Способ отбора проб воды из наблюдательной скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК141144 19) 21 В 49 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Всесоюзного натитута водоснаб технических со- гидрогеологии имеркае огеолоть дос- следуеми тре- прони 9 9 9 5 О) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ВОДНАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ СКВАЖИНЬ(57) Изобретение относится к гидргии, гидротехнике и позволяет повыситоверность пробы, отбираемой с исмого участка скважины с устойчивыщиноватыми стенками. Определяют 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 водо- приемные отверстия 20 пробоотборника в соответствии с распопожением 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.9,5 945 50 55 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 трешицоватыми скальными и полускальными породами, образуюгцими прочностецные скважины с необваливаюгцимися 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 пробоотборника, разрез; ца фиг. 3 фрагмент боковой поверхности степки наружной эластичной камеры пробоотборцика.Пробоотборцик, предназначенный дляотбора проб по данному способу из ограниченного участка скважины 1 с цеобваливающимися стенками, содержит наружную П-образную пустотелую круглого сечения эластичную камеру 2 и расположеццьц в ней жесткий пустотелый (например, из кацролактама) цилиндр 3, соосцо расположенные внутренние пустотелые эластичные с радиальным удлинением камеры 4 вытеснения пробы (количество их определяется числом изучаемых ограниченных участков стецки скважины), при этом камеры 2 и 4 сообщены с пцевмосистемой 5 малого диаметра, и снабженный односторонними клапанами 6 с перфрированцыми отрезками 7 вакуум.ный шланг 8, размещенный между стенками камеры 4 и цилиндра 3, выше которых расположены ограничительные круги 9, раз.мещенцые цад и под эластичной камерой 10 пневмопробки 11, подсоединенной к пцевмосистеме 5 вакуумным шлангом 12, а камеры 2 и 4 -- шлангами 3 7, на которых установлены затворы 8 и 9. Цилиндр 3 и надетая ца него наружная камера 2 выполнены секционными для наращивания их по мере опускания в скважину 1. Каждая секция камеры 2 обеспечивается соединительными муфтами с вакуумными шлангами (не показаны).Боковыс стенки камеры 2 выполнены перфорированными и отверстия 20 ее образукгг сквозные впускцые 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, цри этом 5 10 15 20 25 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 оцо совпадало с гидравлическим сопротивлением водовмецаюгцих 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 обсадной трубой 28 и и зол и руют та м ионом 29.Пробоотборник снабжен для подъема отобранной пробы на дневную поверхность системой, состоящей из камер 4 и шланга 8, при 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 водовмегцаюших порол, выпал ение водосборных элементов пробоотборцика из материала с тождественной характеристикой проницаемости, проведение фотографирования исследуемого участка скважины, выполнение водоприемцых отверстий на боковой поверхности пробоотборцика в соответствии с расположечием трещин на стенках скважины, опускание пробоотборника 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 следуюгцим образом.Для выявления миграции загрязняющих ингредиентов и изучения их стратификации в водоносных пластах вблизи накопителя промстоков производят бурение скважиць 1 1 диаметром 75 350 мм в зависимости от горнотсхнических условий и глубины, 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 водо- проводимостью. Определяют характеристики проницаемости (гидравлическое сопротивление водовмещаюших пород), например гидродицамическим способом в полевых ус141144 5 10 15 20 25 30 35 40 формула изобретения 45 50 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 водовмещаюгцим 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 раздуваюгцимся 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 интересуюших 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 1 атмосферного воздуха, температуры, материала обсадной колонны и пробоотборника), вызывавших смещение физико-химического и газового равновесия в водоносном пласте до проведения гидрохимического опробования, а в процессе опробования за счет герметичности камер 4 не происходит аэрироваие отбираемой пробы и, соответственно, не окисляются слабоосновные соединения, железо, марганец и т. д., а также исключается влияние кольматажа водоприемных элементов пробоотборника на качество отбираемой пробы. Способ отбора проб воды из наблюдательной скважины, включающий определение проницаемости водормегцающих 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 трешиноватымн 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 нами и обеспечивают прилегание пробоотборника к стенкам скважины,отборника в скважину, совмещают его водоприемные отверстия с указанными трещи 22 г г Фиг. 22. Самос Составитель ГТехред И. ВерТираж 531митета СССРЖ. 35, Райшское прсдприят о дел ская ие, г. Редактор Г. ВолковаЗаказ 3629/29ВНИИ 11 Государственного ко113035, МоскваПроизводственно-полиграфии йленкоКорректор И.МускиПодписноем изобретений и открьггииаб д 45Ужгород, Ул. Проектная, 4