Linee guida per il campionamento dei sistemi a "flauto d'acqua" - Modello 405

Il livello dell’acqua nel rivestimento dovrebbe essere di circa 10 piedi al di sopra del livello massimo dell’acqua di formazione, per garantire una buona tenuta del rivestimento nel pozzo (con un’altezza di carico in eccesso minima di 5 piedi). Il livello dell’acqua di formazione può essere misurato tramite il “tubo di pompaggio” di ciascuna porta. Il livello dell’acqua all’interno del rivestimento deve essere contrassegnato nel tubo da 1/2 x 5/8″ etichettato “TAG”, adiacente ai tubi di campionamento. Se il livello dell’acqua all’interno del rivestimento viene misurato all’interno del rivestimento stesso, al di fuori del tubo TAG, abbassare la linea di contrassegno zavorrata molto lentamente per evitare danni al rivestimento. È possibile aggiungere acqua al rivestimento semplicemente versandola al suo interno oppure attraverso il tubo TAG, a seconda di quale delle due opzioni risulti più agevole. Non riempire il rivestimento oltre i 10 ft al di sopra del livello massimo dell’acqua di formazione. Il livello dell’acqua nel rivestimento deve essere controllato prima di ogni operazione di campionamento.

Il flusso d’acqua nel sistema di pompaggio è illustrato nella Figura 2-1. L’acqua fluisce dalla formazione attraverso lo spazio poroso del distanziatore, passa attraverso il tubo di raccordo, attraversa la prima valvola di ritegno e riempie il “tubo di pompaggio”. Contemporaneamente viene riempito anche il «tubo di campionamento». Il livello dell’acqua nel tubo di pompaggio sale fino alla falda freatica corrispondente a quella porta.

Componenti per il flusso dell’acqua nel sistema di pompaggio

1. Attacco rapido della pompa
2. TAG Tube
3. Supporto di legatura del fascio di tubi
4. Fodera di tenuta
5. Distanziatore che definisce l’intervallo di monitoraggio
6. Tubo campione
7. Seconda valvola di ritegno
8. Parte inferiore della “U”
9. Dalla porta al tubo della pompa
10. Prima valvola di controllo
11. Tubo della pompa
12. Porta dietro il distanziatore attraverso la fodera
13. Prevalenza della formazione nella pompa

L’acqua viene pompata grazie alla pressione del gas. Il design della pompa Flute è tale da ridurre al minimo il rischio di aerazione del campione. La fonte di gas è solitamente una bombola di azoto dotata di un regolatore per impostare la pressione di azionamento prescritta. La disposizione del sistema di azionamento a gas della pompa Flute è illustrata nella Figura 3-1. Il regolatore viene impostato sulla pressione del gas corretta, definita più avanti.

Disposizione del sistema di azionamento a gas del flauto

1. Bombola del gas
2. Regolatore
3. Calibro
4. Valvola a 3 vie
5. Connessione rapida
6. Contenitore per campioni
7. Tubo della pompa
8. Tubo campione
9. Interfaccia gas/acqua alla fine della corsa di campionamento
10. Fondo della “U”
11. Prima valvola di ritegno (chiusa)
12. Protezione contro l’aerazione

Il regolatore va innanzitutto collegato al raccordo superiore della bombola del gas (per collegare una bombola di azoto occorre utilizzare uno speciale raccordo per regolatore di azoto). Serrare bene il dado. Ruotare la manopola del regolatore di pressione in senso antiorario fino a quando non si muove liberamente (posizione di assenza di pressione). Ruotare la valvola principale sul regolatore (più vicina alla bombola) in senso orario fino a chiuderla completamente. Aprire la valvola sulla bombola (in senso antiorario). Il manometro principale della bombola sul regolatore salirà fino a indicare la pressione della bombola. Chiudere la valvola del regolatore (in senso orario) finché la pressione non inizia a salire sul manometro del motore della pompa Flute (valvola a tre vie chiusa senza flusso in uscita dal raccordo rapido). Regolare il regolatore alla pressione desiderata per lo spurgo, fornita da Flute. Collegare il raccordo rapido al raccordo superiore del tubo della pompa (vedere la Figura 3-1). Aprire la valvola a tre vie per espellere l’acqua dalla pompa.

