Na jaką głębokość należy zamontować wkładkę do półfabrykatu fletu?
Cel
W niniejszym artykule opisano uzasadnienie montażu wkładek ślepych na głębokość mniejszą niż pełna głębokość odwiertu w celu uzyskania skutecznego uszczelnienia. Czas potrzebny do zamontowania wkładki ślepej zależy w dużym stopniu od rozkładu przepuszczalności w odwiercie. Czas potrzebny do skutecznego uszczelnienia większości otworów wynosi mniej niż dwie godziny , a rura uszczelniająca może nie znajdować się w pobliżu dna otworu, gdy osiągnięto już wystarczające uszczelnienie otworu.
Kontekst
A Wkładka Solinst Flute Blank jest stosunkowo łatwa w montażu i wymaga bardzo niewielkiej ilości sprzętu pomocniczego. Procedura montażu jest dostępna na płycie DVD dla tych, którzy chcą samodzielnie zainstalować wykładziny i w razie potrzeby je usunąć. Wkładkę typu „blank liner” instaluje się metodą zwaną eversją (przeciwieństwem inwersji), a gdy wkładka przesuwa się w dół otworu, wypiera wodę z odwiertu. Wypieranie odbywa się we wszystkich dostępnych ścieżkach przepływu prowadzących do formacji. W miarę opadania wkładki uszczelnia ona ścieżki przepływu od góry w dół, a wraz z uszczelnieniem każdej z nich przez wkładkę zmniejsza się pozostała przepuszczalność odwiertu. Dlatego początkowa prędkość wkładki w otworze jest stosunkowo wysoka i zależy od całkowitej przepuszczalności odwiertu oraz nadciśnienia w wkładce. W miarę opadania rury przepuszczalność maleje, a co za tym idzie, zmniejsza się tempo jej instalacji. Ostatecznie tempo opadania rury będzie albo tak małe, że nie pozwoli na dalszą instalację w realnym czasie, albo rura dotrze do dna otworu. W wielu przypadkach rura nie dociera do dna otworu.
Solinst Flute Blank Liner na rolce transportowej
Praktyczne ograniczenia montażu wykładziny
Jeśli opuszczanie rury osłonowej uszczelni najniższą ścieżkę przepływu w odwiercie, a przepuszczalność pozostałej części odwiertu wynosi zero, prędkość w rurze osłonowej zmniejsza się do zera i oczywiście nie ma potrzeby dalszego wprowadzania jej do odwiertu.
W rzeczywistości po zamknięciu ostatniej znaczącej ścieżki przepływu prędkość w wykładzinie spada do bardzo niskiej wartości, ale nie do zera. Prędkość w wykładzinie stanowi miarę natężenia przepływu wychodzącego z otworu poniżej wykładziny. Natężenie przepływu, Q, jest po prostu iloczynem pola przekroju otworu i prędkości. Przepuszczalność pozostałej części otworu wynosi T = dz C = Q ln(r/r0)/(2 π dH), gdzie dz to długość otwartego otworu, C to przewodność, Q to natężenie przepływu określone na podstawie prędkości w rurze osłonowej i przekroju otworu,r/r0 rzędu 1000, a dH to nadciśnienie napędowe w rurze osłonowej. Fakt, że opadanie rury pomiarowej stanowi pomiar natężenia przepływu, na podstawie którego można obliczyć T, jest wykorzystywany w innej procedurze Solinst Flute do pomiaru całego rozkładu przepuszczalności odwiertu. (Pomiar ten jest jednak wykonywany wyłącznie przy użyciu specjalistycznego sprzętu i przez personel Solinst Flute).
