Приложение 4 (рекомендуемое). Метод нагнетания воздуха в скважины

Приложение 4
Рекомендуемое

Метод нагнетания воздуха в скважины

1. Условия проведения испытания

1.1. Испытание методом нагнетания воздуха следует производить по технологической схеме:

кустовой - в сложных гидрогеологических условиях; для ответственных объектов при необходимости получения данных высокой точности;

одиночной - в простых гидрогеологических условиях; на ранних стадиях изысканий.

1.2. Местоположение пунктов испытаний, количество нагнетаний, расположение наблюдательных скважин (пьезометров) и интервалы скважин для испытаний надлежит определять проектом производства работ.

1.3. При кустовой схеме испытания наблюдательные пьезометры необходимо располагать на расстоянии от центральной скважины:

первый пьезометр - не менее 1,0 м;

последний пьезометр - не более 8,0 м.

1.4. Нагнетание воздуха для определения проницаемости грунта следует проводить с постоянной величиной расхода или с постоянной величиной давления, в зависимости от принятой расчетной схемы.

1.5. Нагнетание воздуха необходимо проводить в пусковой интервал скважины, изолированный сверху и снизу от остальной части ствола уплотнительными устройствами. Длину пусковых интервалов следует принимать в зависимости от расчетной схемы с учетом литологического состава грунтов, их фильтрационной однородности и мощности отдельных прослоев, но не менее 1 м.

1.6. Уплотнительные устройства надлежит устанавливать:

по кустовой схеме испытания - от кровли пласта до верха рабочих частей центральной и наблюдательной скважин, от подошвы пласта до низа рабочих частей центральной и наблюдательной скважин;

по одиночной схеме сверху и снизу испытываемого интервала - длиной не менее 3 м.

При глубине расположения исследуемого слоя грунта менее 3 м от земной поверхности, длину уплотнительного устройства (сверху) следует принимать равной расстоянию от земной поверхности до верха рабочих частей пускового интервала и наблюдательных пьезометров.

При расположении в одном наблюдательной скважине нескольких ярусных пьезометров длину уплотнительного устройства между ними следует принимать не менее 1 м.

1.7. Скважины для проведения испытания надлежит бурить способами, исключающими глинизацию и кольматацию стенок. Способы бурения с промывкой водой допускаются только в неразмываемых скальных грунтах. В песчаных и глинистых грунтах для устранения нарушений ствола скважины вследствии бурения, надлежит разбуривать скважину расширителем с целью удаления уплотненного слоя грунта толщиной не менее 1/6 диаметра скважины.

Диаметр скважины для нагнетания воздуха должен быть:

в грунтах не требующих разбуривания расширителями, - не менее 91 мм;

в грунтах, разбуриваемых расширителями, - не более 150 мм.

1.8. Центральная и наблюдательные скважины должны быть обеспечены надежной изоляцией от атмосферных осадков.

1.9. При совмещении проведения различных видов полевых работ в одной скважине (прессиометрия, искиметрия, нагнетание или налив воды и др.) нагнетание воздуха следует проводить в первую очередь. В грунтах со слабыми структурными связями при испытаниях по зонам не допускается размещать пусковой интервал нагнетания на участках ствола скважины в пределах интервала расположения уплотнительных устройств для предыдущего опыта.

2. Аппаратура

2.1. В комплекте оборудования для проведения испытания должны быть:

источник сжатого воздуха;

устройства для нагнетания, распределения сжатого воздуха и регулирования его расхода и давления;

устройства для измерения расхода, давления и температуры сжатого воздуха;

уплотнительное устройство для изоляции пускового интервала центральной скважины и пьезометра наблюдательной скважины;

устройство для автоматического запора сжатого воздуха в пусковом интервале опытной скважины;

устройство для контроля герметизации нагнетательной и измерительных магистралей.

2.2. Схема установки для нагнетания воздуха в скважину должна обеспечивать измерение следующих параметров:

расхода сжатого воздуха, нагнетаемого в скважину;

давления сжатого воздуха в системе измерения расхода в пусковом интервале и в рабочих частях пьезометров;

температуры сжатого воздуха в пусковом интервале и в системе измерения расходов.

2.3. Измерительные устройства и приборы должны обеспечивать погрешность замера не более:

при измерении расхода - 3%;

при измерении давления - 2,5% (для давлений в диапазоне 0-0,10 ) и 1% (для давлений более 0,10 );

при измерении температуры - 0,1°С.

2.4. Уплотнительные устройства для изоляции интервалов в центральной скважине и наблюдательном пьезометре (пусковой интервал и рабочая часть пьезометра) должны обеспечивать надежную изоляцию интервалов при усилиях прижатия поверхности этих устройств к грунту не более 4,5 , при максимальном давлении нагнетания 1,5 .

2.5. Уплотнительные устройства должны обеспечивать сборку интервала уплотнения необходимой длины в соответствии с п. 1.6.

При применении пневматических тампонов с эластичными оболочками, длина каждой секции должна быть не менее 1 м, а их конструкция должна обеспечивать сборку интервала уплотнения необходимой длины (п. 1.6).

