Modelo 405: Diretrizes para amostragem em sistemas de tubulação de água

O nível da água no revestimento deve estar a cerca de 10 pés acima do nível mais alto da água da formação, a fim de garantir uma boa vedação do revestimento no poço (excesso de carga mínimo de 5 pés). O nível da água da formação pode ser medido por meio do “tubo de bombeamento” de cada porta. O nível de água dentro do revestimento deve ser marcado no tubo de 1/2 x 5/8″ identificado como “TAG”, adjacente aos tubos de amostragem. Se o nível de água dentro do revestimento for medido no próprio revestimento, fora do tubo de marcação, abaixe a linha de marcação com peso muito lentamente para evitar danos ao revestimento. É possível adicionar água ao revestimento simplesmente despejando-a diretamente no revestimento ou através do tubo TAG, o que for mais fácil. Não encha o revestimento a mais de 10 pés acima do nível mais alto da água da formação. O nível da água no revestimento deve ser verificado antes de cada amostragem.

O fluxo de água para o sistema de bombeamento é mostrado na Figura 2-1. A água flui da formação através do espaço poroso do espaçador, passa pelo tubo de conexão, atravessa a primeira válvula de retenção e enche o “tubo de bombeamento”. O “tubo de amostragem” também é preenchido ao mesmo tempo. O nível da água sobe no tubo de bombeamento até o lençol freático correspondente àquela porta.

Componentes do fluxo de água no sistema de bombeamento

1. Conexão rápida da bomba
2. TAG Tube
3. Suporte de cabo do conjunto de tubos
4. Revestimento de vedação
5. Espaçador que define o intervalo de monitoramento
6. Tubo de amostra
7. Segunda válvula de retenção
8. Parte inferior do “U”
9. Porta para o tubo da bomba
10. Primeira válvula de retenção
11. Tubo da bomba
12. Espaçador atrás da porta através do revestimento
13. Cabeça de formação na bomba

A água é bombeada por pressão de gás. O projeto da bomba Flute é tal que o risco de aeração da amostra é muito baixo. A fonte de gás é geralmente um cilindro de nitrogênio com um regulador para definir a pressão de acionamento prescrita. O esquema do sistema de acionamento a gás da bomba Flute é mostrado na Figura 3-1. O regulador é ajustado para a pressão de gás adequada, definida posteriormente.

Disposição do sistema de acionamento a gás da flauta

1. Botijão de gás
2. Regulador
3. Calibre
4. Válvula de 3 vias
5. Conexão Rápida
6. Recipiente para amostras
7. Tubo da bomba
8. Tubo de amostra
9. Interface gás/água no final do curso da amostra
10. Parte inferior do “U”
11. Primeira válvula de retenção (fechada)
12. Proteção contra a aeração

Primeiro, conecte o regulador ao encaixe superior do cilindro de gás (um encaixe especial para regulador de nitrogênio se conecta a um cilindro de nitrogênio). Aperte bem a porca. Gire a alavanca do regulador de pressão no sentido anti-horário até que ela se mova livremente (posição sem pressão). Gire a válvula principal do regulador (mais próxima do cilindro) no sentido horário até fechá-la completamente. Abra a válvula do cilindro (no sentido anti-horário). O manômetro principal da garrafa no regulador subirá até atingir a pressão da garrafa. Feche a válvula do regulador (no sentido horário) até que a pressão comece a subir no manômetro do acionador da bomba Flute (válvula de três vias fechada, sem vazamento pela conexão rápida). Ajuste o regulador para a pressão desejada para a purga, fornecida pela Flute. Conecte o conector rápido à conexão superior do tubo da bomba (veja a Figura 3-1). Abra a válvula de três vias para expelir a água da bomba.

A água é bombeada da tubulação por meio da aplicação de pressão de gás no tubo da bomba (Figuras 2-1 e 3-1). A água é conduzida para baixo no tubo da bomba e para cima, passando pela segunda válvula de retenção, até a superfície através do tubo de amostragem. O curso de purga (~1 gal. de água) está concluído quando o gás é expelido do tubo de amostragem após o fluxo de água. A pressão no sistema deve então ser liberada para permitir que o tubo da bomba seja reabastecido. O fluxo de recarga proveniente do tubo de porta consiste na água do próprio tubo de porta, na água presente no espaço poroso do espaçador e na água proveniente do meio. Devido ao volume relativamente grande no tubo de bombeamento, a maior parte da recarga provém do meio.

A purga do tubo da bomba pela segunda vez removerá toda a água que tenha permanecido no espaçador e no volume do tubo de conexão. Isso é altamente recomendado, uma vez que a água retida na tubulação e no espaçador provavelmente não é representativa da água da formação. Se o reabastecimento tiver sido imediato, o volume de água da segunda purga será semelhante ao do primeiro curso. Recomenda-se realizar mais dois ciclos de purga, totalizando quatro, para remover a água que possa ter permanecido em contato prolongado com o revestimento ou o espaçador.

O fluxo de amostragem é melhor controlado utilizando uma “pressão de amostragem recomendada”, que é inferior à necessária para fazer o gás passar pela parte inferior do tubo da bomba. A pressão recomendada é aquela que fará com que a água chegue próximo, mas não ultrapasse, a parte inferior do tubo grande. Essa pressão recomendada é calculada na planilha fornecida com cada sistema.

