Hur djupt ska ett flöjtfoderrör monteras?

Installationsdjup för blank liner – PDF

Syfte

I denna artikel beskrivs skälen till att installera blindfoder till ett djup som är mindre än borrhålets fulla djup för att uppnå en effektiv tätning. Den tid som krävs för att installera ett blindfoder beror i hög grad på fördelningen av permeabiliteten i borrhålet. Det tar mindre än två timmar att effektivt täta de flesta hål och foderröret behöver inte nödvändigtvis befinna sig nära borrhålets botten när en tillräcklig tätning av borrhålet har uppnåtts.

Bakgrund

A Solinst Flute Blank Liner är relativt enkel att installera och kräver mycket lite extrautrustning. En installationsguide finns tillgänglig på DVD för dem som vill installera sina egna foder och ta bort dem vid behov. Blanklinern installeras genom en process som kallas eversion (motsatsen till inversion) och när linern förs ned i hålet tränger den undan vattnet från borrhålet. Vattnet trängs undan in i alla tillgängliga flödesvägar in i formationen. Allteftersom linern sänks ner tätar den flödesvägarna uppifrån och ner, och i takt med att varje flödesväg tätas av linern minskar borrhålets återstående transmissivitet. Därför är linerns initialhastighet ned i hålet relativt hög och beror på hålets totala transmissivitet samt överskottstrycket i linern. Allteftersom foderröret sänks minskar permeabiliteten och därmed minskar installationshastigheten för foderröret. Så småningom blir foderrörets sänkningshastighet antingen så långsam att ingen ytterligare installation kan genomföras inom en rimlig tidsram, eller så når foderröret botten av hålet. I många fall når foderröret inte botten av hålet.

Närbild av en Solinst modell 405-linje som är upprullad på ett tekniskt utrullningssystem vid en fältövervakningsstation

Solinst Flute Blank Liner på transportrullar

Få offert

De praktiska begränsningarna vid installation av foder

Om foderrörets nedföring täcker den lägsta flödesvägen i borrhålet och permeabiliteten i den återstående delen av borrhålet är noll, sjunker hastigheten i foderröret till noll, och det finns uppenbarligen inget behov av att föra in det ytterligare i borrhålet.

I själva verket sjunker foderhastigheten till en mycket låg, men inte noll, hastighet efter att den sista betydande flödesvägen har tätats. Foderhastigheten är ett mått på flödet ut ur hålet nedanför fodret. Flödeshastigheten, Q, är helt enkelt hålets tvärsnitt multiplicerat med hastigheten. Transmissiviteten för den återstående delen av hålet är T = dz C = Q ln(_r/r0)/(2 π dH), där dz är det öppna hålets längd, C är konduktiviteten, Q är flödeshastigheten som bestäms utifrån fodrets hastighet och hålets tvärsnitt,_r/r0 är av storleksordningen 1000, och dH är det drivande överskottstrycket i fodret. Det faktum att fodrets sänkning är en flödesmätning från vilken T kan beräknas används i en annan Solinst Flute-metod för att mäta hela transmissivitetsfördelningen i borrhålet. (Den mätningen utförs dock endast med specialutrustning och av personal från Solinst Flute).

Hur lång tid tar det att uppnå en hastighet i foderröret som är så låg att resten av hålet har en försumbar ledningsförmåga? Eller: hur låg måste hastigheten vara för att anses tillräckligt låg? Svaret beror till viss del på situationen och den tidsperiod under vilken foderröret ska täta hålet. Det finns dock några betryggande fakta:

Foderröret pressar in vatten i formationen. Detta är en nödvändig del av installationen av foderröret. Att pressa in högst en hålvolym vatten i formationen utgör normalt sett inget problem om hålet därefter tätas ordentligt. Om foderröret inte når ner till botten av hålet blir den vattenmängd som pressas in i formationen mindre än en hålvolym.
Foderröret drivs av det överskjutande trycket inuti foderröret. Om foderröret är fäst vid en förankringspunkt som förhindrar att det sjunker ytterligare, finns det i praktiken inget drivtryck som tvingar vattnet in i formationen, och vattnet under foderröret kan då stanna kvar i borrhålet.
Foderhastigheten vid borrhålets djupaste punkt är ett mått på den återstående permeabiliteten i det öppna borrhålet. Oavsett hur lång den del av borrhålet som fortfarande är öppen är, mäts därför permeabiliteten i borrhålet under fodret med hjälp av foderhastigheten.
Om permeabiliteten är tillräckligt låg behöver man inte oroa sig för något betydande flöde ut ur hålet efter att foderröret har förseglats och det inte längre förekommer något övertryck i den återstående öppna borrhålsdelen. Vad är då denna tillräckligt låga permeabilitet?
Om det finns ett öppet hål under foderröret måste det finnas en vertikal lutning i formationen över det intervallet för att något flöde ska kunna strömma ut ur hålet, och det värsta scenariot skulle vara att hälften av den återstående permeabiliteten befinner sig vid ett högre tryck än den andra hälften av den återstående permeabiliteten. Detta hänger samman med det faktum att om det inte finns något inflöde kan det inte heller finnas något utflöde; och inflödet är lika stort som utflödet i ett slutet utrymme.

Tyvärr är tryckfördelningen i borrhålet okänd, vilket innebär att lutningen i den återstående öppna delen av borrhålet inte är känd. Därför måste varje bedömning av om hastigheten är tillräckligt låg baseras på en allmän förståelse av den lokala hydrologiska situationen. Det finns dock några rimligt säkra antaganden:

Om all återstående permeabilitet i hålet under fodret finns i en zon med jämnt vertikalt tryck, finns det ingen källzon som kan driva ut vattnet ur den återstående zonen. Därför är hålet tillräckligt tätat för all framtid.
Om flödet från den otätade delen av hålet inte översteg den återstående volymen i det öppna hålet, skulle det inte skilja sig från att driva in foderröret ända ner till botten av hålet. Den tid under vilken ett sådant flöde kan uppstå är inte något problem. Den tiden beräknas nedan.
Efter den flödestiden skulle det efterföljande flödet utgöra ett problem om inflödesområdet var förorenat och utflödesområdet var oförorenat.
Flödeshastigheten ut ur hålet under foderröret står i direkt förhållande till förhållandet mellan den naturliga tryckskillnaden i den öppna delen av hålet och trycket under installationen av foderröret. Vi känner till flödeshastigheten under installationen. Utflödet kan beräknas utifrån vilken antagen tryckskillnad som helst i det otätade intervallet.
Om inte det oisolerade intervallet sträcker sig över två akvifärer är tryckskillnaden i intervallet under foderlagret sannolikt relativt liten.

Med hjälp av ovanstående generaliseringar kan man uppskatta flödeshastigheten ut ur intervallet under foderröret.

När vi utför en vanlig profilering av den hydrauliska konduktiviteten i ett borrhål avbryter vi vanligtvis mätningen när fodrets hastighet sjunker till under 0,001 ft/sek, eller 0,06 ft/min (ett högre värde för mindre hål). Det innebär att linan/fodret rör sig in i hålet med dubbla den hastigheten, det vill säga 1,5″/min. För ett nominellt 5-tums hål är det cirka 0,06 gal/min med vårt typiska drivtryck på 15–20 ft. Detta motsvarar en återstående transmissivitet i hålet på ~ 0,02 cm²/s. Om 20 ft av borrhålet är öppet nedanför foderröret vid den tidpunkten kan vi uppskatta hur lång tid det skulle ta att tömma den vattenvolymen i hålet nedanför foderröret ut i formationen, om vi antar en tryckskillnad i hålet nedanför foderröret. Med en antagen tryckskillnad på 0,5 ft i det 20 ft långa intervallet skulle det ta 18 dagar för den 20 ft långa hålvolymen att förskjutas ut i formationen. Det resultatet gäller för det värsta fallet där hälften av transmissiviteten utgjordes av inflöde och hälften av utflöde från hålet. Om det öppna hålet är längre vid samma sluthastighet blir tiden proportionellt längre.

Om tryckskillnaden är större eller hastigheten högre blir tiden proportionellt kortare. I de flesta fall är det maximala flödet ut ur hålet betydligt mindre än 1 % av flödet när hålet är öppet. Den främsta anledningen är att fodret tätar de mer genomsläppliga zonerna och vanligtvis drastiskt minskar den vertikala tryckskillnaden i det återstående öppna hålet. Gränsvärdet för installation vid profilering ligger i allmänhet långt under gränsvärdet för installation av ett tillfälligt blindfoder.

