A que profundidade o revestimento de um bloco de flauta deve ser instalado?

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Instruções sobre a profundidade de instalação do revestimento em branco

PDF sobre a profundidade de instalação do revestimento em branco

Objetivo

Este artigo descreve os fundamentos para a instalação de revestimentos cegos a uma profundidade inferior à profundidade total do poço, a fim de garantir uma vedação eficaz. O tempo necessário para instalar um revestimento cego depende em grande parte da distribuição da transmissividade no poço. O tempo necessário para vedar efetivamente a maioria dos furos é inferior a duas horas e o revestimento pode não estar próximo ao fundo do furo quando já tiver sido obtida uma vedação suficiente do furo.

Histórico

A Revestimento em Bruto Solinst Flute é relativamente fácil de instalar e requer muito pouco equipamento auxiliar. Um procedimento de instalação está disponível em um DVD para quem deseja instalar seus próprios revestimentos e removê-los conforme necessário. O revestimento em branco é instalado por meio de um processo chamado eversão (o oposto da inversão) e, à medida que o revestimento desce pelo furo, ele desloca a água do furo. O deslocamento ocorre em todos os caminhos de fluxo disponíveis na formação. À medida que o revestimento desce, ele sela as vias de fluxo de cima para baixo e, à medida que cada via de fluxo é selada pelo revestimento, a transmissividade restante do poço diminui. Portanto, a velocidade inicial do revestimento ao descer pelo poço é relativamente alta e depende da transmissividade total do poço e da carga hidráulica excedente no revestimento. À medida que o revestimento desce, a transmissividade diminui e, consequentemente, a taxa de instalação do revestimento também diminui. Eventualmente, a taxa de descida do revestimento ficará tão lenta que não permitirá que nenhuma instalação adicional seja realizada em um período de tempo razoável, ou o revestimento atingirá o fundo do furo. Em muitos casos, o revestimento não chega ao fundo do furo.

Close-up de um revestimento em branco do modelo 405 da Solinst enrolado em um sistema de carretel de implantação técnica em um local de monitoramento de campo

Revestimento em branco para flauta Solinst em bobina de transporte

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O limite prático da instalação do revestimento

Se a descida do revestimento vedar o caminho de fluxo mais baixo no poço e a transmissividade do restante do poço for zero, a velocidade do revestimento se torna zero, e obviamente não há necessidade de prosseguir com a instalação no poço.

Na realidade, após o fechamento do último caminho de fluxo significativo, a velocidade do revestimento cai para um valor muito baixo, mas não zero. A velocidade do revestimento é uma medida da vazão que sai do furo abaixo do revestimento. A vazão, Q, é simplesmente a seção transversal do furo multiplicada pela velocidade. A transmissividade do restante do furo é T = dz C = Q ln(_r/r0)/(2 π dH), onde dz é o comprimento do furo aberto, C é a condutividade, Q é a vazão determinada a partir da velocidade do revestimento e da seção transversal do furo,_r/r₀ da ordem de 1.000, e dH é a altura manométrica motriz no revestimento. O fato de o deslocamento do revestimento ser uma medição de vazão a partir da qual T pode ser calculado é utilizado em outro procedimento do Solinst Flute para medir toda a distribuição de transmissividade do poço. (No entanto, essa medição só é realizada com equipamento especial e pela equipe do Solinst Flute).

Quanto tempo leva para atingir uma velocidade no revestimento tão baixa que a condutividade do restante do poço se torne insignificante? Ou, qual é o valor mínimo para que essa velocidade seja considerada suficientemente baixa? A resposta depende, em certa medida, da situação e do período de tempo durante o qual o revestimento deverá vedar o poço. No entanto, alguns fatos tranquilizadores são os seguintes:

O revestimento está empurrando a água para dentro da formação. Essa é uma etapa necessária da instalação do revestimento. Injetar, no máximo, o volume de água equivalente ao do furo na formação normalmente não é motivo de preocupação, desde que o furo seja bem vedado posteriormente. Se o revestimento não descer até o fundo do furo, a água deslocada para dentro da formação será inferior ao volume do furo.
O revestimento é impulsionado pela pressão hidráulica excedente no seu interior. Se o revestimento estiver preso a um ponto de ancoragem que impeça sua descida, não haverá, essencialmente, pressão hidráulica que force a água a entrar na formação, e a água abaixo do revestimento poderá permanecer no furo.
A velocidade do revestimento no ponto mais profundo do furo é uma medida da transmissividade remanescente no furo aberto. Portanto, independentemente do comprimento do furo que ainda esteja aberto, a transmissividade do furo abaixo do revestimento é medida pela velocidade do revestimento.
Dada uma transmissividade suficientemente baixa, não há motivo para preocupação quanto a um vazamento significativo pelo furo após o revestimento ser vedado e não haver mais sobrepressão no furo que permanece aberto. Qual é essa transmissividade suficientemente baixa?
Considerando um furo aberto abaixo do revestimento, é necessário que haja um gradiente vertical na formação ao longo desse intervalo para que ocorra qualquer fluxo para fora do furo; e o pior cenário seria que metade da transmissividade restante estivesse a uma cota mais elevada do que a outra metade da transmissividade restante. Isso está relacionado ao fato de que, se não houver influxo, não pode haver efluxo; e o influxo é igual ao efluxo em um volume fechado.

Infelizmente, a distribuição do nível d’água no poço não é conhecida, portanto, o gradiente no trecho restante do poço a céu aberto também não é conhecido. Portanto, qualquer avaliação de que a velocidade seja suficientemente baixa deve basear-se na compreensão geral da situação hidrológica local. No entanto, há algumas suposições razoavelmente seguras:

Se toda a transmissividade remanescente no poço abaixo do revestimento estiver concentrada em uma única zona com carga vertical uniforme, não haverá zona de origem capaz de expulsar a água dessa zona remanescente. Portanto, o poço estará suficientemente vedado para sempre.
Se o fluxo que sai da parte não vedada do poço não fosse maior do que o volume restante do poço aberto, isso não seria diferente de empurrar o revestimento até o fundo do poço. O tempo durante o qual esse fluxo pode ocorrer não é motivo de preocupação. Esse tempo é calculado a seguir.
Após esse período de escoamento, o escoamento subsequente seria motivo de preocupação caso a zona de entrada estivesse contaminada e a zona de saída não estivesse.
A vazão que sai do poço abaixo do revestimento está diretamente relacionada à razão entre a diferença de altura manométrica natural naquela parte aberta do poço e a altura manométrica durante a instalação do revestimento. Sabemos qual é a vazão durante a instalação. A vazão de saída pode ser estimada com base em qualquer diferença de altura manométrica assumida no intervalo não vedado.
A menos que o intervalo não vedado se estenda por dois aquitardos, é provável que a diferença de carga no intervalo abaixo do revestimento seja relativamente pequena.

As generalizações acima permitem estimar a vazão de saída do intervalo abaixo do revestimento.

Ao realizar um perfil típico de condutividade hidráulica de um poço, geralmente interrompemos a medição quando a velocidade do revestimento cai para menos de 0,001 pés/seg, ou 0,06 pés/min (um valor mais alto para poços menores). Isso significa que o cabo/revestimento está avançando no furo a uma velocidade duas vezes maior, ou seja, 1,5″/min. Para um furo nominal de 5 polegadas, isso equivale a cerca de 0,06 galões/minuto com nossa altura manométrica típica de 15 a 20 pés. Isso corresponde a uma transmissividade remanescente no furo de aproximadamente 0,02 cm²/s. Se 20 pés do poço estiverem abertos abaixo do revestimento nesse momento, podemos estimar o tempo que levaria para esvaziar esse volume de água no poço abaixo do revestimento para a formação, supondo uma diferença de altura no poço abaixo do revestimento. Supondo uma diferença de carga de 0,5 pés no intervalo de 20 pés, levaria 18 dias para que esse volume de 20 pés do furo fosse deslocado para a formação. Esse resultado corresponde ao pior cenário, no qual metade da transmissividade seria de influxo e a outra metade, de efluxo do furo. Se o furo aberto for mais longo para a mesma velocidade final, o tempo será proporcionalmente maior.