Ile czasu zajmuje osiągnięcie prędkości wyściółki tak niskiej, że przewodność pozostałej części otworu staje się nieistotna? Albo: jak niska musi być ta prędkość, by uznać ją za wystarczająco niską? Odpowiedź zależy w pewnym stopniu od konkretnej sytuacji oraz od okresu, przez jaki wyściółka ma uszczelniać otwór. Istnieją jednak pewne pocieszające fakty:
- Rura osłonowa wtłacza wodę do formacji. Jest to niezbędny element montażu rury osłonowej. Wprowadzenie do formacji maksymalnie jednej objętości otworu wody zazwyczaj nie stanowi problemu, o ile otwór zostanie następnie odpowiednio uszczelniony. Jeśli rura osłonowa nie opadnie na dno otworu, objętość wody wtłoczonej do formacji będzie mniejsza niż jedna objętość otworu.
- Rura osłonowa jest napędzana przez nadciśnienie panujące w jej wnętrzu. Jeśli rura osłonowa jest przymocowana do punktu kotwiczącego, uniemożliwiającego jej dalsze opadanie, w zasadzie nie ma ciśnienia napędowego, które wtłaczałoby wodę do formacji, a woda znajdująca się pod rurą osłonową może pozostać w odwiercie.
- Prędkość w rurze osłonowej w najgłębszym punkcie odwiertu stanowi miarę pozostałej przepuszczalności w otwartym odcinku odwiertu. W związku z tym, niezależnie od długości odcinka odwiertu, który pozostaje otwarty, przepuszczalność odwiertu poniżej rury osłonowej mierzy się na podstawie prędkości w rurze osłonowej.
- Przy wystarczająco niskiej przepuszczalności nie ma obaw co do znaczącego wypływu płynów z otworu po zamknięciu wykładziny i ustąpieniu nadciśnienia w pozostałej otwartej części odwiertu. Jaka jest ta wystarczająco niska przepuszczalność?
- Jeśli pod wykładziną znajduje się otwarta dziura, to aby nastąpił jakikolwiek wypływ z tej dziury, w formacji na tym odcinku musi występować pionowy gradient; najgorszym scenariuszem byłaby sytuacja, w której połowa pozostałej przepuszczalności znajdowałaby się na wyższym poziomie ciśnienia niż druga połowa pozostałej przepuszczalności. Wynika to z faktu, że jeśli nie ma dopływu, nie może być odpływu; a w zamkniętej objętości dopływ jest równy odpływowi.
Niestety rozkład ciśnienia w odwiercie nie jest znany, więc nie znamy również gradientu ciśnienia w pozostałej części otwartego odwiertu. W związku z tym każda ocena dotycząca wystarczająco niskiej prędkości musi opierać się na ogólnej znajomości lokalnej sytuacji hydrologicznej. Istnieją jednak pewne dość bezpieczne założenia:
- Jeśli cała pozostała przepuszczalność w otworze poniżej wykładziny znajduje się w jednej strefie o jednolitym ciśnieniu pionowym, nie ma strefy źródłowej, która mogłaby wypchnąć wodę z tej pozostałej strefy. W związku z tym otwór jest trwale i wystarczająco uszczelniony.
- Gdyby przepływ z nieuszczelnionej części odwiertu nie przekraczał objętości pozostałej w otwartym odwiercie, nie różniłoby się to niczym od wprowadzenia rury wykładzinowej na dno odwiertu. Czas, w którym może wystąpić taki przepływ, nie stanowi problemu. Czas ten zostanie obliczony poniżej.
- Po upływie tego czasu przepływu należałoby się obawiać kolejnego przepływu, gdyby strefa dopływu była zanieczyszczona, a strefa odpływu – nie.
- Natężenie przepływu wypływającego z odwiertu poniżej rury osłonowej jest bezpośrednio związane ze stosunkiem naturalnej różnicy wysokości ciśnienia w tej otwartej części odwiertu do wysokości ciśnienia panującej podczas montażu rury osłonowej. Znamy natężenie przepływu podczas montażu. Natężenie wypływu można oszacować przy dowolnym założonym poziomie różnicy wysokości ciśnienia w nieuszczelnionym odcinku.
- O ile nieuszczelniony odcinek nie przebiega między dwiema warstwami nieprzepuszczalnymi, różnica ciśnienia w odcinku poniżej wykładziny będzie prawdopodobnie stosunkowo niewielka.