L’acqua viene pompata dal tubo applicando la pressione del gas al tubo della pompa (Figure 2-1 e 3-1). L’acqua viene spinta verso il basso nel tubo di pompaggio e poi verso l’alto attraverso la seconda valvola di ritegno fino alla superficie tramite il tubo di campionamento. La corsa di spurgo (~1 gal. di acqua) è completa quando il gas viene espulso dal tubo di campionamento in seguito al flusso d’acqua. La pressione nel sistema deve quindi essere scaricata per consentire al tubo di pompaggio di riempirsi nuovamente. Il flusso di ricarica proveniente dal tubo di raccordo è costituito dall’acqua contenuta nel tubo stesso, dall’acqua presente nello spazio poroso del distanziatore e dall’acqua proveniente dal mezzo. A causa del volume relativamente grande del tubo di pompaggio, la maggior parte della ricarica proviene dal mezzo.

Un secondo spurgo del tubo della pompa rimuoverà l’acqua rimasta nel distanziatore e nel volume del tubo di collegamento. Si tratta di un’operazione altamente raccomandata, poiché l’acqua presente nei tubi e nel distanziatore probabilmente non è rappresentativa dell’acqua di formazione. Se il riempimento è avvenuto tempestivamente, il volume d’acqua del secondo spurgo sarà simile a quello della prima corsa. Si raccomandano altri due cicli di spurgo, per un totale di quattro, al fine di rimuovere l’acqua che potrebbe essere rimasta a lungo a contatto con il rivestimento o il distanziatore.

Il flusso di campionamento si ottiene al meglio utilizzando una “pressione di campionamento raccomandata”, inferiore a quella necessaria per far passare il gas attraverso il fondo del tubo della pompa. La pressione raccomandata è quella che spinge l’acqua fino a un punto vicino al fondo del tubo grande, senza però farla fuoriuscire. Tale pressione raccomandata viene calcolata nel foglio di calcolo fornito con ciascun sistema.

Il primo flusso del ciclo di campionamento trascina con sé le goccioline d’acqua rimaste nel tubo dopo il ciclo di spurgo. Tale acqua residua è priva di componenti volatili. I test hanno dimostrato che il primo volume del tubo del flusso di campione deve essere scartato in quanto privo di sostanze volatili (il “volume da scartare” è calcolato anche nel foglio di calcolo). Successivamente, i campioni possono essere raccolti dall’uscita del tubo di campionamento. Il volume da scartare è indicato nel foglio di calcolo come “volume da scartare”. La portata d’acqua nel tubo di campionamento inizierà elevata, poi rallenterà e infine si arresterà. Ciò avviene man mano che la colonna d’acqua spinta si avvicina alla pressione/prevalenza applicata. La pressione tipica di campionamento raggiunge una profondità di 25 ft dal fondo del tubo di pompaggio (la U). L’ampia zona tampone rimanente nel tubo di pompaggio impedisce l’aerazione del campione.

Il livello dell’acqua in ciascuna porta può essere misurato manualmente rimuovendo il tappo dalla parte superiore del tubo della pompa e calando un misuratore di livello elettrico sottile (~1/4″) fino a quando non entra in contatto con il livello dell’acqua nel tubo della pompa.

Il livello dell’acqua nei tubi più grandi potrebbe non corrispondere al livello attuale. Dopo il campionamento, in caso di perdite dalla seconda valvola di ritegno (presenza di sabbia nel tubo, ecc.), l’acqua contenuta nel tubo di campionamento può rifluire nel tubo più grande, aggiungendosi all’acqua che riempie quest’ultimo durante la ricarica. Inoltre, se il livello dell’acqua nella formazione sta calando tra una misurazione della prevalenza e l’altra, il livello dell’acqua nel tubo della pompa non seguirà tale abbassamento se la prima valvola di ritegno garantisce una tenuta adeguata. Per questi due motivi, e per il rischio di congelamento descritto di seguito, è preferibile terminare la corsa di campionamento aumentando la pressione fino al valore di “pressione di spurgo” per eliminare tutta l’acqua dal sistema di pompaggio. Quindi, al momento del riempimento, il livello corrisponderà al carico idraulico attuale per ciascuna porta. Se le misurazioni del carico idraulico vengono effettuate tra un campionamento e l’altro, il sistema di pompaggio di ciascuna porta dovrebbe essere prima spurgato con una corsa per consentire al tubo di riempirsi fino al valore attuale del carico idraulico. Sostituire sempre i tappi nella parte superiore dei tubi di pompaggio al termine del campionamento.