Rekommenderad installationstid

Vår erfarenhet av konduktivitetsmätningar visar att de flesta hålen är väl tätade inom mindre än cirka 2 timmar efter att foderröret har monterats. Om det finns ett område med stark strömning nära hålets botten kan arbetet utföras på betydligt kortare tid. Om hålet har en mycket låg total permeabilitet och merparten av denna finns i hålets nedre del, kan det vara lämpligt att fortsätta installationen i mer än 2 timmar. Den rekommenderade hastigheten för installationslinan ger en genomtränglig zon under fodret på cirka 0,2^cm²/s. Den föreslagna tidpunkten för att avsluta installationen är när linan/fodret rör sig in i hålet med en hastighet som är mindre än eller lika med:

Minsta hastighet för fästlinan/foderlinan = 20 tum/min. × (dH/15′) × (3″/r)^²

Där dH är drivhöjden uttryckt i fot (vanligtvis djupet till grundvattennivån eller mindre än 20 fot) och r är hålets radie. För ett hål med en diameter på 6 tum och en drivhöjd på 15 fot skulle gränsvärdet för fästlinans hastighet vara 20 tum/minut. För ett drivtryck på 15 fot innebär detta ofta en installationstid på cirka 2 timmar eller mindre. Detta ger en återstående transmissivitet under foderet på 0,2^cm²/s.

Hastigheten mäts bäst med en spänning på cirka 5 lb på förankringslinan. Detta gränsvärde är oberoende av hålets längd. Om drivhuvudet endast är 5 ft långt i det 6″ stora hålet, skulle gränsvärdet minska till ~7″/min. Det går uppenbarligen snabbare att använda ett drivhuvud som är längre än 5 ft. Lyckligtvis kan gränshastigheten uppnås mycket snabbt när fodret passerar den sista större flödesvägen.

Om en lägre transmittans krävs av någon särskild anledning (t.ex. 0,1 jämfört med 0,2^cm²/s), kan minimihastigheten minskas proportionellt. Detta förlänger både installationen och borttagningen.

Om fodret endast ska sitta kvar i några veckor är det inte nödvändigt att täta lika stor del av hålet som vid längre användningstider. Fästlinans hastighet kan bestämmas genom att man markerar fästlinan tjugo tum från höljets överkant och mäter tiden det tar för markeringen att nå höljet. Om det tar ungefär 1 minut är det dags att överväga att fästa förankringslinan och fodret. Det är ofta praktiskt att sänka ner fodret till minst halva dess längd så att endast förankringslinan förblir utanför hålet. Men det är en bekvämlighet, inte en nödvändighet.

En viktig praktisk aspekt är att den tid som krävs för att ta bort foderröret är ungefär densamma som den tid det tar att installera det. Om man når en mycket låg strömningshastighet och sedan fyller foderröret utan att fästa det vid ett förankringspunkt vid brunnshuvudet för att förhindra att det sjunker, kommer foderröret att fortsätta att röra sig nedåt i hålet tills det överskjutande trycket i foderröret har förbrukats. Detta medför två nackdelar: dels att det inte finns tillräckligt med överskottstryck i hela foderröret för att åstadkomma en god tätning, dels att det kan ta mycket lång tid att ta bort foderröret genom inversion. Det rekommenderas starkt att man inte låter foderröret glida nedåt tills överskottstrycket har avklingat utan att fylla på trycket i foderröret.

Montering och demontering av foder bör utföras med god kännedom om hur båda förfarandena går till. Denna
beskrivning finns tillgänglig hos Solinst Flute på [email protected] eller genom att ringa +1 (505)-852-0128.

Relaterade produkter

solinst modell 703 waterloo emitter bioremedieringsenhet

Förbättrad bioremediering

Waterloo Emitter Waterloo Emitter™är en enkel och billig anordning avsedd för bioremediering av förorenat grundvatten. Den gör det möjligt för syre eller andra ämnen att diffundera genom silikon- eller LDPE-slangar på ett kontrollerat och enhetligt sätt. Idealisk för aerobisk bioremediering av MTBE och BTEX, med minimalt underhållsbehov.

Waterloo Emitter