DE3710775A1

DE3710775A1 - Process and apparatus for delivering water from bore wells

Info

Publication number: DE3710775A1
Application number: DE19873710775
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Fass
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-20

Abstract

A description is given for a process for delivering water from narrow, very deep bore wells (1), in the case of which process a closed receptacle (2) having a collecting chamber and an inflow (3), which can be shut off, is lowered into the bore well and the water is intermittently fed in sub-quantities to said collecting chamber, whereupon the water is displaced out of the collecting chamber, with its inflow being shut off in a pressure-tight manner, by means of pressurised air into a receiving container (6) located at a higher level. The collecting chamber is formed by a receptacle, the external diameter of which is smaller than the diameter of the bore well and which, suspended on carrying members, is connected to the receiving container (6) by a line (5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wasserförderung aus engen Bohrbrunnen großer Tiefe, insbesondere in wasserarmen Regionen.The invention relates to a method and a Device for pumping water from narrow wells great depth, especially in arid regions.

Die Wassergewinnung aus tiefliegenden wasserführenden Erdformationen erfordert einen hohen technischen Aufwand, dessen Realisierung durch mangelnde Ergie bigkeit häufig nicht sinnvoll ist. Einer Reali sierung dieses technischen Aufwandes steht häufig auch der meist nur geringe Wasserbedarf an einer bestimmten Stelle entgegen. In manchen Regionen der Erde ist die Bevölkerung daher mit Trinkwasser unterversorgt oder nicht versorgt, obwohl sich in großen Tiefen wasserführende Erdformationen befinden.Water extraction from deep-lying water Earth formations require a high level of engineering Effort, the realization of which due to lack of energy often makes no sense. A reali This technical effort is often an issue also the usually only low water requirement for one opposite point. In some regions of the Earth is therefore the population with drinking water undersupplied or not supplied, although in deep water-bearing earth formations.

In Bohrbrunnen sind herkömmliche Unterwasserpumpen wegen des relativ kleinen Bohrlochdurchmessers nur bei Förderhöhen bis ca. 40 oder 50 Meter verwendbar, weil die Pumpenabmessungen keine Förderstufenzahl er möglichen, die über diese Förderhöhen hinausreichen würden. Die Wassergewinnung aus noch tiefer abgebohrten Bohrbrunnen scheitert an der Förder möglichkeit unter realistischen Bedingungen.There are conventional submersible pumps in wells because of the relatively small borehole diameter only usable at heads up to approx. 40 or 50 meters, because the pump dimensions do not have a number of delivery stages possible that go beyond these funding levels would. Water extraction from even deeper Drilled wells fail due to production possibility under realistic conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wasser aus engen Bohrbrunnen, vor allem aus Bohrbrunnen mit sehr großer Tiefe, mit einem geringen technischen Aufwand an die Erdoberfläche zu fördern und dabei auf Pumpen als Fördermittel zu verzichten.The invention has for its object water from narrow wells, especially from wells with very great depth, with little technical effort to promote to the surface of the earth while doing so on pumps to waive as funding.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, welches durch die Merkmale nach dem Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.To solve this problem, according to the invention Proposed method, which by the characteristics is characterized according to claim 1.

