EP0431507A2 - Apparatus and method for cleaning filtering gravel packs in water wells - Google Patents
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- E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
- E21B37/08—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells cleaning in situ of down-hole filters, screens, e.g. casing perforations, or gravel packs
Definitions
- the invention relates to a device and method for cleaning the filter gravel fill in wells.
- the invention is based on the object of proposing a device and a method for cleaning a clogged filter gravel fill which permits intensive regeneration in sections using circular flows. This makes it possible for a certain amount of cleaning chemicals to be brought into a circulating cleaning movement in a limited well section and to be used very well in the process.
- the device to be used should be suitable for ensuring the emergency water supply if necessary - without additional disassembly and assembly in the well.
- the two housings are expediently connected to the intermediate piece and the fitting by intermediate flanges.
- the device can also be connected to a hose drum with a drive via a connector.
- the lower pump is expediently connected to the upper pump and to the riser by means of a bypass line.
- Both pumps can be equipped with an infinitely variable speed control.
- the invention is characterized in that, when the lower pump is operating and the upper pump is at a standstill, compressed air, aggressive or inert gas together with water is injected into a section of the filter gravel bed for a while, and a rinsing and sanding phase is then added after the injection has ended, with the addition of the connects the upper pump, whereupon the device by means of the attached pull hose wound on a drivable hose drum or is moved vertically in the well by means of a separate lifting device and the processes of injecting and rinsing are carried out in an adjacent section of the filter gravel fill.
- a cleaning chemical can alternately be injected instead of or in addition to the injected gases.
- the chemicals collected in a container set up above ground during the rinsing process can be separated off in this container and also neutralized by adding additional chemicals, the water freed from the chemicals being discharged from the container.
- both the injection line and the riser can be used simultaneously for injection into the aquifer.
- Compressed air or gases can also be injected into the filter gravel bed on the outside of the long sleeve pressed against the well filter via the injection line, even when the two pumps are stationary.
- FIG. 1 shows that an upper extension piece 1 is closed at the top by an upper connecting flange 2, whereas an upper suction piece 3 is connected on the underside.
- a lower suction piece 4 corresponding to the upper suction piece 3 is connected in the same way to a lower extension piece 26, which is closed at the bottom by a lower end flange 6.
- a pump 9 and 10 is accommodated in each of these two housings formed by suction pieces and extension pieces.
- the two mentioned housings which enclose the pumps 9 and 10, are connected to one another by a lockable fitting 11 with an intermediate piece 12.
- the housings mentioned are connected to one another by the injection lines 13 and 25.
- the upper connecting flange 2 is equipped with a connecting piece 7 and a connecting piece 8 for the injection line 13.
- the cable 14 for the pump 9 is guided through the cable duct 16, whereas the cable 15 for the pump 10 is guided through the cable duct 17 and 18 to the pump 10.
- a measuring sensor 24 hanging on the measuring cable 19 provides information about changes in quality of the filter gravel fill 22 located between the borehole wall 23 and the well filter 21 and the water.
- FIG. 2 shows the same parts with the same reference numbers from FIG. 1.
- the illustration also shows the bypass line 29 for the lower pump 10.
- the control line for the shut-off valve 11 is provided with the reference number 30, whereas the compressed gas feed is indicated by the reference number 31.
- the return line 33 and the recirculation line 34 are connected to the chemical storage container 32.
- the riser 35 can be wound up on a hose drum 36 which is equipped with a drive, not shown.
- the waste water line 37 leads to a neutralization tank, not shown in the drawing, and the waste water discharge line 38 into a receiving water.
- the chemical metering pump is designated by the reference number 41.
- the dirty water pump 39 is connected to the dirty water discharge line 40.
- the illustration according to FIG. 3 shows the conveying path 51, ie the metered addition of air, which can optionally be replaced by adding gases or regeneration chemicals.
- the conveyor path 52 shows the suction with the pump 10 from section B, the injection into section C and the circular backflow from section C in section B.
- Compressed air or gaseous and chemical regeneration agents can also be supplied via the conveying path 55 in order to achieve countercurrent flushing.
- the use of the devices and the method described allow both a two-phase flushing (water-gas flushing) to be carried out, as well as a very intensive, localized regeneration of sections of a water well under controlled and intensive, multiple use of circulating chemical flows.
