Model 405: Richtlijnen voor het nemen van monsters bij waterfluitinstallaties

Het waterpeil in de voering moet ongeveer 10 ft boven het hoogste formatiewaterpeil liggen om een goede afdichting van de voering in het boorgat te garanderen (minimaal 5 ft overdruk). Het formatiewaterpeil kan voor elke poort worden gemeten via de „pompbuis”. Het waterpeil in de voering moet worden gemarkeerd in de buis van 1/2 x 5/8″ met het opschrift ‘TAG’, die zich naast de bemonsteringsbuizen bevindt. Als het waterpeil in de voering wordt gemeten in de voering zelf, buiten de TAG-buis, laat de verzwaarde markeringslijn dan heel langzaam zakken om schade aan de voering te voorkomen. Water kan aan de voering worden toegevoegd door simpelweg water in de voering te gieten of via de TAG-buis, afhankelijk van wat het gemakkelijkst is. Vul de voering niet meer dan 10 ft boven het hoogste formatiewaterpeil. Het waterpeil in de voering moet vóór elke bemonsteringsronde worden gecontroleerd.

De waterstroom naar het pompsysteem wordt weergegeven in figuur 2-1. Het water stroomt vanuit de formatie door de poriënruimte van de afstandhouder, door de poortbuis, door de eerste terugslagklep en vult de „pompbuis“. Tegelijkertijd wordt ook de „monsterbuis“ gevuld. Het waterpeil in de pompbuis stijgt tot aan de grondwaterspiegel voor die poort.

Onderdelen voor de waterdoorstroming in het pompsysteem

1. Snelkoppeling pomp
2. TAG-buis
3. Tether Ondersteuning van Buizenbundel
4. Verzegelende voering
5. Afstandhouder die bewakingsinterval definieert
6. Monsterbuis
7. Tweede terugslagklep
8. De bodem van de „U“
9. Poort naar pompslang
10. Eerste terugslagklep
11. Pompslang
12. Bakboord achter afstandhouder door voering
13. Opvoerhoogte in pomp

Het water wordt met gasdruk verpompt. Het ontwerp van de Flute-pomp is zodanig dat het risico op beluchting van het monster zeer klein is. De gasbron is meestal een stikstoffles met een regelaar voor het instellen van de voorgeschreven aandrijfdruk. De opstelling van het Flute-gasaandrijfsysteem is weergegeven in figuur 3-1. De regelaar wordt ingesteld op de juiste gasdruk, die later wordt gedefinieerd.

Opstelling van het gasdruksysteem voor de fluit

1. Gasfles
2. Regelaar
3. Meter
4. 3-wegklep
5. Snelkoppeling
6. Monsterhouder
7. Pompslang
8. Monsterbuis
9. Gas/water-grensvlak aan het einde van de monstertrek
10. Onderkant van de “U
11. Eerste terugslagklep (gesloten)
12. Bescherming tegen beluchting

De regelaar wordt eerst op de bovenste aansluiting van de gasfles bevestigd (voor een stikstoffles wordt een speciale stikstofregelaaraansluiting gebruikt). Draai de moer stevig vast. Draai de hendel van de drukregelaar tegen de klok in totdat deze vrij kan bewegen (de drukloze stand). Draai de hoofdklep op de drukregelaar (dichter bij de fles) met de klok mee tot deze volledig gesloten is. Open de klep op de fles (tegen de klok in). De hoofdmanometer op de regelaar zal stijgen tot de druk van de gasfles. Sluit de regelaarklep (met de klok mee) totdat de druk op de manometer van de Flute-pompaandrijving begint te stijgen (driewegklep gesloten, geen doorstroming via de snelkoppeling). Stel de regelaar in op de door Flute opgegeven gewenste druk voor het doorspoelen. Sluit de snelkoppeling aan op de bovenste aansluiting van de pompslang (zie afbeelding 3-1). Open het driewegventiel om het water uit de pomp te laten lopen.

