Hvor dypt må en foring til en fløyteemne monteres?

Monteringsdybde for blank foring – PDF

Formål

Denne artikkelen beskriver begrunnelsen for å installere blanke foringer til en dybde som er mindre enn hullets fulle dybde, for å oppnå en effektiv tetting. Tiden det tar å installere en blank foring avhenger i stor grad av fordelingen av permeabiliteten i borehullet. Det tar mindre enn to timer å tette de fleste hull effektivt , og foringen trenger ikke å være nær bunnen av hullet når man har oppnådd en tilstrekkelig tetting av hullet.

Bakgrunn

A Solinst Flute Blank Liner er relativt enkel å installere og krever svært lite tilleggsutstyr. En installasjonsveiledning er tilgjengelig på DVD for de som ønsker å installere sine egne foringer og fjerne dem etter behov. Blanklineren installeres ved hjelp av en prosess som kalles eversjon (det motsatte av inversjon), og når lineren føres ned i hullet, fortrenger den vannet fra borehullet. Fortrengningen skjer inn i alle tilgjengelige strømningsveier inn i formasjonen. Etter hvert som foringen senkes ned, forsegler den strømningsveiene fra toppen og nedover, og etter hvert som hver strømningsvei forsegles av foringen, reduseres borehullets gjenværende transmisjonsevne. Derfor er foringens innledende hastighet ned i hullet relativt høy og avhenger av hullets totale transmisjonsevne og overtrykket i foringen. Etter hvert som foringsrøret senkes ned, avtar permeabiliteten, og dermed avtar installasjonshastigheten for foringsrøret. Til slutt vil foringsrørets senkehastighet enten bli så lav at det ikke lenger er mulig å fortsette installasjonen innenfor en rimelig tidsramme, eller så når foringsrøret bunnen av hullet. I mange tilfeller når foringsrøret ikke bunnen av hullet.

Nærbilde av en Solinst modell 405-blankliner viklet opp på et teknisk utløpssystem ved et feltövervakningssted

Solinst Fløyte Blank Liner på forsendelsesrulle

Få tilbud

Den praktiske grensen for montering av foring

Hvis foringen ved nedføring tetter den laveste strømningsveien i borehullet og transmisiviteten til den gjenværende delen av borehullet er null, vil hastigheten i foringen gå mot null, og det er åpenbart ikke nødvendig å føre den lenger ned i borehullet.

I virkeligheten faller hastigheten i foringen til et svært lavt nivå – men ikke til null – etter at den siste betydelige strømningsveien er forseglet. Hastigheten i foringen er et mål på strømningshastigheten ut av hullet under foringen. Strømningshastigheten, Q, er ganske enkelt hullets tverrsnitt ganger hastigheten. Transmissiviteten til den gjenværende delen av hullet er T = dz C = Q ln(_r/r0)/(2 π dH), der dz er lengden på det åpne hullet, C er konduktiviteten, Q er strømningshastigheten bestemt ut fra foringsrørets hastighet og hullets tverrsnitt,_r/r₀ er i størrelsesorden 1000, og dH er det drivende overskuddshøydetrykket i foringsrøret. Det faktum at linerens nedsenkning er en strømningshastighetsmåling som T kan beregnes ut fra, benyttes i en annen Solinst Flute-prosedyre for å måle hele transmisjonsfordelingen i borehullet. (Denne målingen utføres imidlertid kun med spesialutstyr og av Solinst Flute-personell).

Hvor lang tid tar det å oppnå en hastighet i foringen som er så lav at resten av hullet har ubetydelig ledningsevne? Eller: Hvor lav må denne hastigheten være for å være tilstrekkelig lav? Svaret avhenger i noen grad av situasjonen og hvor lenge foringen skal tette hullet. Imidlertid er følgende fakta betryggende:

Foringen presser vannet inn i formasjonen. Dette er en nødvendig del av installasjonen av foringen. Å presse inn høyst ett hullvolum med vann i formasjonen er normalt ikke noe problem, så lenge hullet blir godt forseglet etterpå. Hvis foringen ikke når helt ned til bunnen av hullet, vil vannmengden som fortrenges inn i formasjonen være mindre enn ett hullvolum.
Foringsrøret drives av det overskytende trykket i foringsrøret. Hvis foringsrøret er festet til et forankringspunkt som hindrer det i å synke videre, er det i praksis ikke noe drivtrykk som presser vannet inn i formasjonen, og vannet under foringsrøret kan forbli i borehullet.
Fôringshastigheten på det dypeste punktet i hullet er et mål på den gjenværende transmisiviteten i det åpne borehullet. Uansett hvor lang den åpne delen av hullet er, måles derfor transmisiviteten i borehullet under fôringen ved hjelp av fôringshastigheten.
Gitt en tilstrekkelig lav permeabilitet, er det ingen grunn til bekymring for betydelig utstrømning fra hullet etter at foringen er forseglet og det ikke lenger foreligger overtrykk i den gjenværende åpne borehullet. Hva er denne tilstrekkelig lave permeabiliteten?
Dersom det finnes et åpent hull under foringen, må det foreligge en vertikal gradient i formasjonen over dette intervallet for at det skal oppstå strømning ut av hullet, og det verste tilfellet ville være at halvparten av den gjenværende transmisiviteten befinner seg ved et høyere trykk enn den andre halvparten av den gjenværende transmisiviteten. Dette henger sammen med det faktum at hvis det ikke er noen innstrømning, kan det ikke være noen utstrømning; og innstrømningen er lik utstrømningen i et lukket volum.

Dessverre er trykkfordelingen i borehullet ukjent, så det er heller ikke kjent hvilken gradient som gjelder i den gjenværende åpne delen av borehullet. Derfor må enhver vurdering av om hastigheten er tilstrekkelig lav, baseres på den generelle forståelsen av den lokale hydrologiske situasjonen. Det finnes imidlertid noen rimelig sikre antakelser:

Hvis all gjenværende gjennomtrengelighet i borehullet under foringen befinner seg i én sone med jevnt vertikalt trykk, finnes det ingen kildesone som kan presse vann ut av den gjenværende sonen. Derfor er borehullet tilstrekkelig forseglet for alltid.
Hvis strømningen ut av den utette delen av hullet ikke var større enn det gjenværende volumet i det åpne hullet, ville det ikke være noe annerledes enn å føre foringsrøret helt ned til bunnen av hullet. Hvor lang tid det tar før en slik strømning oppstår, er ikke noe problem. Denne tiden beregnes nedenfor.
Etter denne strømningstiden ville den påfølgende strømningen være et problem dersom innstrømningssonen var forurenset og utstrømningssonen var uforurenset.
Strømningshastigheten ut av hullet under foringen står i direkte forhold til forholdet mellom den naturlige trykkhøydeforskjellen i den åpne delen av hullet og trykkhøyden under installasjonen av foringen. Vi kjenner strømningshastigheten under installasjonen. Utstrømningen kan estimeres ut fra en vilkårlig antatt trykkhøydeforskjell i det uforseglede intervallet.
Med mindre det uforseglede intervallet strekker seg over to akvitarer, vil trykkforskjellen i intervallet under foringen sannsynligvis være relativt liten.

De ovennevnte generaliseringene gjør det mulig å anslå strømningshastigheten ut av intervallområdet under foringen.

Når vi utfører en vanlig profilering av den hydrauliske ledningsevnen i et borehull, avbryter vi vanligvis målingen når foringsrørets hastighet synker til under 0,001 ft/sek, eller 0,06 ft/min (en høyere verdi for mindre hull). Det betyr at tetheren/liner beveger seg inn i hullet med dobbelt så høy hastighet, altså 1,5″/min. For et nominelt 5-tommers hull er det omtrent 0,06 gal/min med vårt typiske drivtrykk på 15–20 ft. Dette tilsvarer en gjenværende transmisjonsevne i hullet på ~ 0,02 cm²/s. Hvis 20 ft av borehullet er åpent under foringen på det tidspunktet, kan vi anslå hvor lang tid det vil ta å tømme det volumet av vann i hullet under foringen ut i formasjonen, hvis vi antar en trykkforskjell i hullet under foringen. Med en antatt trykkforskjell på 0,5 ft i det 20 ft lange intervallet, vil det ta 18 dager før dette hulvolumet på 20 ft er fortrengt ut i formasjonen. Dette resultatet gjelder for det verste tilfellet, der halvparten av transmisiviteten var innstrømning og halvparten var utstrømning fra hullet. Hvis det åpne hullet er lengre for den samme sluthastigheten, blir tiden proporsjonalt lengre.

