DE4429136C2 - Multi-Level-Packersystem zur Probennahme, insbesondere Grundwasser-Probennahme, und/oder Meßwertaufnahme von physikalischen, chemischen und/oder geophysikalischen Parametern in unterschiedlichen Tiefen in einem Bohrloch - Google Patents
Multi-Level-Packersystem zur Probennahme, insbesondere Grundwasser-Probennahme, und/oder Meßwertaufnahme von physikalischen, chemischen und/oder geophysikalischen Parametern in unterschiedlichen Tiefen in einem BohrlochInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Multi-Level-Packer-System (MLPS) gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
Es ist bekannt, daß jedes Bohrloch die natürliche Grundwasserströmung in dessen
unmittelbaren Umgebung verändert. Bereits geringe hydraulische Gradienten
erzeugen Vertikalströmungen im Bohrloch und eine repräsentative Probenahme ist
nach dem Stand der Technik nur mit einem erheblichen technischen und
finanziellen Aufwand, d. h. mit Mehrfachpackerkonstruktionen oder
Mehrfachbohrungen bzw. Mehrfachrohren in größeren Bohrungen, möglich.
Eine unzureichende Probenahme jedoch gerade an kontaminierten Standorten birgt
die Gefahr der Fehleinschätzung der räumlichen und zeitlichen Verteilung der
Kontaminanten im Untergrund in sich. Außerdem kann eine Verschleppung von
Kontaminationsfahnen über das Bohrloch in noch nicht kontaminierte Bereiche
erfolgen.
Eine Mehrfachpackerkonstruktion, die die obengenannten Probleme teilweise löst,
ist aus der GB 2 084 217 bekannt. Diese Mehrfachpackerkonstruktion besteht aus
einer Vielzahl einzelner Packerelemente und jeweils dazwischen angeordneter
Kupplungselemente. Die Packerelemente weisen im wesentlichen ein zentrales
festes Rohr mit einer seitlichen Bohrung und einem um das Rohr angeordneten
Beutel auf, wobei der Beutel dehnbar ist und am oberen und unteren Ende des
Rohres an demselben abgedichtet befestigt ist. Nachteil einer derartigen Anordnung
ist, daß sie recht aufwendig und dadurch teuer ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Multi-Level Packersystem
bereitzustellen, das eine zuverlässigere und flexiblere Abdichtung des Bohrloches
gewährleistet und darüber hinaus kostengünstiger herstellbar und einfacher
handhabbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Multi-Level Packersystem mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst. Insbesondere die Abdichtung des Bohrloches durch einen
Fluidüberstau oder durch ein unter Druck stehendes Gas innerhalb des
Packerschlauches führt zu einer zuverlässigeren und flexibleren Abdichtung des
Bohrloches durch den Packerschlauch. Darüber hinaus erlaubt die teilweise oder
vollständige Auslagerung der Probennahme und/oder der Meßtechnik nach
außerhalb des Multi-Level Packersystems eine zuverlässigere Analyse der
physikalischen, chemischen und/oder geophysikalischen Parameter.
Das erfindungsgemäße System, das nachfolgend nur noch als "System" oder "MLPS"
bezeichnet wird, unterbindet durch vollständiges oder teilweises Ausfüllen des
Bohrlochinnenraumes durch Anpressen des Packerschlauches oder der druckdicht
verbundenen Packerschlauchmodule mittels Innendruck die Wasserzirkulation und
gestattet gleichzeitig, sowohl eine Grundwasserprobennahme als auch eine
Meßwertaufnahme von physikalischen, chemischen und geophysikalischen
Meßwerten. Das System ist für den stationären Gebrauch ausgelegt und kann somit
über einen beliebig langen Zeitraum Grundwasserproben und Meßwerte liefern,
was gerade bei Sanierungsstandorten
und/oder Standorten mit
wechselnden Schadstofffrachten zu wichtigen wirt
schaftlichen und wissenschaftlichen Schlußfolgerungen
führen kann.