- This locally restricted regeneration process can then be used again after the device has been moved to an adjacent section, so that in this way the entire water well is regenerated in an automatic, sensitive, controllable working process.
- the closure of one or more sections of the well filter 21 by one or more long sleeves 28 is essential for the method according to the invention.
- the pumps produce backwashing in sections opposite to the usual inflow direction, which favors both the cleaning of the well filter 21 and the filter gravel fill 22.
- the areas sealed by a long sleeve prevent the flow from escaping into the interior of the filter tube 21 both when operating one or both pumps and when injecting compressed air or other gases. They can furthermore serve to prevent the injected cleaning chemicals from spreading up and down to limit.
- long sleeves 28 can also be provided at the lower end of the device and between the suction areas of the two pumps.
- the length of the long cuffs can be several meters.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen der Filterkiesschüttung in Bohrbrunnen.The invention relates to a device and method for cleaning the filter gravel fill in wells.
Es ist bekannt, daß bei Entnahmebrunnen und Meßbrunnen für Grundwasser- und Uferfiltrat bei zunehmender Betriebszeit Verstopfungserscheinungen in der Filterkiesschüttung in Form von Versandungen, Verockerungen, Versinterungen und deren Mischformen auftreten, welche zur Verringerung der Entnahmemengen des Brunnens führen.It is known that in the case of extraction wells and measuring wells for groundwater and bank filtrate, with increasing operating time, signs of blockage in the filter gravel fill occur in the form of sanding, clogging, sintering and their mixed forms, which lead to a reduction in the amount withdrawn from the well.
Man versucht durch Anwendung von Regenerierverfahren,die Verunreinigungen in der Filterkiesschüttung zu beseitigen. Eines der Verfahren ist das Einfüllen einer Reinigungschemikalie in den Brunnen hinein. Da man in den gesamten Grundwasserleiter injizieren muß, wird eine hohe Reinigungschemikalienmenge auf einer großen Injektionsfläche verbraucht, wobei eine intensive örtlich beschränkte Regenerationsarbeit in einzelnen Abschnitten nicht möglich ist. Außerdem treten durch unvollkommene Durchmischung Konzentrationsschwankungen auf.Attempts are made to remove the impurities in the filter gravel bed by using regeneration processes. One of the methods is to fill a cleaning chemical into the well. Since you have to inject into the entire aquifer, a large amount of cleaning chemicals is used on a large injection area, and intensive localized regeneration work in individual sections is not possible. In addition, concentration fluctuations occur due to imperfect mixing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtung und Verfahren für eine Reinigung einer verstopften Filterkiesschüttung vorzuschlagen die die abschnittsweise intensive Regenerierung unter Anwendung von Zirkularströmungen gestattet. Hierdurch wird ermöglicht, daß eine bestimmte Menge von Reinigungschemikalien in einem begrenzten Brunnenabschnitt in eine zirkulierende Reinigungsbewegung gebracht wird und dabei eine sehr gute Ausnutzung erfährt.The invention is based on the object of proposing a device and a method for cleaning a clogged filter gravel fill which permits intensive regeneration in sections using circular flows. This makes it possible for a certain amount of cleaning chemicals to be brought into a circulating cleaning movement in a limited well section and to be used very well in the process.
Gleichzeitig soll die einzusetzende Vorrichtung geeignet sein, im Bedarfsfall -ohne zusätzliche Demontagen und Montagen im Brunnen- die Notwasserversorgung sicherzustellen.At the same time, the device to be used should be suitable for ensuring the emergency water supply if necessary - without additional disassembly and assembly in the well.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung vorrichtungsmäßig durch mindestens zwei im Brunnenfilter übereinander angeordnete, miteinander verbundene und durch ein Zwischenstück mit Armatur von einander absperrbare Pumpen, die jeweils in einem aus mindestens einem geschlossenen Verlängerungsstück und mindestens einem gelochten Saugstück bestehenden Gehäuse untergebracht sind, wobei die Saugstücke in ihrer Ober -und Unterkante gegenüber dem Brunnenfilter durch Dichtungen abgedichtet und an gesonderte Injektionsleitungen angeschlossen sind, und das obere Verlängerungsstück durch eine daran befestigte und hydraulisch und/oder pneumatisch an den Brunnenfilter angepreßte Langmanschette umschlossen ist, die das obere geschlossene Verlängerungsstück zum Brunnenfilter auf der Innenseite des Brunnenfilters abdichtet.This object is achieved according to the invention by means of at least two pumps which are arranged one above the other in the well filter, are connected to one another and can be shut off by an intermediate piece with a fitting and are each housed in a housing consisting of at least one closed extension piece and at least one perforated suction piece, the Suction pieces are sealed in their upper and lower edges with respect to the well filter by seals and connected to separate injection lines, and the upper extension piece is enclosed by a long sleeve fastened to it and hydraulically and / or pneumatically pressed onto the well filter, which seals the upper closed extension piece to the well filter seals the inside of the well filter.