Het water wordt uit de slang gepompt door gasdruk uit te oefenen op de pompslang (figuren 2-1 en 3-1). Het water wordt in de pompbuis naar beneden gedreven en via de tweede terugslagklep omhoog naar het oppervlak via de monsterbuis. De spoelslag (~1 gal. water) is voltooid wanneer er gas uit de monsterbuis wordt verdreven na de waterstroom. De druk in het systeem moet vervolgens worden afgelaten om de pompbuis opnieuw te laten vullen. De bijvulstroom vanuit de poortbuis bestaat uit het water in de poortbuis, het water in de poriënruimte van de afstandhouder en water uit het medium. Vanwege het relatief grote volume in de pompbuis is het grootste deel van de bijvulling afkomstig uit het medium.

Door de pompslang een tweede keer door te spoelen, wordt al het water verwijderd dat in de afstandhouder en de aansluitbuis is achtergebleven. Dit wordt ten zeerste aanbevolen, aangezien het water in de slangen en de afstandhouder waarschijnlijk niet representatief is voor het formatiewater. Als het bijvullen snel is gebeurd, zal de hoeveelheid water bij de tweede spoelbeurt vergelijkbaar zijn met die van de eerste spoelbeurt. Er worden nog twee spoelslagen aanbevolen, voor een totaal van vier spoelslagen, om water te verwijderen dat mogelijk langdurig in contact is geweest met de voering of de afstandhouder.

De bemonsteringsstroom kan het beste worden aangedreven met behulp van een „aanbevolen bemonsteringsdruk“, die lager is dan de druk die nodig is om gas door de bodem van de pompbuis te leiden. De aanbevolen druk is de druk waarmee het water tot vlak bij de bodem van de grote buis wordt gedreven, maar niet helemaal uit de buis. Die aanbevolen druk wordt berekend in het spreadsheet dat bij elk systeem wordt meegeleverd.

De eerste stroom van de bemonsteringscyclus spoelt de waterdruppeltjes mee die na de spoelcyclus in de slang zijn achtergebleven. Dat restwater bevat geen vluchtige bestanddelen meer. Uit tests is gebleken dat het eerste buisvolume van de monster stroom moet worden weggegooid omdat het geen vluchtige bestanddelen meer bevat (het „weggooivolume” wordt ook berekend in de spreadsheet). Daarna kunnen de monsters worden afgenomen uit de uitstroom van de bemonsteringsbuis. Het af te voeren volume wordt in de spreadsheet weergegeven als „afvoervolume“. De waterstroom in de bemonsteringsbuis begint snel, wordt vervolgens langzamer en stopt uiteindelijk. Dit gebeurt wanneer de voortgestuwde waterkolom de toegepaste druk/opvoerhoogte nadert. De typische bemonsteringsdruk reikt tot op 25 ft van de bodem van de pompbuis (de U). De grote bufferzone die in de pompbuis overblijft, voorkomt beluchting van het monster.

Het waterpeil in elke poort kan handmatig worden gemeten door de plug aan de bovenkant van de pompbuis te verwijderen en een slanke (~1/4″) elektrische waterpeilmeter zo ver naar beneden te laten zakken totdat deze het waterpeil in de pompbuis raakt.

Het waterpeil in de grote buizen komt mogelijk niet overeen met het huidige waterpeil. Als er na de bemonstering sprake is van lekkage bij de tweede terugslagklep (zand in de buis, enz.), kan het water uit de bemonsteringsbuis terugstromen naar de grotere buis, waardoor het wordt toegevoegd aan het water waarmee de grote buis tijdens de aanvulling wordt gevuld. Bovendien, als het waterpeil in de formatie daalt tussen twee peilmetingen, zal het waterpeil in de pompbuis deze daling niet volgen als de eerste terugslagklep goed afdicht. Om deze twee redenen, en vanwege het hieronder beschreven risico op bevriezing, is het het beste om de bemonsteringsslag af te ronden door de druk te verhogen tot de „spoel-druk“ om al het water uit het pompsysteem te spoelen. Bij het opnieuw vullen is het niveau dan de huidige opvoerhoogte voor elke poort. Als er tussen bemonsteringen door opvoerhoogtemetingen worden uitgevoerd, moet het pompsysteem van elke poort eerst één slag worden doorgespoeld, zodat de buizen zich weer kunnen vullen tot de huidige opvoerhoogte. Plaats altijd de pluggen terug in de bovenkant van de pompbuizen wanneer u klaar bent met bemonsteren.