Selbst kleine Fördervolumen über Einlauföffnungen,
welche sich direkt oder in unmittelbarer Nähe der Bohr
lochwand befinden, gewährleisten, daß die gewonnenen
Grundwasserproben möglichst unverfälscht, tiefenspe
zifisch dem Aquifer entnommen werden. Da die Grund
wasserproben jedoch bei Entnahme, Förderung und
Aufbewahrung Veränderungen unterworfen werden,
kann eine direkte Messung von physikalischen und che
mischen Parametern, wie z. B. Druck, Temperatur, elek
trische Leitfähigkeit, Redoxpotential und pH-Wert, tie
fen- und zeitgleich zur Grundwasserprobenahme wich
tig sein. Die Messung dieser Parameter erfolgt über
Sensoren, die sich auf der Packeraußenseite befinden.
Das System gestattet aber auch eine geophysikalische
Meßwertaufnahme über Sensoren bzw. Meßwertauf
nehmer, welche sich z. B. bei seismischen und akusti
schen Messungen auch auf der Packerinnenseite, sonst
nur auf der Packeraußenseite bzw. mit der Außenseite
des Packers über eine Öffnung verbunden, befinden
können.
Ein Vorteil des Systems ist, daß es, der Aufgabe ent
sprechend, sowohl als reines Grundwasserprobenahme
system, als reines Meßsystem, kombiniert mit beidem
oder als reines Bohrlochabdichtungssystem eingesetzt
werden kann.
Die zweckmäßigen Ausgestaltungsmöglichkeiten des
erfindungsgemäßen Systems sind Gegenstand der Un
teransprüche und werden nachfolgend in schematischer
Weise an Hand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Bohrloch und
ein durchgehend aufgebautes erfindungsgemäßes Sy
stem im eingebauten Zustand;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein Bohrloch und
ein modular aufgebautes erfindungsgemäßes System im
eingebauten Zustand;
Fig. 3 eine Teilansicht der Fig. 1 mit Ausführungsbei
spiel zur Kabel- und Schlauchführung an der Außensei
te des Packerschlauches;
Fig. 4 einen Vertikalschnitt gemäß Fig. 1 ohne Probe
nahme- und Meßtechnik mit Ausführungsbeispiel für
das Befüllen und Entleeren des Systems;
Fig. 5 eine Teilansicht der Fig. 4 mit schematischer
Darstellung der Befüll- und Entleertechnik;
Fig. 6 den Vertikalschnitt eines Ausführungsbeispiels
zum Befüllen des Systems mit einer kombinierten Be
füll- und Entleerpumpe;
Fig. 7 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 zum Ent
leeren des Systems.
In Fig. 1 ist ein Bohrloch (12) im Vertikalschnitt dar
gestellt, in welches ein durchgehend aufgebautes MLPS
eingebaut ist. Es ist egal, ob es sich um unverrohrte oder
verrohrte Bohrlöcher handelt. Das System kann, abhän
gig von der Größe der Probenahme- (8) und Meßtech
nik (7), für alle Bohrlöcher ≧ 2" konzipiert werden.
Nach dem Einbau des Systems wird im Systeminnern
gegenüber dem Grundwasserleiter ein erhöhter Druck
erzeugt, um das Wasser aus dem Bohrloch (12) zu ver
drängen. Deshalb wird das Gesamtsystem am unteren
Ende mit einem Abschlußelement (2) druckdicht ver
schlossen. Nun wird das System mit Preßluft, Wasser
oder einem anderen Fluid solange gefüllt, bis der Pac
kerschlauch an der Bohrlochwand (5) anliegt und somit
das Bohrloch (12) vollständig ausgefüllt ist.
In den Fig. 1 und 2 ist die Ansicht des eingebauten
Systems mit Wasserfüllung dargestellt. Bei Bohrlöchern
mit vernachlässigbarem hydraulischen Gradienten ge
nügt je nach Art des verwendeten Packerschlauchmate
rials ein Wasserüberstau (3) von 0,5-3,0 m gegenüber
dem Grundwasserspiegel (4). Bei größeren hydrauli
schen Gradienten muß ein entsprechend höherer Pac
kerinnendruck erzeugt werden. Wird das System mit
Wasser, einer anderen Flüssigkeit oder einem Gel ge
füllt, kann das Deckelelement (17) am oberen Ende des
Packers offen sein. Nutzt man Preßluft oder ein anderes
Gas, so muß eine druckdichte Ausführung gewählt wer
den.