Zweckmäßig sind die beiden Gehäuse durch Zwischenflansche mit dem Zwischenstück und der Armatur verbunden.The two housings are expediently connected to the intermediate piece and the fitting by intermediate flanges.
Die Vorrichtung kann ferner über ein Anschlußstück mit einer Schlauchtrommel mit Antrieb verbunden sein.The device can also be connected to a hose drum with a drive via a connector.
Die untere Pumpe ist zweckmäßig mittels einer Umgehungsleitung mit der oberen Pumpe und mit der Steigleitung verbunden.The lower pump is expediently connected to the upper pump and to the riser by means of a bypass line.
Beide Pumpen können mit einer stufenlos regelbaren Drehzahlregelung versehen sein.Both pumps can be equipped with an infinitely variable speed control.
Verfahrensmäßig kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß bei Betrieb der unteren Pumpe und stillstehender oberer Pumpe eine Zeitlang Druckluft, agressives oder inertes Gas zusammen mit Wasser in einen Abschnitt der Filterkiesschüttung injiziert wird und sich hieran nach Beendigung der Injektion eine Spülungs -und Entsandungsphase unter Hinzuschaltung der oberen Pumpe anschließt, worauf die Einrichtung mittels daran angeschlagenem auf einer antreibbaren Schlauchtrommel aufgewickeltem Zugschlauch oder mittels eines getrennten Hebezeugs im Brunnen vertikal verschoben wird und die Vorgänge des Injizierens und Spülens in einem benachbarten Abschnitt der Filterkiesschüttung durchgeführt werden.In procedural terms, the invention is characterized in that, when the lower pump is operating and the upper pump is at a standstill, compressed air, aggressive or inert gas together with water is injected into a section of the filter gravel bed for a while, and a rinsing and sanding phase is then added after the injection has ended, with the addition of the connects the upper pump, whereupon the device by means of the attached pull hose wound on a drivable hose drum or is moved vertically in the well by means of a separate lifting device and the processes of injecting and rinsing are carried out in an adjacent section of the filter gravel fill.
In Abwandlung und Ergänzung des Verfahrens kann anstelle der injizierten Gase oder auch zusätzlich hierzu alternierend eine Reinigungschemikalie injiziert werden.In a modification and addition to the method, a cleaning chemical can alternately be injected instead of or in addition to the injected gases.
Die während des Spülvorganges in einem übertage aufgestellten Behälter aufgefangenen Chemikalien können in diesem Behälter abgetrennt und durch Hinzufügung zusätzlicher Chemikalien auch neutralisiert werden, wobei das von den Chemikalien befreite Wasser aus dem Behältnis abgeleitet wird.The chemicals collected in a container set up above ground during the rinsing process can be separated off in this container and also neutralized by adding additional chemicals, the water freed from the chemicals being discharged from the container.
Bei einem abgewandelten Verfahren kann man sowohl die Injektionsleitung als auch die Steigleitung gleichzeitig zur Injektion in den Grundwasserleiter verwenden.In a modified method, both the injection line and the riser can be used simultaneously for injection into the aquifer.
Über die Injektionsleitung können aber auch bei stillstehenden beiden Pumpen Druckluft oder Gase in die Filterkiesschüttung auf der Außenseite der an den Brunnenfilter angepreßten Langmanschette injiziert werden.Compressed air or gases can also be injected into the filter gravel bed on the outside of the long sleeve pressed against the well filter via the injection line, even when the two pumps are stationary.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnung der grundsätzliche Vorrichtungsaufbau und der Verfahrensablauf näher erläutert und beschrieben.The basic structure of the device and the process sequence are explained and described in more detail below with the aid of the drawing.
