Способ отбора проб воды из наблюдательной скважины

 

Изобретение относится к гидрогеологии , гидротехнике и позволяет повысить достоверность пробы, отбираемой с исследуемого участка скважины с устойчивыми трещиноватыми стенками. Определяют проницаемость водовмещающих пород, например, гидродинамическим способом в полевых условиях . Выполняют водосборные элементы пробоотборника из материала с тождественной проницаемостью, благодаря чему в исследуемом участке стенки скважины 1 устанавливается гидродинамическая система, единая с системой интервала водоносного пласта. Далее производят фотографирование исследуемого участка скважины 1 и на основании его результатов выполняют водоприемные отверстия 20 пробоотборника в соответствии с расположением трещин на стенках исследуемого участка. Затем пробоотборник опускают в скважину на уровень водоносного горизонта и совмещают его отверстия 20 с указанными трещинами. Подают сжатый воздух от пневмосистемы 5, обеспечивая прилегание пробоотборника к стенкам скважины, осуществляют отбор пробы через отверстия 20 и поднимают его на поверхность. 3 ил. (О (Л Н 13 1Я IS IS С, П

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Е 21 В 49 08

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

9 !9 !9 /9

29

Фиг!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4151637/22-03 (22) 26.11.86 (46) 23.07.88. Бюл. № 27 (71) Челябинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии

«Водгео» (72) P. М. Тимеркаев, В. А. Тимеркаева и P. Т. Чернышева (53) 622.243.68 (088.8) (56) Авторское свидетельство, СССР № 1008434, кл. Е 21 В 49/08, 1982, Авторское свидетельство СССР № 1191569, кл. Е 21 В 49/08, 1984. (54) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ ИЗ

НАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к гидрогеологии, гидротехнике и позволяет повысить достоверность пробы, отбираемой с исследуемого участка скважины с устойчивыми трещиноватыми стенками. Определяют прони„„SU„„1411447 А 1 цаемость водовмещающих пород, например, гидродинамическим способом в полевых условиях. Выполняют водосборные элементы пробоотборника из материала с тождественной проницаемостью, благодаря чему в исследуемом участке стенки скважины 1 устанавливается гидродинамическая система, единая с системой интервала водоносного пласта. Далее производят фотографирование исследуемого участка скважины 1 и на основании его результатов выполняют водоприемные отверстия 20 пробоотборника в соответствии с расположением трещин на стенках исследуемого участка. Затем пробоотборник опускают в скважину на уровень водоносного горизонта и совмещают его отверстия 20 с указанными трещинами. Подают сжатый воздух от пневмосистемы 5, обеспечивая прилегание пробоотборника к стенкам скважины, осуществляют отбор пробы через отверстия 20 и поднимают его на поверхность. 3 ил.

)9," /9

1411447

Изобретение относится к гидрогеологии, гидротехнике, а именно к опробованию подземных вод, и может быть использовано для контроля миграции стратифицированных загрязняющих ингредиентов из накопителей промстоков в водоносные пласты, водовмешающие отложения которых представлены трещиноватыми скальными и полускальными породами, образующими прочностенные скважины с необваливающимися после бурения стенками.

Целью изобретения является повышение достоверности пробы, отбираемой с исследуемого участка скважины с устойчивыми трешиноватыми стенками.

На фиг. 1 представлена наблюдательная скважина с опущенной в нее секцией пробоотборника, вертикальный разрез; на фиг. 2 — сквозной впускной канал иробоотборника, разрез; на фиг. 3 фрагмент боковой поверхности степки наружной эластичной камеры пробоотбориика.

Пробоотборник, предназначенный для отбора проб по данному способу из ограниченного участка скважины 1 с необваливающимися стенками, содержит наружную

П-образную пустотелую круглого сечения эластичную камеру 2 и расположеиньц в ней жесткий пустотелый (наиример, из KBIIролактама) цилиндр 3, соосио расположенные внутренние пустотелые эластичные с радиальным удлинением камеры 4 вытеснения пробы (количество их определяется числом изучаемых ограниченных участков стен-! ! ки скважины), при этом камеры 2 и 4 сообщены с пневмосистемой 5 малого диаметра, и снабженный односторонними клапанами 6 с перфрированиыми отрезками 7 вакуумный шланг 8, размещенный между стенками камеры 4 и цилиндра 3, выше которых расположены ограничительные круги 9, размещенные иад и под эластичной камерой 10 пневмопробки 11, подсоединенной к иневмосистеме 5 вакуумным шлангом 12, а камеры 2 и 4 — — шлангами !3 !7, на которых установлены затворы !8 и !9. Цилиндр 3 и надетая.на него наружная камера 2 выполнены секционными для наращивания их ио мере опускания в скважину 1. Каждая секция камеры 2 обеспечивается соединительными муфтами с вакуумными шлангами (не показаны) .