Als het water in de bemonsteringsleidingen dicht bij het oppervlak zou kunnen bevriezen, moet u na de bemonstering het volledige watervolume uit elke bemonsteringsleiding afblazen voordat u deze achterlaat. Gebruik hiervoor de aanbevolen afblaasdruk om al het water te verwijderen, en niet de bemonsteringsdruk. Zodra het afblazen is voltooid, moet er uit elke leiding gas stromen.

Het Flute-pompsysteem voor elke poort is in wezen identiek wat betreft lengte, pompvolume en hoogte in het boorgat. Hierdoor kunnen alle poorten tegelijkertijd worden doorgespoeld en bemonsterd, wat een aanzienlijke besparing op de bemonsteringstijd oplevert. Het enige verschil bij gelijktijdige bemonstering is dat de drukbron moet zijn voorzien van een slang naar elke poortfitting bij de boorkop. Flute biedt tegen meerprijs een pompaandrijfsysteem met verdeelstuk aan (de aandrijving voor één poort wordt bij de Water Flute meegeleverd). De aanbevolen spoel- en bemonsteringsdrukken zijn dezelfde als die voor bemonstering via één poort.

In sommige gevallen is het drijfvermogen van het bemonsteringssysteem zo groot wanneer het tijdens de gelijktijdige spoeling van water wordt ontdaan, dat de slangenbundel ervoor kan zorgen dat de voering binnenstebuiten keert. In de bij de voering geleverde spreadsheet met bemonsteringsvolumes wordt aangegeven of het systeem gelijktijdig kan worden doorgespoeld. Dit is alleen een probleem bij kleinere gatdiameters, veel aansluitingen en een kleine overdruk in de voering. Dankzij het nieuwe pompontwerp is gelijktijdige bemonstering in de meeste situaties mogelijk.

Hieronder volgt een korte samenvatting in de vorm van de volgende checklist:

1. Controleer het waterpeil in de liner en breng het indien nodig weer op peil.
2. Sluit de gasvoeding aan op de gasleiding (pomp) van de poort.
3. Stel de regelaar in op de aanbevolen ontluchtingsdruk.
4. Draai de driewegklep open en laat het water uit de leiding lopen bij de aanbevolen spoeldruk. Vang de hoeveelheid weggespoeld water op om te controleren of het spoelen goed is verlopen. Noteer de doorstroomtijd van het water tijdens de spoelcyclus (~4 min.).
5. Laat de slang opnieuw vullen. Herhaal het doorspoelen. Vang het doorspoelvolume op om er zeker van te zijn dat de verwijderde hoeveelheid ten minste gelijk is aan het „port-slangvolume“.
6. In totaal vier keer doorspoelen, of vaker indien gewenst.
7. Laat de slang zich opnieuw vullen voor de monsterafname.
8. Verlaag de aandrijfdruk tot de „bemonsteringsdruk“. Breng de druk aan en vang de eerste waterstroom op om het afvoervolume te meten. Gooi dat water weg. Neem de monsters.
9. Voer een laatste spoeling uit om het water uit de bemonsteringsleidingen te verwijderen door de aandrijfdruk te verhogen tot de spoeldruk.
10. Zodra het bemonsteringssysteem weer gevuld is, noteer je desgewenst het waterpeil voor de huidige grondwaterspiegel. Als een poortsysteem erg langzaam volloopt, noteer je het peil dan op een later tijdstip.

Raadpleeg de spreadsheet die bij elke Water Flute wordt meegeleverd voor de aanbevolen spoel- en bemonsteringsdrukken. Dit zijn de drukken die ook kunnen worden gebruikt voor het gelijktijdig spoelen van meerdere poorten. In de spreadsheet wordt aangegeven in welke gevallen niet alle poorten tegelijkertijd mogen worden gespoeld. In de meeste gevallen kunnen meerdere poorten tegelijkertijd worden gespoeld.