Wichtig bei der modularen Ausführung (Fig. 2) ist,
daß die Modulverbindungsstücken (10) so konstruiert
sind, daß im Systeminnern kein Druckverlust auftreten
kann. Da Verbindungselemente i. a. immer Schwach
punkte in druckdichten Systemen darstellen, ist generell
dem durchgehend aufgebauten Packersystem (Fig. 1)
der Vorzug zu geben. Es gibt jedoch Fälle, z. B. bei
Bohrlöchern mit sich verengendem Durchmesser, wo
modulare Packersysteme durchaus sinnvoll eingesetzt
werden können. In diesen Fällen werden zwei oder
mehr Packermodule (9) mit möglicherweise unter
schiedlichen Packerschlauchdurchmessern zu einem
Gesamtsystem zusammengefügt.
Nutzt man Packerschläuche (1) aus elastischem Mate
rial, kann der Schlauchdurchmesser kleiner als der
Bohrlochdurchmesser (11) sein. Durch den Packerin
nendruck wird das Material ausgedehnt und so an die
Bohrlochwand (5) gepreßt. Versuche mit Packerschläu
chen aus unelastischem Material haben die besten Er
gebnisse gezeigt, als Schläuche gewählt wurden, die ei
nen um 10% größeren Durchmesser gegenüber dem
Bohrlochdurchmesser (11) aufwiesen.
In Fig. 1 ist weiterhin dargestellt, daß sich die Probe
nahme- (8) und Meßtechnik (7) auf der Außen- und In
nenseite des Packerschlauches (1) befinden kann.
Befindet sich die Probenahmetechnik (8) im Packerin
nern, muß jede einzelne Pumpe bzw. jeder einzelne
Grundwassersammler über einen Schlauch (15) und eine
Einlauföffnung (6) mit der Packeraußenwand verbun
den sein, so daß ein Wasserzutritt vom Aquifer gewähr
leistet ist. Die Meßtechnik an der Packerinnenseite an
zubringen ist nur dann sinnvoll, wenn für die Messung
keine direkte Berührung zum zu messenden Medium
vorliegen muß (z. B. bei seismischen und akustischen
Messungen). Ansonsten müssen die Sensoren (7) eben
falls mit der Packeraußenwand über eine Öffnung ver
bunden sein. Die örtliche rage der Probenahme- und
Meßpunkte wird demnach vor dem Einbau des Systems
in der Weise festgelegt, daß sich die Punkte im einge
bauten Zustand in der Tiefe befinden, in welcher die
Grundwasserprobe bzw. der Meßwert gewonnen wer
den soll. Befindet sich die Probenahme- (8) und/oder
Meßtechnik (7) auf der Packerschlauchaußenseite und
ist nicht mit dem Packerschlauch verbunden, so wird die
Technik (7, 8) vor dem Befüllen des Packers in die zu
beprobende bzw. zu messende Tiefe gebracht. Dabei ist
es egal, ob erst der Packerschlauch und dann die Tech
nik (7, 8) oder umgekehrt im Bohrloch (12) installiert
wird.
Wird die Probenahme- (8) und/oder Meßtechnik (7)
an der Packeraußenseite befestigt, muß ebenfalls, wie
bei der Technik auf der Packerinnenseite, die örtliche
Lage vor dem Einbau so festgelegt werden, daß sich die
Punkte im eingebauten Zustand in der später zu testen
den Tiefe befinden.
In der Regel wird die Probenahme- (8) und Meßtech
nik (7) auf der Packeraußenseite über Kabel (14) und
Schläuche (15) mit der Erdoberfläche (13) verbunden,
welche ihrerseits hydraulische Fließwege für das Was
ser im Bohrloch (12) erzeugen können. Diese möglichen
Fließwege müssen durch hydraulische Sperren (16,
Fig. 3), z. B. Kunststoffschwammringe um die Kabel (14)
und Schläuche (15) herum, unterbrochen werden. Je
nach Aufgabenstellung und hydraulischem Gradient im
Bohrloch (12) muß der Abstand zwischen den Sperren
(16) festgelegt werden.
