Важность технологии ГНБ

Важность технологии ГНБ

Важность технологии ГНБ при выполнении водозаборных скважин несомненна. Горизонтальная конфигурация кажется привлекательной для коррекции, когда интересующая нас область довольно велика, и горизонтальная скважина потенциально более эффективна, чем вертикальный колодец. Технология может также иметь преимущества там, где объект проходит под крупными зданиями, и в других случаях его было бы затруднительно пройти вертикальным бурением.

С конца 80-х горизонтальные колодцы строились для воздушного барботажа, вентиляционных труб, обезвоживания грунта. Первые прокладки таких колодцев как в насыщенных так и в ненасыщенных осадочных породах показали ошеломляющие результаты. К сожалению, результаты исследований установки в полевых условиях недостаточны, поэтому дизайн должен выполняться методом проб и ошибок, либо компьютерным моделированием, которое пока не утверждено.
Полевые исследования находились на стадии разработки для определения поведения гидравлики в обезвоживании грунтов скважины в мелких, песчаных водоносных слоях.

Полевые исследования

Горизонтальный колодец был построен в неограниченном водоносном пласте, состоящем из многофракционного песка. Ствол скважины говорит о том, что водоносный слой простирается на глубину от 20 до 30 футов под поверхностью.

Поверхность земли над колодцем имеет тонкую торфяную прокладку прямо под поверхностью. Было отмечено, что уровень подземных вод колеблется между 18 дюймами и 3 футами под поверхностью земли.

Как показано на рис.1, горизональная секция скважины была установлена на глубине 12 футов от поверхности земли. Обозреваемая секция 75 футов длиной, состоит из длинного изогнутого проволочного сита. Поливинилхлоридная труба с каждого края сита в сумме составляет 130 футов, что обеспечивает доступ к сетчатой секции из 2х пунктов от поверхности земли.

Буровая скважина была пробурена под углом наклона 1:3,5, выравнивая на расстоянии 75 футов на необходимой глубине 12 футов от поверхности земли, а затем уклон принимает вертикальное направление двигаясь к выходу из грунта.

Первоначальный путь буровой скважины был проложен винторулевой головкой бура диаметром 4 дюйма. Управление выполнялось путем контролирования позиций вращения буровой головки в форме “утки”. Траковая система перемещения , которая содержит приемник, использовалась для определения приблизительного местонахождения и глубины зонда в буровой головке позволяя оператору управлять ею на протяжении всего запланированного участки бурения.
Как только буровая головка появилась на поверхности, комплект из 2х риммеров был прикреплен к штангам. Было выполнено проталкивание для расширения скважины до диаметра 14 дюймов.

Для того, чтобы обезопасить горизонтальную скважину от засорения был использован специальный закрепитель стенок скважины для протаскивания инструмента по длине проходки. Инструмент для бурения горизонтальных скважин был помещен в 8-ми дюймовую полиэтиленовую обсадную трубу, присоединенный к последнему риммеру. Таким образом путем такого протаскивания было выполнено расширение стенок скважины от входа до выхода. Наконец, обсадная труба вынимается и завершается процесс бурения горизонтальной скважины. Через скважину пропускают воду для того, чтобы разбавить буровой раствор и помочь в обрушении образований вокруг скважины.

Гидравлические тестирования

Для того, чтобы добиться трех размерного распределения давления вокруг горизонтальной скважины во время экскавации грунтовых вод, методом прямого проталкивания была установлена сеть станций мониторинга состоящая из 18 многоуровневневых узлов пьезометра. Временная обсадная труба была установлена на максимально необходимую глубину. Узел пьезометра размещается в обсадной трубе, а затем вытягивается, позволяя образованию обрушиться вокруг узла пьезометра. Продолжая бурение скважины, была откачана вода от каждого пьезометра для создания естественного пласта песка вокруг каждого грохота.

Узел пьезометра был расположен вдоль скважинного фильтра и вокруг двух кросс-секций перпендикулярно скважинному фильтру. Каждый пьезометр был установлен для того, чтобы осуществлять мониторинг одинаковых 5 вертикалей, расположенных равномерно по всей глубине водоносного слоя. Уровни воды определялись начиная от этих узлов пьезометров до и во время накачивания воды.

Отдельное тестирование накачки было выполнено для каждого узда пьезометра в сети станции мониторинга. Каждый тест по времени занимал 40 минут для определения начальных переходных характеристик водоносного слоя. Необходимо было делать каждый раз 40 минутный перерыв между каждым из выполняемых тестов. Один узел пьезометров тестировался на трех последовательных циклах накачивания и регенерирования, а общий уровень горизонта попуска воды не особо отличался в каждом из проведенных тестирований, включая то, что эта сложная методология тестирования насоса – наиболее доступный подход для выявления пространственных координат.

Результаты

Из понижения уровня вод согласно результатам испытания видно, что водоносный пласт быстро реагирует по всей своей глубине. Даже на поверхности понижение уровня вод значительное. Для данной области горизонтальная скважина может быть очень эффективной для собирания грунтовых вод по всей глубине пласта.

Понижение уровня грунтовых вод в пределах поперечного сечения водоносного пласта, расположенного в центре скважинного фильтра показало быстрое реагирование вокруг скважины, включая даже глубокие части колодца. При каждом тесте грунтовые воды извлекались из горизонтального колодца центробежными насосами, работающими при 15 галл/мин. Впускное устройство насоса было расположено в западном конце скважинного фильтра.

Были проведены переходные измерения уровня воды, когда было подсоединено по одной деке измерителя уровня воды к каждому пьезометру. Измерения были дублированы для нескольких групп пьезометров и их можно воспроизвести в любое время. Совсем другой эффект понижения уровня грунтовых вод был обнаружен в поперечном сечении западного края скважины. Величина понижения уровня грунтовой воды меньше по всей площади поперечного сечения, а понижение уровня прослеживается в верхних слоях водоносного пласта.

Таким образом, уровень снижения грунтовых вод может варьироваться по длине скважинного фильтра. Одним из возможных объяснений такого явления могут служить колебания объема воды в водоносном пласте. В центре скважины объем воды либо самая маленькая площадь, в то время как на концах скважины вода может поставляться в колодец полу циркулярной емкости. Если объем жидкости, поставляемой водоносным пластом в скважину, постоянный, то понижение уровня грунтовых вод в центре скважины будет самым большим.

Предварительные результаты тестирования горизонтальной выемки грунтовой воды из скважины подтверждают эффект понижения грунтовых вод, благодаря тому, что водоотлив присутствует по всей длине водоносного пласта, а водоносный пласт не одинаковый по всей длине скважинного фильтра горизонтального колодца.

Будущая работа

Будущие тестирования должны проводиться для лучшего понимания гидравлики потока грунтовых вод в горизонтальной скважине. Расходометр и датчики давления, размещенные внутри скважин будут использоваться для анализа потока по всей длине скважинного фильтра. Пьезометры для уровня грунтовых вод будет установлен для наблюдения за реальной реакцией уровня подземных вод на водоотлив. Будет также определяться максимальная скорость нагнетания в горизонтальной скважине.
Кроме того, вертикальная скважина будет выполнена и протестирована для сравнения реакции водоносного пласта и определения базы для сравнения оценки производительности горизонтальной скважины.

Наконец, данные после проведенных полевых исследований будут сравнены с результатами из трех размерной непредельной модели потока.

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

Заполните необходимые поля в приведенной ниже форме и нажмите кнопку "Отправить". Мы свяжемся с вами удобным для вас способом, в удобное для вас время.

* Поля, обязательные для заполнения