Es zeigen
Figur 1- einen Längsschnitt durch die Filterspüleinrichtung im Brunnen in einem Ausschnitt,
Figur 2- einen schematisch gehaltenen Längsschnitt durch die gesamte Einrichtung einschließlich der übertage angeordneten Teile und
Figur 3- einen schematischen Strömungsverlauf.
- Figure 1
- a longitudinal section through the filter rinsing device in the well in a section,
- Figure 2
- a schematic longitudinal section through the entire facility including the parts arranged above ground and
- Figure 3
- a schematic flow pattern.
Der in Figur 1 gegebenen Darstellung ist zu entnehmen, daß ein oberes Verlängerungsstück 1 durch einen oberen Anschlußflansch 2 nach oben abgeschlossen ist, wogegen unterseitig ein oberes Saugstück 3 angeschlossen ist.The illustration given in FIG. 1 shows that an
Ein dem oberen Saugstück 3 entsprechendes unteres Saugstück 4 ist in der gleichen Weise mit einem unteren Verlängerungsstück 26 verbunden, das nach unten hin durch einen unteren Abschlußflansch 6 abgeschlossen ist.A
In jedem dieser beiden durch Saugstücke und Verlängerungsstücke gebildeten Gehäuse ist eine Pumpe 9 bzw. 10 untergebracht.A
Zwischenflansche 5 und Dichtungen 20 schaffen mehrere Abdichtungshorizonte übereinander. An einer Dichtungsplatte 27 ist eine Langmanschette 28 befestigt, welche hydraulisch oder pneumatisch an den Brunnenfilter 21 angepreßt wird und diesen abdichtet.
Die beiden erwähnten Gehäuse, welche die Pumpen 9 und 10 in sich einschließen, sind durch eine absperrbare Armatur 11 mit Zwischenstück 12 miteinander verbunden.The two mentioned housings, which enclose the
Ferner sind die genannten Gehäuse durch die Injektionsleitungen 13 und 25 miteinander verbunden.Furthermore, the housings mentioned are connected to one another by the
Der obere Anschlußflansch 2 ist mit einem Anschlußstück 7 sowie einem Anschlußstutzen 8 für die Injektionsleitung 13 ausgestattet.The upper connecting
Das Kabel 14 für die Pumpe 9 wird durch die Kabeldurchführung 16 geführt, wogegen das Kabel 15 für die Pumpe 10 durch die Kabeldurchführungen 17 und 18 zur Pumpe 10 geführt wird.The cable 14 for the
Ein am Meßkabel 19 hängender Meßaufnehmer 24 gibt Aufschlüsse über Qualitätsveränderungen der zwischen der Bohrlochwand 23 und dem Brunnenfilter 21 befindlichen Filterkiesschüttung 22 und des Wassers.A
In der Darstellung gemäß Figur 2 sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern aus der Figur 1 versehen. Die Darstellung zeigt aber noch zusätzlich die Umgehungsleitung 29 für die untere Pumpe 10.In the illustration according to FIG. 2, the same parts are provided with the same reference numbers from FIG. 1. The illustration also shows the
Die Steuerleitung für die Absperrarmatur 11 ist mit der Bezugsziffer 30 versehen, wogegen die Druckgaseinspeisung durch die Bezugsziffer 31 angegeben ist. An dem Chemikalienvorratsbehälter 32 ist die Rückführleitung 33 und die Umwälzleitung 34 angeschlossen.The control line for the shut-off
Die Steigleitung 35 ist auf eine Schlauchtrommel 36 aufwickelbar, die mit einem nicht dargestellten Antrieb ausgerüstet ist.The
Die Abwasserleitung 37 führt zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten Neutralisationsbehälter und die Abwasserableitung 38 in einen Vorfluter.The
Die Chemikaliendosierpumpe wird durch die Bezugsziffer 41 bezeichnet.The chemical metering pump is designated by the
Die Schmutzwasserpumpe 39 ist mit der Schmutzwasserableitung 40 verbunden.The
Die Darstellung gemäß Figur 3 zeigt den Förderweg 51, d.h. die dosierte Zugabe von Luft, die wahlweise ersetzbar ist durch eine Zugabe von Gasen oder Regenerierchemikalien. Der Förderweg 52 zeigt die Absaugung mit der Pumpe 10 aus dem Abschnitt B das Injizieren in den Abschnitt C und die zirkuläre Rückströmung von Abschnitt C in Abschnitt B.The illustration according to FIG. 3 shows the
Über den Förderweg 55 kann zur Erzielung einer Gegenströmspülung ebenfalls Druckluft oder gasförmige sowie chemische Regenierungsmittel zugeführt werden.Compressed air or gaseous and chemical regeneration agents can also be supplied via the