Se a diferença de carga for maior ou a velocidade for mais alta, o tempo é proporcionalmente menor. Na maioria dos casos, o vazão máxima que sai do furo é muito inferior a 1% da vazão com o furo aberto. A principal razão é que o revestimento veda as zonas mais permeáveis e, normalmente, reduz drasticamente a diferença de carga vertical no furo aberto restante. O limite de instalação para a criação de perfis fica, geralmente, bem abaixo do limite para a instalação temporária de um revestimento cego.

O tempo recomendado para a instalação

Nossa experiência com mapeamento de condutividade mostra que a maioria dos orifícios fica bem vedada em menos de ~2 horas após a instalação do revestimento em branco. Se houver uma zona de fluxo rápido próximo ao fundo do poço, o processo pode ser concluído em muito menos tempo. Se o poço apresentar uma transmissividade total muito baixa e a maior parte dela estiver concentrada na parte inferior do poço, pode ser prático prolongar a instalação por mais de 2 horas. A velocidade recomendada para a instalação do cabo deixará uma zona transmissiva abaixo do revestimento de aproximadamente 0,2^cm²/s. O momento sugerido para encerrar a instalação é quando o cabo/revestimento estiver se movendo para dentro do poço com uma velocidade menor ou igual a:

Velocidade mínima da corda/forro = 20 polegadas/min. x (dH/15′) x (3″/r)^²

Onde dH é a altura manométrica de impulsão, expressa em pés (normalmente a profundidade até o lençol freático ou menos de 20 pés), e r é o raio do furo. Para um furo de 6″ de diâmetro e 15 pés de altura manométrica de impulsão, o limite de velocidade do cabo seria de 20 polegadas/minuto. Para uma altura de impulsão de 15 pés, isso geralmente significa uma instalação de cerca de 2 horas ou menos. Isso deixa uma transmissividade residual abaixo do revestimento de 0,2^cm²/s.

A velocidade é melhor medida com uma tensão de cerca de 5 lb na corda. Esse limite é independente do comprimento do furo. Se a cabeça de perfuração tiver apenas 5 pés no furo de 6″, o limite seria reduzido para ~7″/min. Obviamente, é mais rápido usar uma cabeça de perfuração com mais de 5 pés. Felizmente, a velocidade limite pode ser obtida de forma muito abrupta quando o revestimento passa pelo último trecho principal do fluxo.

Se uma menor transmissividade for necessária por algum motivo específico (por exemplo, 0,1 em vez de 0,2^cm²/s), a velocidade mínima pode ser reduzida proporcionalmente. Isso prolongará a instalação e também a remoção.

Se o revestimento for permanecer no local por apenas algumas semanas, não é necessário vedar o orifício tanto quanto seria necessário para períodos mais longos. A velocidade da corda de amarração pode ser determinada marcando-a a vinte polegadas do topo do revestimento e medindo o tempo que a marca leva para atingir o revestimento. Se levar cerca de 1 minuto, é hora de considerar amarrar a corda ao revestimento. Muitas vezes, é útil instalar o revestimento até pelo menos metade de seu comprimento, de modo que apenas a corda permaneça fora do furo. Mas isso é uma conveniência, não uma necessidade.

Uma consideração prática importante é que o tempo necessário para remover o revestimento é semelhante ao tempo que leva para instalá-lo. Se se atingir uma velocidade muito baixa e, em seguida, encher o revestimento sem prendê-lo a uma âncora na cabeça do poço para impedir sua descida, o revestimento continuará a descer pelo poço até que a pressão residual no revestimento se esgote. Isso apresenta duas desvantagens: não haver pressão residual suficiente em todo o revestimento para garantir uma boa vedação e o fato de que a remoção do revestimento por inversão pode levar muito tempo. Recomenda-se enfaticamente que não se permita que o revestimento continue descendo até que a pressão residual tenha se esgotado, sem reabastecê-lo.

A instalação e a remoção do revestimento devem ser realizadas com um bom conhecimento do procedimento para ambas as etapas. Esse procedimento
está disponível na Solinst Flute no site [email protected] ou pelo telefone +1 (505)-852-0128.

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