Durch den Druck im Packerinnern werden die Ein
lauföffnungen (6), sowie die andere Probenahme- (8)
und Meßtechnik (7) an die Bohrlochwand (5) gepreßt
und gestatten somit eine exakt tiefenorientierte Grund
wasserprobenahme und Meßwertaufnahme. Durch das
enge Anliegen der Probenahmetechnik (8) an der Bohr
lochwand (5) erhält man in der Regel bereits mit einem
Probenahmevolumen von < 21 eine repräsentative
Grundwasserprobe.
Werden für die Grundwasserprobenahme Grundwas
sersammler verwendet, welche keine Schlauchverbin
dung zur Erdoberfläche (13) besitzen, können diese
Grundwasserproben erst nach dem Ausbau des Systems
gewonnen und analysiert werden. Bei der kabellosen
Meßwertübertragung hingegen können die in der Tiefe
gewonnenen Meßwerte ständig oder in gewünschten
Zeitabständen an die Erdoberfläche (13) übermittelt
werden.
Bei einem Grundwasserflurabstand (35) von praktisch
kleiner als 8 m ist es möglich, die Probenahmetechnik in
der Weise zu vereinfachen, daß sich im Bohrloch (13)
nur noch Schläuche (15) befinden. Die Schläuche enden
entweder in der zu beprobenden Tiefe auf der Außen
seite des Systems oder sind auf der Innenseite mit der
entsprechenden Einlauföffnung (6) verbunden. An der
Erdoberfläche (13) wird jeweils das andere Schlauchen
de z. B. mit einer Schlauch- oder Saugpumpen verbun
den und die Schläuche können, auch gleichzeitig mittels
Mehrkanalpumpen, beliebig oft beprobt werden.
Die Probenahme bzw. Meßwertaufnahme kann mit
diesem System sowohl zeitgleich als auch in beliebig
anders festgelegten Zeitabständen erfolgen. Bei An
schluß von Datenloggern bzw. automatischen Probe-
und/oder Meßwertaufnehmern im Bohrloch (12) und/
oder an der Erdoberfläche (13) ist ein teil- oder vollauto
matischer Betrieb des MLPS realisierbar.
Das System kann, wie bereits beschrieben, mit einem
Fluid gefüllt werden. Wenn Preßluft oder ein anderes
Gas verwendet wird, muß dieses über einen Kompres
sor oder einen anderen Druckerzeuger bereitgestellt
werden. Nutzt man Fremdwasser, eine andere Flüssig
keit oder Gel für die Füllung des Systems, muß dieses
einerseits erst bereitgestellt werden und zum anderen
nach Abpumpen zur Erdoberfläche (13) gemäß dem
Wasserhaushaltsgesetz auch wieder entsorgt werden.
Es ist deshalb sinnvoll, für die Packerfüllung Wasser
von dem zu beprobenden Bohrloch (12) zu nutzen und
vor dem Ausbau wieder in dieses zurückzuleiten.
Mehrere Möglichkeiten der Nutzung des bohrlochei
genen Wassers für die Packerfüllung sollen kurz erläu
tert werden.
Ist der Grundwasserflurabstand (35) praktisch kleiner
als 8 m, so kann man gemäß Fig. 4 einen Schlauch (19)
über z. B. eine Öffnung (18) im Abschlußelement (2) des
Packerschlauches (1) in der Weise installieren, daß die
ser bis zur Erdoberfläche (13) geführt wird und einen
zweiten Schlauch (23), so daß dieser von einigen cm
über dem Abschlußelement (2) ebenfalls bis zur Erd
oberfläche (13) geführt wird. Soll das MLPS befüllt wer
den, verbindet man den Schlauch 19 mit z. B. einer
Schlauch- oder Saugpumpe und leitet das geförderte
Wasser aus dem Bohrloch (12) sofort in das Packersy
stem bis der gewünschte Wasserüberstau (3) erreicht ist.
Soll das System wieder entleert werden, wird der andere
Schlauch (23) mit der entsprechenden Pumpe verbun
den und das geförderte Wasser wird dann sofort zwi
schen Packerschlauchaußenseite und Bohrlochwand (5)
wieder in das Bohrloch (12) geleitet.
Ist der Grundwasserflurabstand (35) praktisch größer
als 8 m, entfällt die oben beschriebene Technik und man
hat die Möglichkeit, die Schläuche 19 und 23 gemäß den
Fig. 4 und 5 jeweils über ein Übergangsstück (21, 25) mit
einem weiteren Schlauch, dem Druckbefüllschlauch (20)
für Schlauch 19 und dem Druckentleerschlauch (24) für
Schlauch 23, zu verbinden. Dabei befindet sich das
Übergangsstück (21, 25) zweckmäßigerweise ca.