2.6. Спуск уплотнительных устройств и подачу воздуха в пусковой интервал скважины следует производить с помощью труб (замкового, муфтового или ниппельного соединения), внутреннее проходное сечение которых должно быть не менее 200 .

Соединения нагнетательных труб между собой и с уплотнительными устройствами, а также соединения последних должны обеспечивать свободный проход (спуск) датчика устройства для измерения температуры воздуха в пусковом интервале центральной скважины.

2.7. Скважность соединительных фильтров, устанавливаемых между уплотнительными устройствами (при применении двойных уплотнительных устройств), должна быть не менее:

для пусковых интервалов центральных скважин - 5%;

для наблюдательных скважин - 1%.

2.8. При применении соединительных фильтров датчик давления следует устанавливать на наружной поверхности соединительного фильтра.

2.9. При применении в качестве уплотнительных устройств пневматических тампонов давление разжатия последних необходимо определять на тарировочном стенде.

Для текущего контроля давления разжатия пневматических тампонов магистрали должны быть подключены к соответствующим измерителям давления.

3. Подготовка к испытанию

3.1. Подготовку к испытанию необходимо проводить в следующем порядке:

очистка скважин от шлама, уточнение глубины центральной скважины и наблюдательных пьезометров и определение глубин расположения пускового интервала скважин, рабочих частей пьезометров и колонны труб для спуска и установки уплотняющих устройств;

проверка и подготовка измерительной аппаратуры;

сборка уплотняющих устройств, соединительных фильтров, измерительных магистралей и их спуск в скважину на заданную глубину;

подключение распределительно-регулирующего устройства к источнику сжатого воздуха;

разжатие уплотняющих устройств;

проверка герметичности нагнетательной и измерительной магистралей;

корректировка "нуля" приборов для измерения давления;

проведение контрольных наблюдений за изменением температуры, снижением давления в интервалах центральной скважины и наблюдательных пьезометрах до атмосферного.

3.2. Перед началом испытания необходимо заполнять журнал испытания (приложение 5.6).

4. Проведение испытания

4.1. При проведении испытания следует выполнить следующие основные операции:

включение нагнетательного оборудования и производство нагнетания воздуха с фиксацией начала испытания в журнале;

замеры расхода, давления, температуры воздуха (нагнетаемого);

контроль в процессе проведения испытания разжатия уплотняющих устройств, работы измерительной аппаратуры;

ведение журнала с фиксацией в нем изменений природных условий, влияющих на ход проведения испытаний (атмосферное давление, температура воздуха, осадки и т.д.);

прекращение нагнетания;

производство наблюдений после прекращения испытания за снижением (восстановлением) давления в центральной скважине и наблюдательных пьезометрах.

4.2. Испытание надлежит проводить не менее чем при трех ступенях расхода или давления воздуха и в этом случае необходимо принимать следующие ступени давления:

I - 0,3 ;

II - 0,6 :

III - 0,9 .

Дальнейшее увеличение давления воздуха следует осуществлять ступенями по 0,3 до максимального - 1,5 .

В неустойчивых грунтах или при расходах воздуха, превышающих пределы измерения прибора, давление воздуха на каждой ступени следует уменьшить в 10 раз.

4.3. Испытания следует проводить до стабилизации расхода или давления воздуха на каждой ступени при времени стабилизации не менее 30 мин.

Стабилизацию расхода или давления воздуха следует считать достигнутой, если их изменения в процессе испытания не превысят 1% от измеряемой величины.

4.4. Продолжительность испытания по кустовой и одиночной схемам следует определять числом ступеней испытания и его длительностью на каждой ступени. Продолжительность испытания по кустовой схеме должна быть не менее 8 ч, по одиночной - не менее 1 ч.

4.5. Частоту измерений расхода и давления воздуха в процессе испытания необходимо определять, исходя из продолжительности испытания и условия построения временных графиков прослеживания повышения давления воздуха (при Q = const) и расхода воздуха (при p = const). Измерения расхода воздуха следует производить в те же сроки, что и замеры давления.

4.6. Наблюдения в процессе испытания за давлением, расходом и температурой воздуха надлежит осуществлять в такой последовательности (для центральной скважины и наблюдательных пьезометров), чтобы промежутки между замерами по одним и тем же приборам были равны.

4.7. Наблюдения за снижением (восстановлением) давления воздуха в пусковом интервале центральной скважины и в пьезометрах после окончания испытания следует проводить с частотой, обеспечивающей представительный график прослеживания снижения давления.

4.8. Ликвидацию скважин необходимо осуществлять после полевой обработки результатов испытания и проверки всех полученных данных.

4.9. Для своевременного контроля хода нагнетания и текущей интерпретации его результатов надлежит строить графики:

изменения давления воздуха во времени в центральной скважине и пьезометрах [р = f(t)];

расхода в центральной [Q = f(t)];

зависимости расхода воздуха для пускового интервала опытной скважины от давления в пусковом интервале [Q = f(p)].