Powyższe uogólnienia pozwalają oszacować natężenie przepływu z przedziału znajdującego się poniżej wykładziny.
Podczas wykonywania typowego pomiaru profilu przewodności hydraulicznej odwiertu zazwyczaj przerywamy pomiar, gdy prędkość rury wkładkowej spadnie poniżej 0,001 ft/sec lub 0,06 ft/min (wyższa wartość w przypadku mniejszych otworów). Oznacza to, że lina/wkładka przesuwa się w głąb otworu z prędkością dwukrotnie większą, czyli 1,5 cala na minutę. Dla otworu o średnicy nominalnej 5 cali daje to około 0,06 gal/min przy naszym typowym ciśnieniu napędowym wynoszącym 15–20 ft. Odpowiada to pozostałej przepuszczalności w otworze wynoszącej ~ 0,02 cm²/s. Jeśli w tym momencie 20 stóp odwiertu poniżej rury osłonowej jest otwarte, możemy oszacować czas, jaki zajęłoby opróżnienie tej objętości wody z otworu poniżej rury osłonowej do formacji, zakładając różnicę ciśnienia w otworze poniżej rury osłonowej. Przy założonej różnicy ciśnień wynoszącej 0,5 ft na odcinku 20 ft, wypchnięcie tej objętości z 20 ft otworu do formacji zajęłoby 18 dni. Wynik ten odnosi się do najgorszego przypadku, w którym połowa przepuszczalności stanowiła dopływ, a połowa odpływ z otworu. Jeśli otwarty odcinek otworu jest dłuższy przy tej samej prędkości końcowej, czas ten jest proporcjonalnie dłuższy.
Jeśli różnica ciśnień jest większa lub prędkość wyższa, czas ten jest proporcjonalnie krótszy. W większości przypadków maksymalny przepływ z otworu jest znacznie mniejszy niż 1% przepływu przy otwartym otworze. Głównym powodem jest to, że rura osłonowa uszczelnia strefy o większej przepuszczalności i zazwyczaj drastycznie zmniejsza pionową różnicę ciśnień w pozostałej otwartej części odwiertu. Próg instalacyjny dla profilowania jest zazwyczaj znacznie niższy od progu dla tymczasowego montażu rury osłonowej.
Zalecany czas montażu
Z naszego doświadczenia w zakresie profilowania przewodności wynika, że większość otworów zostaje skutecznie uszczelniona w ciągu mniej niż około 2 godzin od zamontowania wykładziny. Jeśli w dolnej części otworu znajduje się strefa o szybkim przepływie, można to wykonać w znacznie krótszym czasie. Jeśli otwór charakteryzuje się bardzo niską całkowitą przepuszczalnością, a większość tej przepuszczalności występuje w dolnej części otworu, praktycznym rozwiązaniem może być montaż trwający dłużej niż 2 godziny. Zalecana prędkość linki instalacyjnej zapewni strefę przepuszczalności poniżej wykładziny wynoszącą około 0,2cm²/s. Sugerowanym momentem zakończenia instalacji jest sytuacja, gdy linka/wykładzina porusza się w otworze z prędkością mniejszą lub równą:
Minimalna prędkość linki/wkładki = 20 cali/min. × (dH/15′) × (3″/r)²
Gdzie dH oznacza wysokość ciśnienia napędowego wyrażoną w stopach (zazwyczaj jest to głębokość do poziomu wody gruntowej lub mniej niż 20 stóp), a r – promień otworu. W przypadku otworu o średnicy 6 cali i wysokości ciśnienia napędowego wynoszącej 15 stóp prędkość graniczna linki wyniesie 20 cali na minutę. W przypadku wysokości napędowej wynoszącej 15 stóp oznacza to często około 2 godzin montażu lub mniej. Pozostawia to przepuszczalność poniżej wykładziny na poziomie 0,2cm²/s.