Nach diesem Verfahren wird in das enge Bohrloch ein entsprechend klein bemessenes Gefäß bis auf den Boden des Bohrloches oder in dessen Nähe abgesenkt, so daß Wasser durch einen oberen Einlauf in den Sammelraum des Gefäßes einströmen kann und diesen Sammelraum füllt. Bei einer vorbestimmten Füllhöhe wird der Zufluß abgesperrt und das Wasser aus dem Gefäß durch dann in dieses Gefäß einströmende Druckluft über die Leitung in einen Aufnahmebehälter an der Erdober fläche oder mindestens etwa in Höhe der Erdoberfläche verdrängt. Sobald der Sammelraum des Gefäßes entleert ist, erfolgt eine Druckentlastung, so daß auch der Zufluß wieder öffnet und der Sammelraum erneut mit Wasser vollaufen kann. Auf diese Weise erfolgt intermittierend eine Förderung einer jeweils geringen Wassermenge mittels Druckluft, wobei diese Druckluft vorteilhaft durch einen Kompressor erzeugt wird, der an der Erdoberfläche aufgestellt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Wasserförderung aus extrem großen Tiefen mit einem relativ geringen technischen Aufwand. Dieser Aufwand kann selbst dann noch lohnend sein, wenn die wasserführenden Schichten nicht besonders ergiebig sind, oder wenn die Förderung nur über einen begrenzten Zeitraum erfolgen soll. Die Fördermenge wird durch die intermittierende Förderung zwar begrenzt, aber da der Förderbetrieb rund um die Uhr aufrechterhalten werden kann, läßt sich auf diese Weise in jedem Fall eine Wassermenge fördern, die für die Trinkwasserversorgung in einer sonst wasserarmen Region, vor allem einer Wüstenregion, ausreicht.After this procedure, one enters the narrow borehole suitably small-sized vessel down to the bottom of the borehole or in the vicinity thereof, so that Water through an upper inlet into the collection room of the vessel can flow in and this collecting space fills. At a predetermined fill level, the Blocked inflow and the water from the vessel through then compressed air flowing into this vessel via the Pipe into a receptacle on the ground area or at least approximately in the amount of Earth's surface displaced. Once the gathering room of the Is emptied, there is a pressure relief, so that the inflow opens again and the Can collect water again. On in this way, funding is provided intermittently a small amount of water using compressed air, this compressed air advantageously by a Compressor is generated on the surface of the earth can be set up. The invention Process enables water to be pumped from extremely great depths with a relatively low technical Expenditure. Even then, this effort can be worthwhile if the water-bearing layers are not particularly productive, or if the Funding is only available for a limited period should. The delivery rate is determined by the intermittent funding is limited, but since the Funding operations are maintained around the clock can, can in this way in any case Promote amount of water for the Drinking water supply in an otherwise low water Region, especially a desert region, is sufficient.

Bei der Vorrichtung zur Förderung aus engen Bohr brunnen relativ großer Tiefe entsprechend der Erfindung ist ein Gefäß vorgesehen, welches den Sammelraum bildet, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Bohrbrunnens, so daß das Gefäß an Traggliedern hängend in dem engen Bohrbrunnen abgesenkt und zum Beispiel mittels einer starren Leitung, die beim Absenken des Gefäßes aufgebaut wird und die vorteilhaft zugleich die Tragglieder für das Gefäß bildet, mit einem hochliegend im Bereich der Erdoberfläche angeordneten Aufnahmebehälter verbunden. Eine weitere Leitung verbindet den Sammelraum des Gefäßes mit einer Druckluftquelle, z. B. einem Kompressor, wobei die letztere Druckluftleitung oben in den Sammelraum mündet und die Verbindungsleitung zwischen dem Gefäß und dem Aufnahmebehälter mit ihrer Mündung etwa bis auf den Boden des Sammelraumes in dem Gefäß reicht. Der ebenfalls im oberen Bereich des Gefäßes angeordnete Zulauf weist ein vorteilhaft selbsttätig wirksames Verschlußorgan mit einer aufschwimmenden Schwimmerkugel auf. Ein Rückschlagventil in der Leitung zwischen dem Gefäß und dem Aufnahmebehälter verhindert den Rückfluß des Wassers nach unten. Die Steuerung der Förderung erfolgt durch Ventile in der Druckluftleitung, so daß der Sammelraum des Gefäßes durch Mittel an der Erdoberfläche entlastet werden kann, so daß das Verschlußorgan des Zuflusses im Gefäß selbsttätig öffnet. Das Gefäß selbst kann an einer Kette, einem Seil oder auch an einem Gestänge aufgehängt sein, um es in jede beliebige Tiefe absenken und seine Höhenlage ggf. variieren zu können, wenn dazu die zuvor bereits erwähnte Aufhängung des Gefäßes an der starren Rohrleitung aus irgendwelchen Gründen nicht geeignet ist.In the device for conveying from narrow drilling well of relatively great depth corresponding to the Invention, a vessel is provided which Collection space forms, whose outside diameter is smaller than the diameter of the well, so that Vessel hanging on support members in the narrow Drilling well lowered and for example by means of a rigid pipe that when lowering the vessel is built and the advantageous at the same time Forms support members for the vessel, with a arranged high in the area of the earth's surface Receptacle connected. Another line connects the collecting space of the vessel with one Compressed air source, e.g. B. a compressor, the the latter compressed air line at the top of the collecting room opens and the connecting line between the vessel and the receptacle with its mouth about to reaches the bottom of the collecting space in the vessel. The same in the upper part of the vessel arranged inlet has an advantageous automatic effective closure organ with a floating Float ball on. A check valve in the Line between the vessel and the receptacle prevents the water from flowing back down. The Control of the promotion takes place through valves in the Compressed air line, so that the collecting space of the vessel be relieved by means on the earth's surface can, so that the closure member of the inflow in The vessel opens automatically. The vessel itself can be on a chain, a rope or even on a linkage be hung to any depth lower and its altitude may vary too can, if the previously mentioned Suspension of the vessel from the rigid pipeline is not suitable for any reason.