Боковые стенки камеры 2 выполнены перфорированными и отверстия 20 ее образукгг сквозные виускиые каналы 21, состоящие из сетки 22, полых шпеньков 23, вакуумного шланга 24 (с некоторым запасом, не препятствующим раздутию камеры 2 при подаче сжатого воздуха), а фигурные отверстия 25 с потайными, каналами 26 выполнены в цилиндре 3. Внутренние камеры 4 закреплены в цилиндре 3 с помощью клапана 27, состоящего из двух конусов, соединенных один с другим усеченными вершинами, ири этом

30 один из них цельнолитой, а другой без основания и пустотелый. На боковых поверхностях стенок камеры 2, цилиндра 3 на основании фотокаротажа скважины 1 выполнены водоприемные отверстия 20 и 25, расположение которых соответствует расположению трещин опробуемого участка стенки скважины 1. Идентично этим отверстиям расположены клапаны 27 камер 4. При этом гидравлическое сопротивление канала 21 подбирается и регулируется таким образом, чтобы оно совпадало с гидравлическим сопротивлением водовме цаюгцих пород. Гидравлическое сопротивление сетки 22 регулируется за счет изменения частоты ее ячеек, а гидравлическое сопротивление канала 21 регулируется за счет обработки внутренней поверхности составляющих его элементов.

При бурении скважины слабые, неустойчивые породы закрепляют оосадной трубой 28 и изолируют тампоном 29.

Пробоотборник снабжен для подъема отобранной пробы на дневную поверхность системой, состоящей из камер 4 и шланга 8, IIpH этом гидравлическое сопротивление последнего (включая перфорации 7 клапана 6) в 2 — 2,5 раза ниже, чем гидравлическое сопротивление канала 21.

Способ отбора пробы воды из наблюдательной скважины включает определение характеристики проницаемости водовмешаюших пород, выполнение водосборных элементов пробоотбориика из материала с тождественной характеристикой проницаемости, проведение фотогра фи ров а ни я исследуемого участка скважины, выполнение водоприемных отверстий на боковой поверхности проооотбориика в соответствии с расположечием трещин на стенках скважины, опускание иробоотборника на уровень водоносного горизонта, совмещение водоприемных отверстий с указаннь.ми трещинами, увеличение об ьема (раздувание) пробоотборника до поджатия к стенкам скважины, отбор пробы и поднятие ее на поверхность.

Способ реализуется с помощью устройства следующим образом.

Для выявления миграции загрязняющих ингредиентов и изучения их стратификации в водоносных пластах вблизи накопителя промстоков производят бурение скважины 1 диаметром 75 350 мм II зависимости от горнотсхнических условий и l,ëóáèíû, обусловленной уровнем залегания водоносного пласта. Верхнюю часть скважины 1, пересекающую слаоые породы (фиг. 1), обсаживают трубой 28 из полимерного материала и изолируют тампоном 29, например, из керамзитовой глины, обладающей термоизоляционными свойствами и низкой водопроводимостью. Определяют характеристики проницаемости (гидравлическое сопротивление водовмещаюших пород), например гидродинамическим способом в полевых ус1411447

40

Формула изобретения

55 ловиях. Производят фотокаротаж скважины

1 и на основании его результатов выносят проекции трещин на поверхности камер 2 и 4 и цилиндра 3 в пределах исследуемого участка, выполняют отверстия 20 и 25, каналы 21, клапана 27 и наклеивают сетку 22.