15-30 cm über dem unteren Ende des Befüll- bzw. Ent
leerschlauches (19, 23).
Wenn das System befüllt werden soll, wird gemäß den
Fig. 4 und 5 Preßluft von einem Kompressor (22) an der
Erdoberfläche (13) über den Druckbefüllschlauch (20) in
den Befüllschlauch (19) gepreßt. Nach diesem als Air-
Lift-Pumping bekannten Prinzip wird das Wasser geför
dert und sofort in das Packerinnere geleitet. Das System
kann damit bis zum gewünschten Wasserüberstau (3)
gefüllt werden.
Bei der Entleerung des Systems wird nach dem glei
chen Prinzip verfahren. Hier wird die Preßluft über den
Druckentleerschlauch (24) in den Entleerschlauch (23)
gepreßt. Das geförderte Wasser stammt in diesem Fall
aus dem Innern des Systems und wird gemäß Fig. 4 nach
Förderung sofort zwischen Bohrlochwand (5) und Pac
kerschlauchaußenseite geleitet. Eine Abwasserentsor
gung entfällt auch in diesem Fall.
Das MLPS kann jedoch auch mit einer speziellen Be
füllpumpe befüllt und mit einer speziellen Entleerpumpe
wieder entleert werden. Die Befüllpumpe muß dabei
saugseitig mit der Packeraußenseite verbunden sein und
das geförderte Wasser über die Druckseite ins System
leiten. Die Saugseite der Entleerpumpe wäre dann auf
der Packerinnenseite und die Pumpe würde das Wasser
über eine druckseitig angeschlossene zweite Öffnung,
die mit der Packeraußenseite verbunden ist, zurück in
das Bohrloch (12) drücken.
Nutzt man für das Befüllen und Entleeren des Sy
stems eine umpolbare, z. B. eine Schlauchpumpe, welche
das zu fördernde Wasser in zwei Richtungen pumpen
kann, so kommt man mit einer einzigen Befüll- und Ent
leerpumpe aus. Zum Befüllen wird die Pumpe in der
Weise betrieben, daß das Wasser vom Bohrloch (12) ins
System fließt und beim Entleeren in umgekehrter Rich
tung. Pumpen dieser Art haben jedoch den Nachteil,
daß sie bei vergleichbarer Größe (sie müssen kleiner als
der Durchmesser des zu beprobenden Bohrloches (12)
sein) nur eine geringe Pumpleistung haben, was gerade
bei langen Bohrlöchern aufgrund des großen zu för
dernden Volumens den Einsatz dieser Pumpenart limi
tiert.
Aus diesem Grund wird in den Fig. 6 und 7 schema
tisch eine Lösung gezeigt, bei welcher mit einer kombi
nierten Einweg-Befüll- und Entleerpumpe (26) das Sy
stem sowohl befüllt als auch entleert werden kann. Da
bei ist jeweils die Saug- (31) und die Druckseite (32) der
Pumpe über eine Öffnung (33, 34) hydraulisch mit dem
Bohrloch (12) verbunden. Soll das Bohrlochwasser ins
System gepumpt werden (Fig. 6), wird über ein Ventil
(27) der Weg von Öffnung 33 zur Pumpensaugseite ge
öffnet, das Wasser gefördert und über die Druckseite
und ein zweites geöffnetes Ventil (28) ins System ge
pumpt. Die Ventile 29 und 30 sind bei dem Befüllvor
gang geschlossen.
Soll das System nach dem Einsatz wieder entleert
werden, werden die Ventile 29 und 30 geöffnet und die
Ventile 27 und 28 bleiben geschlossen. Wird auf diese
Weise die Pumpe (26) betrieben, strömt das Wasser aus
dem System über die Öffnung 34 zurück ins Bohrloch
(12). Es wird solange gepumpt bis das System vollstän
dig entleert ist und wieder ausgebaut werden kann.
