilien mittaamisesta saamamme kokemus osoittaa, että suurin osa aukoista tiivistyy hyvin alle noin kahden tunnin kuluessa tyhjän vuorauskalvon asennuksesta. Jos reiän pohjan lähellä on nopeasti virtaava alue, asennus voidaan suorittaa huomattavasti lyhyemmässä ajassa. Jos reiän kokonaisläpäisevyys on hyvin alhainen ja suurin osa siitä sijaitsee reiän alaosassa, voi olla järkevää jatkaa asennusta yli 2 tuntia. Suositeltu asennusnauhan nopeus jättää vuorauksen alapuolelle läpäisevän vyöhykkeen, jonka läpäisykyky on noin 0,2cm²/s. Asennuksen lopettamista suositellaan, kun asennusnauha/vuoraus liikkuu reikään nopeudella, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin:
Kiinnitysköyden/vuorausnauhan vähimmäisnopeus = 20 tuumaa/min. × (dH/15′) × (3″/r)²
Tässä dH on paine-ero jaloina (tyypillisesti pohjaveden pinnan syvyys tai alle 20 jalkaa) ja r on reiän säde. Halkaisijaltaan 6 tuuman reiän ja 15 jalan paine-eron tapauksessa kiinnitysköyden nopeuden raja-arvo olisi 20 tuumaa minuutissa. Kun painekorkeus on 15 jalkaa, asennus kestää usein noin 2 tuntia tai vähemmän. Tällöin vuorauksen alla jäljelle jäävä läpäisevyys on 0,2cm²/s.
Nopeus mitataan parhaiten, kun kiinnitysköydessä on noin 5 lb:n kireys. Tämä raja-arvo ei riipu reiän pituudesta. Jos asennuspää on vain 5 ft:n pituinen 6″ reiässä, raja-arvo laskee noin 7″/min:iin. On selvästi nopeampaa käyttää yli 5 ft:n pituista asennuspäätä. Onneksi raja-arvon mukainen nopeus saavutetaan hyvin äkillisesti, kun vuorausputki ohittaa viimeisen merkittävän virtausväylän.
Jos alhaisempi läpäisykyky vaaditaan jostain erityisestä syystä (esim. 0,1 vs. 0,2cm²/s), vähimmäisnopeutta voidaan pienentää suhteessa siihen. Tämä pidentää sekä asennusta että poistoa.
Jos vuoraus on tarkoitus jättää paikalleen vain muutamaksi viikoksi, reikää ei tarvitse tiivistää yhtä laajasti kuin pidemmän käyttöajan tapauksessa. Kiinnitysköyden nopeus voidaan määrittää merkitsemällä köysi 20 tuumaa vaipan yläreunasta ja mittaamalla aika, jonka merkki kulkee vaippaan asti. Jos aika on noin 1 minuutti, on aika harkita kiinnitysköyden ja vuorauksen sitomista. Usein on hyödyllistä asentaa vuoraus vähintään puoleen sen pituudesta, jolloin vain kiinnitysköysi jää reiän ulkopuolelle. Tämä on kuitenkin vain kätevää, ei välttämätöntä.
Merkittävä käytännön näkökohta on se, että vuorauksen poistamiseen kuluva aika on suunnilleen sama kuin sen asentamiseen kuluva aika. Jos paine laskee hyvin alhaiseksi ja vuoraus täytetään ilman, että sitä kiinnitetään porausreiän suulla olevaan ankkuriin sen laskeutumisen estämiseksi, vuoraus jatkaa liikkumistaan porausreiän pohjaan asti, kunnes vuorauksen ylimääräinen paine on kulunut loppuun. Tällä on kaksi haittaa: koko vuorauksessa ei ole riittävää ylipainetta hyvän tiiviyden varmistamiseksi, ja vuorauksen poistaminen kääntämällä voi viedä hyvin kauan. On erittäin suositeltavaa, ettei vuorausta anneta liukua alaspäin, kunnes ylipaine on hävinnyt, ilman että vuorausta täytetään uudelleen.
Vuorauksen asennus ja irrottaminen on suoritettava niin, että molempien toimenpiteiden menettelytavat tunnetaan hyvin. Kyseinen menettelyohje (
) on saatavilla Solinst Flutelta osoitteesta [email protected] tai soittamalla numeroon +1 (505)-852-0128.
Aiheeseen liittyvät tuotteet
Tehostettu bioremediaatio
The Waterloo Emitter™on yksinkertainen ja edullinen laite, joka on suunniteltu pilaantuneen pohjaveden biologiseen puhdistamiseen. Sen avulla happi tai muut lisäaineet diffundoituvat silikoni- tai LDPE-letkujen läpi hallitusti ja tasaisesti. Ihanteellinen MTBE:n ja BTEX:n aerobiseen bioremediaatioon, ja se vaatii vain vähän huoltoa.
Halkaisijaltaan 3/8" joustava pneumaattinen pumppu
The Micro Double Valve pumppu on huomattavan pieni ja joustava rakenne. Halkaisijaltaan 3/8" (10 mm) se on riittävän pieni ottamaan näytteitä pohjavedestä CMT-järjestelmän kanavista.
Kestävä peristalttinen pumppu
Pienikokoinen, kevyt ja vedenkestävä. Solinstin peristalttinen pumppu on suunniteltu kenttäkäyttöön. Yksi helppokäyttöinen säädin mahdollistaa eri nopeudet ja käännettävän virtauksen. Ihanteellinen matalan veden ja höyryn näytteenottoon.
Tunnuslause - Kestävä, yksinkertainen, kätevä
The Tag Line käytetään painoa, joka on kiinnitetty laserilla merkittyyn kaapeliin, joka on kiinnitetty tukevaan kelaan. Kätevä syvyyksien mittaamiseen seurantakaivon rakentamisen aikana.