Произодят сборку пробоотборника и опускают его в скважину 1, соблюдая ориентацию по специальным меткам на устье скважины 1 и пробоотборнике, до совмещения водоприемных отверстий 20 с трещинами на исследуемом участке стенки скважины. После этого подают сжатый воздух от пневмосистемы 5 по шлангу 13 в наружную камеру 2 и раздувают его до поджатия к стенкам скважины 1 и цилиндра 3. Одновременно наружная эластичная камера 2 обсаживает скважину 1 и обеспечивает надежное отсечение остальных участков стенок скважины 1 от пробоотборника. Благодаря выполнению водоприемных элементов пробоотборника из материала с тождественной водовмещающим породам характеристикой проницаемости в исследуемом участке стенки скважины 1, устанавливается гидродинамическая система, единая с системой интервала водоносного пласта. Затем закрывают затвор 18, установленный на шланге 13, и прекращают подачу воздуха из пневмосистемы 5. После этого переключают пневмосистему 5 на подачу сжатого воздуха в пневмопробку 11, исключая тем самым доступ атмосферного воздуха в скважину 1 после полного раздутия камеры 10. Подачу воздуха прерывают и закрывают затвор 18 шланга 12. Затем последовательной подачей воздуха в секции камеры 4 (снизу вверх) производится удаление жидкости, набравшейся в цилиндре 3. При этом камеры 4 после полного раздутия полностью перекрывают перфорированные отрезки 7 шланга 8, который после этого подключается к пневмосистеме 5 для удаления оставшейся в нем жидкости и воздуха. Затем затвором 18 шланг 8 перекрывается.

Для отбора пробы из интервала водоносного пласта, например, и из участка стенки, обращенной к ореолу распространения загрязнителей, скважины 1 выпускают воздух из секции камеры 4 по шлангу 16 и соответствующий затвор 19. После этого последний перекрывают. Вода из исследуемого участка стенки скважины по каналам 21, отверстиям 25 и потайным каналам 26, открывшимся после стравливания воздуха из секции камеры 4, заполняет цилиндр 3 в отрезке интервала и поступает в шланг 8 через перфорацию 7. Открыв соответствующий затвор 18, по шлангу 16 из пневмосистемы 5 в секцию камеры 4 нагнетают сжатый воздух, который раздувает данную эластичную секцию камеры 4, при этом вода частично до перекрытия одновременно раздувающимся клапаном 27 отверстий 25, потайных каналов 26 вытесняется обратно в водоносный пласт, освбождая сетку 22 от осадившихся при впуске пластовой воды мелких твердых взвесей, а основная масса отбираемой воды, благодаря наличию вакуума в шланге 8 и минимальному гидравлическому сопротивлению перфорации 7 и односторонних клапанов 6 и собственно шланга 8, вытесняется по последнему на дневную поверхность. На этом отбор пробы с отдельного участка стенки скважины закончен.

При глубоком залегании подземных вод описанные в рассмотренном выше примере операции повторяются до создания в шланге 8 соответствующего столба жидкости, который изольется на дневной поверхности в водоприемный сосуд. Наличие односторонних клапанов в шланге 8 исключает стекание отбираемой жидкости вниз.

Для изучения стратификации загрязняющих ингредиентов производится раздельный отбор проб по вертикали из интересующих участков стенки скважины.

Пробоотборник остается в скважине 1 постоянно и используется для проведения периодического гидрохимического контроля изменения санитарного состояния подземных вод. Предлагаемое устройство исключает влияние внешних факторов (атмосферного воздуха, температуры, материала обсадной колонны и пробоотборника), вызывающих смещение физико-химического и газового равновесия в водоносном пласте до проведения гидрохимического опробования. а в процессе опробования за счет герметичности камер 4 не происходит аэрирование отбираемой пробы и, соответственно, не окисляются слабоосновные соединения, железо, марганец и т. д, а также исключается влияние кольматажа водоприе IHIlx элементов пробоотборника на качество отбираемой пробы.

Способ отбора проб воды из наблюдательной скважины, включающий определение проницаемости водормещающих пород, выполнение водосборных элементов пробоотборника из материала с тождественной им проницаемостью, опускание пробоотборника на урОвень водоносного горизонта с последующим отбором пробы через водоприемные отверстия пробоотборника и поднятием его на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности пробы, отбираемой с исследуемого участка скважины с устойчивыми трещиноватымн стенками, перед опусканием пробоотборника производят фотографирование исследуемого участка скважины, затем выполняют водоприемные отверстия пробоотборника в соответствии с расположением трещин на стенках исследуемого участка, а после опускания пробо1411447

27

Фиг. Z

Составитель Е. Самойленко

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор И. Муски

Заказ 3629/29 Тираж 531 Подписное

ВНИИ!1!1 Государственного комитета СССР по делам изобретений и откры гни

113035, Москва, )К- 35, Ра1шская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 отборника в скважину, совмещают его водоприемные отверстия с указанными трещинами и обеспечивают прилегание пробоотборника к стенкам скважины.