Der Packerschlauch (1) für das MLPS kann sowohl
aus vorgefertigten Schläuchen bzw. Schlauchstücken als
auch aus längs verschweißbaren Folienbahnen herge
stellt werden. Nutzt man das System in hochkontami
nierten Bereichen, so ist dem Einsatz von inerten Folien,
wie z. B. polyester- oder polyethylenbeschichteten Fo
lien, gegenüber den elastischen Packerschlauchmateria
lien der Vorzug zu geben, weil elastische Materialien
sehr ungünstige Sorptionseigenschaften aufweisen.
1
Packerschlauch
2
Abschlußelement unten
3
Wasserüberstau
4
Grundwasserspiegel
5
Bohrlochwand
6
Einlauföffnung
7
Meßtechnik/Meßgerät
8
Probenahmetechnik/Pumpe
9
Packermodul
10
Modulverbindungsstück
11
Bohrlochdurchmesser
12
Bohrloch
13
Erdoberfläche
14
Kabel
15
Schlauch
16
Dichtelement/Kunststoffschwamm
17
Deckelelement oben
18
Öffnung Befüllen
19
Befüllschlauch
20
Druckbefüllschlauch
21
Übergangsstück Befüllen
22
Kompressor
23
Entleerschlauch
24
Druckentleerschlauch
25
Übergangsstück Entleeren
26
Befüll- und Entleerpumpe
27
Öffner-Schließer-Ventil
28
Öffner-Schließer-Ventil
29
Öffner-Schließer-Ventil
30
Öffner-Schließer-Ventil
31
Pumpensaugseite
32
Pumpendruckseite
33
Öffnung Befüllen
34
Öffnung Entleeren
35
Grundwasserflurabstand
Claims (17)
1. Multi-Level-Packersystem zur gleichzeitigen oder zeitversetzten Proben
nahme (8), insbesondere Grundwasser-Probennahme, und/oder Meßwert
aufnahme von physikalischen, chemischen und/oder geophysikalischen
Parametern in unterschiedlichen Tiefen in einem Bohrloch (12) mit:
- a) mindestens einem modular aufgebauten oder einstückigen, elasti schen oder unelastischen Packerschlauch (1) beliebiger Länge, wobei
- b) der Packerschlauch (1) an seinem abschließenden Ende (2) druck dicht verschlossen ist, und
- c) der Packerschlauch (1) mittels Fluidüberstau (3) oder einem unter Druck stehenden Gas innerhalb des Packerschlauchs (1) gegen den Druck eines das Bohrloch (12) umgebenden Grundwasserspiegels (4) an die Wand des Bohrloches gepreßt wird und somit das Bohrloch (12) mindestens lokal ausfüllt und dadurch eine exakte tiefenspezi fische Probennahme und/oder Meßwertaufnahme ermöglicht,
- d) wobei die Probennahme (8) und die Meßtechnik (7) über Einlauföff nungen (6) beziehungsweise Sensoren mit der Außenwand des Packerschlauches (1) verbunden und innerhalb des Packerschlauches (1) angeordnet sind, und/oder außerhalb des Multi-Level-Packersy stems angeordnet sind.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das System am oberen Ende des Packerschlauches (1) bei der Packe
rinnendruckerzeugung mittels Fluidüberstau (3) oder einem Gel entweder
ohne oder mit offenem Deckelelement (17) und bei der Packerinnen
druckerzeugung mittels Preßluft oder einem anderen Gas durch ein druck
dichtes Deckelement (17) abgeschlossen ist und sowohl als reines Proben
nahmesystem als auch als reines Meßsystem betreibbar ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei modularem Aufbau des Systems mit mehreren aneinanderfügbaren
Packerschlauchmodulen (9) ein druckdichter Übergang zwischen den
Modulverbindungsstücken (10) in Bezug auf die Packeraußenseite gewähr
leistet ist und damit das System auch in Bohrlöchern mit wechselndem
Bohrlochdurchmesser (11) einsetzbar ist.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Packerschlauch (1) aus einem elastischen Gummi-, Latex- oder
Elastomerkunststoffschlauch mit gleichem oder geringerem Durchmesser
als der Bohrlochdurchmesser (11) besteht oder aus einem unelastischen
Kunststoff- oder Folienschlauch, insbesondere aus einem Gewebefolien
schlauch mit gleichem oder größerem Durchmesser als der
Bohrlochdurchmesser (11) besteht, welcher längs ins Bohrloch (12) ein
bringbar ist und mittels des Abschlußelements (2) an der unteren Öffnung