Prędkość najlepiej mierzyć przy napięciu linki wynoszącym około 5 funtów. Ta wartość graniczna jest niezależna od długości otworu. Jeśli głowica wbijająca ma tylko 5 ft w otworze o średnicy 6″, prędkość graniczna zmniejszyłaby się do ~7″/min. Oczywiście szybciej jest użyć głowicy wbijającej o długości większej niż 5 ft. Na szczęście prędkość graniczną można uzyskać bardzo gwałtownie, gdy wykładzina minie ostatnią główną ścieżkę przepływu.
Jeśli niższa przepuszczalność (np. 0,1 w porównaniu z 0,2cm²/s), minimalną prędkość można proporcjonalnie zmniejszyć. Wydłuży to zarówno montaż, jak i demontaż.
Jeśli wkład ma pozostać na miejscu tylko przez kilka tygodni, nie ma potrzeby uszczelniania otworu w takim samym stopniu, jak w przypadku dłuższego okresu eksploatacji. Prędkość linki można określić, zaznaczając na niej punkt w odległości dwudziestu cali od górnej krawędzi obudowy i mierząc czas, w jakim znak ten dotrze do obudowy. Jeśli wynosi ona około 1 minuty, należy rozważyć przywiązanie linki/wkładki. Często warto zainstalować wkładkę na co najmniej połowę jej długości, tak aby na zewnątrz otworu pozostała jedynie linka. Jest to jednak kwestia wygody, a nie konieczności.
Istotną kwestią praktyczną jest to, że czas potrzebny do usunięcia rury wkładowej jest zbliżony do czasu potrzebnego na jej zainstalowanie. Jeśli osiągnie się bardzo niską prędkość, a następnie napełni się rurę wkładową bez przymocowania jej do kotwicy przy głowicy odwiertu w celu zapobieżenia jej opadaniu, rura wkładowa będzie nadal przesuwać się w dół odwiertu, aż do wyczerpania nadciśnienia w jej wnętrzu. Wiąże się to z dwiema wadami: brakiem wystarczającego nadciśnienia w całej rurze osłonowej, niezbędnego do zapewnienia dobrego uszczelnienia, oraz tym, że wyjęcie rury osłonowej metodą inwersji może zająć bardzo dużo czasu. Zdecydowanie zaleca się, aby nie dopuścić do przesuwania się rury osłonowej w dół otworu do momentu wyczerpania się nadciśnienia bez ponownego napełniania rury osłonowej.
Montaż i demontaż wkładki należy przeprowadzać po dokładnym zapoznaniu się z procedurą dotyczącą obu tych czynności. Procedura ta
jest dostępna w firmie Solinst Flute pod adresem [email protected] lub pod numerem telefonu +1 (505)-852-0128.
Powiązane produkty
Wzmocniona bioremediacja
The Waterloo Emitter™to proste, niedrogie urządzenie przeznaczone do bioremediacji zanieczyszczonych wód gruntowych. Umożliwia ono dyfuzję tlenu lub innych poprawek przez rurki silikonowe lub LDPE w kontrolowany, jednolity sposób. Idealny do tlenowej bioremediacji MTBE i BTEX, przy minimalnych wymaganiach konserwacyjnych.
Elastyczna pompa pneumatyczna o średnicy 3/8"
Pompa Mikropompa z podwójnym zaworem ma niezwykle małą i elastyczną konstrukcję. Przy średnicy 3/8" (10 mm) jest wystarczająco mała, aby pobierać próbki wody gruntowej z kanałów systemu CMT.
Wytrzymała pompa perystaltyczna
Kompaktowa, lekka i wodoodporna pompa perystaltyczna Pompa perystaltyczna Solinst została zaprojektowana do użytku w terenie. Jeden łatwo dostępny element sterujący zapewnia różne prędkości i odwracalny przepływ. Idealny do pobierania próbek płytkiej wody i oparów.
Tag Line - Wytrzymały, prosty, wygodny
The Tag Line wykorzystuje obciążnik przymocowany do oznaczonego laserowo kabla, zamontowanego na wytrzymałym bębnie. Wygodny do pomiaru głębokości podczas budowy studni monitorującej.