Hvis trykkforskjellen er større eller strømningshastigheten er høyere, blir tiden tilsvarende kortere. I de fleste tilfeller er den maksimale strømningen ut av hullet langt mindre enn 1 % av strømningen når hullet er åpent. Hovedårsaken er at foringen tetter de mer gjennomtrengelige sonene og vanligvis reduserer den vertikale trykkforskjellen drastisk i det gjenværende åpne hullet. Installasjonsgrensen for profilering ligger generelt godt under grensen for installasjon av en midlertidig blindforing.

Anbefalt installasjonstid

Vår erfaring med ledningsevneprofilering viser at de fleste hullene er godt tettet innen mindre enn ca. 2 timer etter at foringsrøret er montert. Hvis det finnes et område med rask strømning nær bunnen av hullet, kan dette gjøres på mye kortere tid. Hvis hullet har en svært lav total transmisjonsevne og det meste av denne befinner seg i den nedre delen av hullet, kan det være hensiktsmessig å fortsette installasjonen i mer enn 2 timer. Den anbefalte hastigheten for installasjon av tetheren vil etterlate en transmisjonssone under foringen på ca. 0,2^cm²/s. Det anbefales å avslutte installasjonen når tetheren/foringen beveger seg inn i hullet med en hastighet som er mindre enn eller lik:

Minste hastighet på tauet/foringen = 20 tommer/min. × (dH/15′) × (3″/r)^²

Der dH er drivhøyden målt i fot (vanligvis dybden til grunnvannsspeilet eller mindre enn 20 fot), og r er hullets radius. For et hull med en diameter på 6″ og en drivhøyde på 15 fot vil grenseverdien for tauets hastighet være 20 tommer/minutt. For et drivhode på 15 ft betyr dette ofte en installasjonstid på rundt 2 timer eller mindre. Dette gir en gjenværende transmisjonsevne under foringen på 0,2^cm²/s.

Hastigheten måles best med en spenning på rundt 5 lb på festesnoren. Denne grenseverdien er uavhengig av hullets lengde. Hvis innspenningshodet bare er 5 ft i det 6″ store hullet, vil grenseverdien reduseres til ~7″/min. Det er åpenbart raskere å bruke et innspenningshode som er større enn 5 ft. Heldigvis kan grensehastigheten oppnås svært brått når foringen passerer den siste store strømningsbanen.

Hvis en lavere transmissivitet er nødvendig av en eller annen spesiell grunn (f.eks. 0,1 mot 0,2^cm²/s), kan minimumshastigheten reduseres proporsjonalt. Dette vil forlenge både installasjonen og fjerningen.

Hvis foringen bare skal ligge på plass i noen få uker, er det ikke nødvendig å tette så stor del av hullet som ved lengre oppholdstid. Festehastigheten kan bestemmes ved å merke festet tjue tommer fra toppen av foringsrøret og måle tiden det tar før merket når foringsrøret. Hvis det tar omtrent 1 minutt, er det på tide å vurdere å feste festelinjen/foringen. Det er ofte praktisk å installere foringen til minst halvparten av lengden, slik at bare festelinjen forblir utenfor hullet. Men det er en bekvemmelighet, ikke en nødvendighet.

Et viktig praktisk hensyn er at tiden det tar å fjerne foringen er omtrent den samme som tiden det tar å installere den. Hvis man når en svært lav hastighet og deretter fyller foringen uten å feste den til et anker ved brønnhodet for å hindre at den synker ned, vil foringen fortsette å bevege seg nedover i hullet inntil det overskytende trykket i foringen er oppbrukt. Dette medfører to ulemper: det vil ikke være tilstrekkelig overtrykk i hele foringen til å sikre en god tetning, og det kan ta svært lang tid å fjerne foringen ved inversjon. Det anbefales på det sterkeste at man ikke lar foringen bevege seg nedover før overtrykket har avtatt, uten å fylle foringen på nytt.

Montering og demontering av foringen bør utføres med god kjennskap til fremgangsmåten for begge deler. Denne fremgangsmåten
er tilgjengelig fra Solinst Flute på [email protected], eller ved å ringe +1 (505)-852-0128.

Relaterte produkter

solinst modell 703 waterloo emitter bioremedieringsenhet

Forbedret bioremediering

Waterloo Emitter Waterloo Emitter™er en enkel og rimelig enhet som er utviklet for bioremediering av forurenset grunnvann. Den gjør det mulig for oksygen eller andre tilsetningsstoffer å diffundere gjennom silikon- eller LDPE-slanger på en kontrollert og jevn måte. Den er ideell for aerob bioremediering av MTBE og BTEX, og krever minimalt med vedlikehold.

Waterloo Emitter