Alle beweglichen Teile der Vorrichtung, insbesondere die Druckluftquelle und ihre Steuerorgane, befinden sich an der Erdoberfläche, müssen also nicht in dem Bohrloch untergebracht werden und sind für die Wartung frei zugänglich.All moving parts of the device, in particular the compressed air source and its controls themselves on the surface of the earth, so they don't have to And are for the borehole Maintenance freely accessible.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor richtung ist auf der Zeichnung schematisch in einem vertikalen Schnitt dargestellt.An embodiment of the invention Direction is schematically in one in the drawing shown vertical section.

In einem engen Bohrloch 1 befindet sich am unteren Ende ein Gefäß 2 mit einem druckfest verschließbaren Sammelraum, einem im oberen Bereich angeordneten Zufluß 3 mit einem selbsttätig arbeitenden Ver schlußorgan aus einer aufschwimmenden Schwimmerkugel 4. Der Außendurchmesser dieses im Querschnitt etwa rohrförmigen Gefäßes 2 ist kleiner als der Innen durchmesser des Bohrloches 1. Eine Rohrleitung 5 verbindet den Innenraum des Gefäßes 2 mit einem Aufnahmebehälter 6, der an der Erdoberfläche auf gestellt ist. Das untere Ende dieser Rohrleitung 5 mündet knapp über dem Boden in dem Gefäß 2 und weist ein Rückschlagventil 7 auf, um den Rückfluß des Wassers aus dem Rohr 5 in das Gefäß 2 zu verhindern. Das obere Ende der Rohrleitung 5 ist als Überlauf ausgebildet, der oberhalb der maximalen Füll standshöhe in dem Aufnahmebehälter 6 liegt. Eine mit strichpunktierter Linie dargestellte Druckluftleitung 9 mündet oben in den Sammelraum des Gefäßes 2 und verbindet diesen mit einer Druckluftquelle 8, deren Einzelheiten in dem Kastenschema dargestellt sind. Regelorgane der Druckluftquelle 8 steuern den Ablauf des Fördervorganges und sorgen für die anschließende Entlastung des Sammelraumes in dem Gefäß 2, so daß das Verschlußorgan 4 den Zulauf 3 des Gefäßes 2 wieder freigibt.In a narrow borehole 1 there is a vessel 2 at the lower end with a pressure-tight lockable collecting space, an inflow 3 arranged in the upper region with an automatically working closing element from a floating float ball 4 . The outside diameter of this approximately tubular vessel 2 in cross section is smaller than the inside diameter of the borehole 1 . A pipe 5 connects the interior of the vessel 2 with a receiving container 6 , which is placed on the surface of the earth. The lower end of this pipeline 5 opens just above the bottom in the vessel 2 and has a check valve 7 in order to prevent the backflow of the water from the tube 5 into the vessel 2 . The upper end of the pipeline 5 is designed as an overflow, which is above the maximum fill level in the receptacle 6 . A compressed air line 9 shown with a dash-dotted line opens into the collecting space of the vessel 2 at the top and connects it to a compressed air source 8 , the details of which are shown in the box diagram. Control elements of the compressed air source 8 control the course of the conveying process and ensure the subsequent relief of the collecting space in the vessel 2 , so that the closure member 4 releases the inlet 3 of the vessel 2 again.

Das Ausführungsbeispiel zeigt in der in der Zeichnung eingerahmten vergrößerten Darstellung eine Druckluftquelle 8 an sich bekannter Bauart aus einem Kompressor (K) mit Antriebsmotor (M), einem Ausgleichsdruckbehälter, Rückschlag ventilen, Magnetvenilen, Druckreglern und Zeitglie dern (t 1 und t 2).The embodiment shows in the enlarged illustration framed in the drawing, a compressed air source 8 of a known design from a compressor (K) with a drive motor (M) , a surge tank, check valves, solenoid valves, pressure regulators and Zeitglie countries (t 1 and t 2 ).