des Schlauches (1) druckdicht verschlossen ist.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß, wenn sich die Probennahmetechnik (8) oder Meßtechnik (7) ganz
oder teilweise auf der Außenseite des Packerschlauches (1) befestigt oder
unbefestigt befindet, die Technik (7, 8) durch den Packerinnendruck an
die Bohrlochwand (5) gepreßt ist und damit eine tiefenorientierte Proben-
oder Meßwertaufnahme gestattet.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß, wenn sich die Probennahmetechnik (8) oder Meßtechnik (7) ganz
oder teilweise auf der Außenseite des Packerschlauches (1) befestigt oder
unbefestigt befindet und die Technik (7, 8) auf der Außenseite mittels
Kabel (14) oder Schläuche (15) mit der Erdoberfläche (13) verbunden ist,
diese in der Aufgabenstellung entsprechend geeigneten Abständen mit
Kunststoffschwammringen (16) bestückt werden, damit die hydraulischen
Fließwege zwischen Bohrlochwand (5) und Packerschlauchaußenwand
unterbrochen sind.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Probennahmetechnik (8) oder Meßtechnik (7), welche sich inner
halb des Packerschlauches (1) befindet, so mit der Packerschlauchinnen-
oder -außenwand mittels Sensoren (7) oder Einlauföffnungen (6) verbun
den ist, daß dadurch eine exakt vorher bestimmbare Tiefe beprobbar oder
vermeßbar ist und gewährleistet ist, daß durch die Öffnungen (6) oder
Durchbrüche für die Sensoren (7) in der Packerschlauchwand im Packer
innern kein Druckverlust auftritt.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Probennahmetechnik (8), insbesondere Membran- oder
Kolbenschwingpumpen oder Grundwassersammler, für Bohrlöcher mit
einem Grundwasserflurabstand (35) von mehr als 8 m innerhalb des
Bohrloches (12) befindet und entweder die Probennahmeschläuche (15)
markiert mit der entsprechenden Entnahmetiefe an die Erdoberfläche (13)
geführt sind und somit beliebig oft oder kontinuierlich Grundwasserpro
ben entnehmbar sind, oder die Grundwassersammler ohne Schlauchver
bindung zur Erdoberfläche (13) beprobbar und nach dem Ausbau des
Systems untersuchbar sind.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß für Bohrlöcher mit einem Grundwasserflurabstand (35) von weniger
als 8 m die Probennahmetechnik (8) soweit vereinfachbar ist, daß sich im
Bohrloch (12) nur Schläuche (15) befinden, wobei jeder Schlauch (15)
entweder an der Außenseite des Packers in einer definierten Tiefe endet
oder verbunden mit der entsprechenden Einlauföffnung (6) auf der Innen
seite endet und das andere Ende bis zur Erdoberfläche (13) geführt ist und
dort mit einer Schlauch- oder Saugpumpe beliebig oft beprobbar ist.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Befüllen des Systems mit einem Fluid mittels Fluid- oder Fremd
wasserzugabe von der Erdoberfläche (13) aus oder direkt mit Wasser vom
zu testenden Bohrloch (12) erfolgt.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Befüllen des Systems mit Wasser vom zu testenden Bohrloch (12)
in der Weise erfolgt, daß sich in der Packerschlauchwand oder einem
Modulverbindungsstück (10) oder dem Abschlußelement (2) eine Öffnung
(18) zum Befüllen befindet, welche entweder mit einer Befüllpumpe, die
ihrerseits das Wasser in das System pumpt, oder mit einem einfachen
Befüllschlauch (19) verbunden ist, der bis zur Erdoberfläche (13) geführt
ist und bei einem Grundwasserflurabstand (35) von weniger als 8 m das
Wasser über eine Schlauch- oder Saugpumpe fördert oder seinerseits mit
einem dünneren Druckbefüllschlauch (20) über ein Übergangsstück (21)
am unteren Ende verbunden ist, über welchen Druckluft von einem
Kompressor (22) von der Erdoberfläche (13) aus in den Befüllschlauch (19)
preßbar ist und damit das Wasser in das System pumpbar ist.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fluid des Systems beim Entleeren entweder mittels Abpumpen