O primeiro fluxo do ciclo de amostragem arrasta consigo as gotículas de água que permaneceram na tubulação após o ciclo de purga. Essa água residual está desprovida de componentes voláteis. Testes demonstraram que o primeiro volume do tubo do fluxo de amostra deve ser descartado, pois está desprovido de voláteis (o “volume a ser descartado” também é calculado na planilha). A partir daí, as amostras podem ser coletadas na saída do tubo de amostragem. O volume a ser descartado é indicado na planilha como “volume de descarte”. A vazão de água no tubo de amostragem começará rápida, depois diminuirá e, por fim, parará. Isso ocorre à medida que a coluna de água impulsionada se aproxima da pressão/cota aplicada. A pressão típica de amostragem atinge um ponto a até 25 pés do fundo do tubo da bomba (o U). A ampla zona tampão remanescente no tubo da bomba evita a aeração da amostra.

O nível da água em cada porta pode ser medido manualmente removendo-se o tampão da parte superior do tubo da bomba e baixando um medidor elétrico de nível de água fino (~1/4″) até que ele entre em contato com o nível da água no tubo da bomba.

O nível da água nos tubos grandes pode não corresponder ao nível atual. Após a coleta da amostra, se houver algum vazamento na segunda válvula de retenção (areia no tubo, etc.), a água do tubo de amostragem pode refluir para o tubo maior, somando-se à água que enche o tubo grande durante a recarga. Além disso, se o nível de água na formação estiver baixando entre as medições de pressão, o nível de água no tubo da bomba não acompanhará essa descida se a primeira válvula de retenção estiver vedando corretamente. Por essas duas razões, e devido à preocupação com congelamento mencionada abaixo, é melhor concluir o curso de amostragem elevando a pressão até o valor da “pressão de purga” para purgar toda a água do sistema de bombeamento. Então, ao reabastecer, o nível corresponde à altura manométrica atual de cada porta. Se forem feitas medições de altura manométrica entre as amostragens, o sistema de bombeamento de cada porta deve primeiro ser purgado por um curso para permitir que a tubulação se reabasteça até o valor atual da altura manométrica. Sempre recoloque os tampões na parte superior dos tubos de bombeamento ao concluir a amostragem.

Caso haja risco de a água congelar na tubulação de amostragem próxima à superfície, purgue todo o volume de água de cada linha de amostragem, após a coleta, antes de deixá-la. Utilize a pressão de purga recomendada para remover toda a água, e não a pressão de amostragem. Cada linha deve estar expelindo gás quando a purga estiver concluída.

O sistema de bombeamento Flute para cada porta é essencialmente idêntico em comprimento, volume da bomba e elevação no poço. Isso permite que todas as portas sejam purgadas e amostradas simultaneamente, proporcionando uma grande economia no tempo de amostragem. A única diferença para a amostragem simultânea é que a fonte de pressão deve incluir um tubo conectado a cada conexão de porta na cabeça do poço. A Flute oferece um sistema de acionamento de bomba com manifold por um custo adicional (o acionador de porta única é fornecido com o Water Flute). As pressões recomendadas para purga e amostragem são as mesmas utilizadas para a amostragem de porta única.

Em alguns casos, a flutuabilidade do sistema de amostragem é tão grande quando esvaziado de água durante a purga simultânea que o feixe de tubos pode fazer com que o revestimento se inverta. A planilha de volume de amostragem fornecida com o revestimento indica se o sistema pode ser purgado simultaneamente. Isso só representa um problema para diâmetros de orifício menores, muitas portas e um pequeno excesso de pressão no revestimento. O novo projeto da bomba permite a amostragem simultânea na maioria das situações.

Apresenta-se um breve resumo na forma da lista de verificação a seguir:

1. Verifique/restabeleça o nível d’água no revestimento.
2. Conecte a fonte de gás ao tubo de alimentação de gás (bomba) da porta.
3. Ajuste o regulador para a pressão de purga recomendada.
4. Gire a válvula de três vias e expulse a água do tubo na pressão de purga recomendada. Colete o volume de água purgada para verificar se a purga foi bem-sucedida. Anote o tempo de fluxo da água durante o ciclo de purga (~4 min.).
5. Deixe a tubulação se encher novamente. Repita a purga. Colete o volume purgado para garantir que a quantidade removida seja, no mínimo, o “volume do tubo de conexão”.
6. Faça a purga um total de quatro vezes; mais vezes, se desejar.
7. Deixe o tubo encher novamente para o curso de amostragem.
8. Reduza a pressão de alimentação para a “pressão de amostragem”. Aplique a pressão e colete o primeiro fluxo para medir o volume de descarte. Descarte essa água. Colete as amostras.
9. Realize uma purga final da água das linhas de amostragem, aumentando a pressão de acionamento até o valor da pressão de purga.
10. Quando o sistema de amostragem estiver reabastecido, registre o nível da água, se desejar, para o nível freático atual. Se um sistema de portas estiver se reabastecendo muito lentamente, registre-o posteriormente.

Consulte a planilha fornecida com cada Water Flute para conhecer as pressões recomendadas para purga e amostragem. Essas são as pressões que também podem ser utilizadas para uma purga simultânea das diversas portas. A planilha indica as situações em que todas as portas não devem ser purgadas simultaneamente. Na maioria dos casos, várias das portas podem ser purgadas simultaneamente.