Se l’acqua dovesse congelarsi nei tubi di campionamento in prossimità della superficie, dopo aver effettuato il campionamento e prima di abbandonare il sito, scaricare l’intero volume d’acqua da ciascuna linea di campionamento. Per rimuovere tutta l’acqua, utilizzare la pressione di spurgo raccomandata, non quella di campionamento. Al termine dello spurgo, da ciascuna linea dovrebbe fuoriuscire gas.

Il sistema di pompaggio Flute per ciascuna porta è sostanzialmente identico in termini di lunghezza, volume della pompa e quota all’interno del pozzo. Ciò consente di spurgare e campionare tutte le porte contemporaneamente, con un notevole risparmio in termini di tempo di campionamento. L’unica differenza per il campionamento simultaneo consiste nel fatto che la fonte di pressione deve includere un tubo collegato a ciascun raccordo di porta sulla testa di pozzo. Flute offre un sistema di azionamento della pompa a collettore a un costo aggiuntivo (l’azionamento a porta singola è fornito con il Water Flute). Le pressioni consigliate per lo spurgo e il campionamento sono le stesse utilizzate per il campionamento a porta singola.

In alcuni casi, la galleggiabilità del sistema di campionamento è talmente elevata, una volta svuotato dall’acqua durante lo spurgo simultaneo, che il fascio di tubi può causare l’inversione del rivestimento. Il foglio di calcolo del volume di campionamento fornito con il rivestimento indica se il sistema può essere spurgato simultaneamente. Questo rappresenta un problema solo in presenza di fori di diametro ridotto, numerose porte e un leggero eccesso di carico nel rivestimento. Il nuovo design della pompa consente il campionamento simultaneo nella maggior parte dei casi.

Di seguito viene fornita una breve sintesi sotto forma di lista di controllo:

1. Controllare/ripristinare il livello dell’acqua nel rivestimento.
2. Collegare la fonte di alimentazione del gas al tubo di alimentazione del gas (pompa) corrispondente alla porta.
3. Regolare il regolatore alla pressione di spurgo raccomandata.
4. Ruotare la valvola a tre vie e scaricare l’acqua dal tubo alla pressione di spurgo consigliata. Raccogliere il volume d’acqua scaricato per verificare che lo spurgo sia stato eseguito correttamente. Prendere nota del tempo di flusso dell’acqua durante la fase di spurgo (~4 min.).
5. Lasciare che il tubo si riempia nuovamente. Ripetere lo spurgo. Raccogliere il volume di spurgo per assicurarsi che la quantità rimossa sia almeno pari al “volume del tubo di collegamento”.
6. Ripetere l’operazione per un totale di quattro volte, o più se lo si desidera.
7. Lasciare che il tubo si riempia nuovamente per la corsa di campionamento.
8. Ridurre la pressione di mandata alla “pressione di campionamento”. Applicare la pressione e raccogliere il primo flusso per misurare il volume da scartare. Scartare quell’acqua. Raccogliere i campioni.
9. Effettuare uno spurgo finale dell’acqua dalle linee di campionamento portando la pressione di mandata al valore della pressione di spurgo.
10. Una volta che il sistema di campionamento si è riempito, se lo si desidera, contrassegnare il livello dell’acqua corrispondente alla falda freatica attuale. Se un sistema a porte si riempie molto lentamente, contrassegnarlo in un secondo momento.

Consultare il foglio di calcolo fornito con ogni Water Flute per conoscere le pressioni consigliate per lo spurgo e il campionamento. Queste sono le pressioni che possono essere utilizzate anche per lo spurgo simultaneo di più porte. Il foglio di calcolo indica le condizioni in cui non è possibile spurgare tutte le porte contemporaneamente. Nella maggior parte dei casi, è possibile spurgare più porte contemporaneamente.