über eine spezielle Entleerpumpe zur Erdoberfläche (13) leitbar ist oder
nach Füllung des Systems mit bohrlocheigenem Wasser dieses wieder
direkt zurück in das Bohrloch (12) leitbar ist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Entleerung des bohrlocheigenen Wassers im System in der Weise
erfolgt, daß es entweder zur Erdoberfläche (13) gepumpt und entsorgt
wird oder über eine Entleerpumpe, die mit einer Öffnung in der Packer
schlauchwand oder einem Modulverbindungsstück (10) oder dem Ab
schlußelement (2) unten verbunden ist, auf die Systemaußenseite gedrückt
wird oder über einen einfachen Entleerschlauch (23), welcher zweckmäßi
gerweise von einigen cm über dem Abschlußelement (2) unten im System
bis zur Erdoberfläche (13) und dann wieder zwischen Systemaußenseite
und Bohrlochwand (5) führt, gefördert wird, wobei dieser Entleerschlauch
(23) bei einem Grundwasserflurabstand (35) von weniger als 8 m das
Wasser über eine Schlauch- oder Saugpumpe fördert oder seinerseits mit
einem dünneren Druckentleerschlauch (24) über ein Übergangsstück (25)
am unteren Ende verbunden ist, über welchen Druckluft von einem
Kompressor (22) von der Erdoberfläche (13) aus in den Entleerschlauch
(23) preßbar ist und damit das Wasser förderbar ist.
14. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß das Befüllen und Entleeren des Systems mit bohrlocheigenem Wasser
mit einer einzigen kombinierten Befüll- und Entleerpumpe in der Weise
erfolgt, daß es sich entweder um eine umpolbare Pumpe, insbesondere
um eine Schlauchpumpe, handelt, welche in der Lage ist, in beide Rich
tungen zu fördern, oder daß eine Einwegpumpe (26), insbesondere eine
Membran- oder Kolbenschwingpumpe, verwendbar ist, wobei sowohl
deren Saugseite (31) als auch deren Druckseite (32) jeweils mit zwei
mechanisch, pneumatisch, magnetisch oder elektrisch betriebenen Öff
ner/Schließer-Ventilen (27, 29, 28, 30) und dem Bohrloch (12) über eine
Öffnung (33, 34) so verbunden ist, daß beim Befüllvorgang jeweils ein
erstes Ventil (27, 28) der Saug- und Druckseite (31, 32) geöffnet ist,
welche gewährleisten, daß das gepumpte Wasser von der Systemaußensei
te in das System hineinpumpbar ist und das jeweils andere Ventil (29, 30)
geschlossen ist, und beim Entleervorgang die beiden anderen Ventile(29,
30) geöffnet sind, welche gewährleisten, daß das gepumpte Wasser vom
Systeminneren in das Bohrloch (12) zurückpumpbar ist und die beiden
ersten Ventile (27, 28) geschlossen sind.
15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß beim stationären Einsatz des Systems über einen beliebig langen
Zeitraum von Hand oder automatisch über eine Auswerteeinrichtung
tiefenorientiert, gleichzeitig oder nacheinander in der Aufgabenstellung
entsprechenden Zeitabständen oder kontinuierlich, die Aufnahme physika
lischer, chemischer und geophysikalischer Parameter, wie Druck, Tempe
ratur, elektrische Leitfähigkeit, Redoxpotential, pH-Wert, scheinbarer
spezifischer Widerstand, elektrische und magnetische Komponenten sowie
seismische und akustische Größen erfolgt.
16. System nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 10 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet,
daß das System auch ohne Probennahmetechnik (8) und Meßtechnik (7)
nur für das reversible Verschließen von Bohrlöchern einsetzbar ist und
somit die Vermischung von Grundwasser aus verschiedenen Tiefen oder
Grundwasserstockwerken innerhalb des Bohrloches (12) verhindert ist.
17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Nutzung einer Folie für den Packerschlauch (1), dieser entweder
aus einem beliebig langen vorgefertigten Schlauch oder aus einer
verschweißbaren Folienbahn herstellbar ist, welche längs zu einem
Schlauch verschweißbar ist.
Priority Applications (3)
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