Das sich in dem Bohrbrunnen ansammelnde Wasser gelangt über den Zulauf 3 in den Sammelraum des Gefäßes 2. Bei einer bestimmten Füllstandshöhe schließt das Verschlußorgan 4 den Zulauf 3, so daß anschließend der Innenraum des Gefäßes 2 durch die Druckquelle 8 unter Druck gesetzt und das Wasser aus dem Gefäß 2 über die Rohrleitung 5 in den Aufnahmebehälter 6 verdrängt wird. Nach der Entleerung des Gefäßes 2 wird dieses entlastet, so daß das Verschlußorgan 4 den Zulauf 3 öffnet und erneut Wasser in das Gefäß 2 einströmen kann. Zusätzliche Regelorgane des Aufnahmebehälters 6 können die Förderung aus dem Bohrbrunnen bei Er reichung einer bestimmten Füllstandshöhe O unterbrechen und nach dem Absinken unter eine tiefere Füllstandshöhe I wieder in Gang setzen.The water that collects in the drilling well reaches the collecting space of the vessel 2 via the inlet 3 . At a certain fill level, the closure member 4 closes the inlet 3 , so that the interior of the vessel 2 is then pressurized by the pressure source 8 and the water is displaced from the vessel 2 via the pipeline 5 into the receptacle 6 . After emptying the vessel 2 , this is relieved, so that the closure member 4 opens the inlet 3 and water can flow into the vessel 2 again. Additional control elements of the receptacle 6 can interrupt the production from the well when it reaches a certain level O and start again after falling below a lower level I.

Die Versorgung der Druckluftquelle mit Energie kann durch einen an ein Stromversorgungsnetz ange schlossenen Elektromotor, durch einen Verbren nungskraftmotor, insbesondere aber durch Solarenergie oder durch Windenergie, erfolgen. Letztere Versor gungssysteme haben den Vorteil, daß die Wasser förderung z. B. in sonnenreichen Regionen während der Sonneneinstrahlung bzw. in windreichen Regionen während der aktiven Windzeiten, in einer Menge erfolgen kann, die über den eigentlichen Bedarf hinausgeht, so daß in Zeiten geringerer Sonnen einstrahlung oder geringerer Windaktivität Wasser aus dem Fördervorrat in dem Aufnahmebehälter 6 verbraucht werden kann. Eine Kombination der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Energieversorgung durch Solar energie bzw. Windenergie ist daher als besonders vorteilhaft anzusehen.The compressed air source can be supplied with energy by an electric motor connected to a power supply network, by an internal combustion engine, but in particular by solar energy or by wind energy. The latter supply systems have the advantage that the water promotion z. B. in sun-rich regions during sun exposure or in windy regions during active wind times, in an amount that goes beyond the actual need, so that in times of lower sunshine or less wind activity water from the supply in the receptacle 6 consumed can be. A combination of the device according to the invention with an energy supply by solar energy or wind energy is therefore to be regarded as particularly advantageous.

Claims

1. A method for pumping water from narrow wells of great depth, especially in regions with little water, characterized in that a self-contained vessel with a collecting space and a shut-off inflow is lowered in the well and the collecting space is intermittently supplied with water and that Water is displaced from the collection space when its inflow is shut off in a pressure-tight manner by means of compressed air into an elevated receptacle, whereupon the collection space is relieved and its inflow is opened again.

2. Apparatus for pumping water from narrow wells of great depth, in particular for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a vessel ( 2 ) with the collecting space, the outer diameter of which is smaller than the diameter of the well ( 1 ), is suspended from supporting members can be lowered into the well, connected to a receptacle ( 6 ) arranged at a high level by a line ( 5 ) and connected to a compressed air source ( 8 ) by means of a further line.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the inlet ( 3 ) of the vessel ( 2 ) is arranged with the collecting space in the upper region of the vessel and has an automatically effective closure member ( 4 ) with a floating float ball.

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that the line ( 5 ) between the vessel ( 2 ) and the receiving container ( 6 ) has a return check valve ( 7 ) and that automatically effective control elements, the intermittent water delivery depending on Control the water level in the collection chamber of the vessel ( 2 ) or in connection with the fill level of the receptacle.

5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that the vessel ( 2 ) is suspended from chains, ropes or a linkage and has a tubular cross section.