Die Anwendung der beschriebenen Vorrichtungen und des Verfahrens gestatten sowohl die Durchführung einer Zwei-Phasen-Spülung (Wasser-Gas-Spülung) als auch eine sehr intensive örtlich begrenzte Regenerierung von Abschnitten eines Wasserbrunnens unter kontrollierter und intensiver, mehrfacher Ausnutzung zirkulierender Chemikalienströme. Dieses örtlich eng begrenzte zur Anwendung gelangende Regenerierverfahren kann dann nach Verbringung der Vorrichtung in einen benachbarten Abschnitt dort erneut zur Anwendung gelangen, so daß auf diese Weise der gesamte Wasserbrunnen in einem selbsttätig ablaufenden, feinfühlig steuerbaren Arbeitsverfahren regeneriert wird.The use of the devices and the method described allow both a two-phase flushing (water-gas flushing) to be carried out, as well as a very intensive, localized regeneration of sections of a water well under controlled and intensive, multiple use of circulating chemical flows. This locally restricted regeneration process can then be used again after the device has been moved to an adjacent section, so that in this way the entire water well is regenerated in an automatic, sensitive, controllable working process.
Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist der Verschluß eines oder mehrerer Abschnitte des Brunnenfilters 21 durch eine oder mehrere Langmanschetten 28. Hierdurch wird eine Spülströmung in Längsrichtung in der Filterkiesschüttung 22 erzwungen, durch die eine wirksame mechanische und chemische Reinigung der Filterkiesschüttung 22 erzielt wird. Weiterhin wird durch die Pumpen abschnittsweise eine Rückspülung entgegengesetzt der üblichen Zuströmrichtung erzeugt, die sowohl die Reinigung des Brunnenfilters 21 als auch der Filterkiesschüttung 22 begünstigt. Die durch eine Langmanschette abgedichteten Bereiche vermeiden sowohl beim Betrieb einer oder beider Pumpen wie auch bei der Injektion von Druckluft oder anderen Gasen ein Ausweichen der Strömung in das Innere des Filterrohres 21. Sie können weiterhin dazu dienen, die Ausbreitung der injizierten Reinigungschemikalien nach oben und unten zu begrenzen. Entsprechend können Langmanschetten 28 auch am unteren Ende der Vorrichtung und zwischen den Saugbereichen der beiden Pumpen vorgesehen sein. Die Länge der Langmanschetten kann mehrere Meter betragen. Mit Hilfe von Austrittsöffnungen an einem Ende der Langmanschette 28 kann ein hydrodynamischer Druck ober- oder unterhalb des Regenerierbereichs erzeugt werden.The closure of one or more sections of the well filter 21 by one or more
Claims (16)
gekennzeichnet durch
und
und mindestens
marked by
and
and at least
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung über ein Anschlußstück (7) mit einer Schlauchtrommel mit Antrieb (36) verbunden ist.Apparatus according to claims 1 and 2
characterized in that the device is connected to a hose reel with a drive (36) via a connecting piece (7).
dadurch gekennzeichnet, daß
die untere Pumpe (10) mittels einer Umgehungsleitung (29) mit der oberen Pumpe (9) und der Steigleitung (35) verbunden ist.Device according to claims 1 to 3,
characterized in that
the lower pump (10) is connected to the upper pump (9) and the riser (35) by means of a bypass line (29).
dadurch gekennzeichnet, daß
beide Pumpen (9,10) mit einer stufenlos regelbaren Drehzahlregelung versehen sind.Device according to claim 4,
characterized in that
Both pumps (9, 10) are equipped with an infinitely variable speed control.
dadurch gekennzeichnet, daß
und
characterized in that
and
dadurch gekennzeichnet, daß
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, daß
das Injizieren von Gasen und Reinigungschemikalien alternierend in gleichen oder benachbarten Abschnitten der Filterkiesschüttung vorgenommen wird.Process according to claims 6 and 7,
characterized in that
the injection of gases and cleaning chemicals is carried out alternately in the same or adjacent sections of the filter gravel fill.
dadurch gekennzeichnet, daß
während des Injizierens und der Spülungen die Pumpen mit veränderten Drehzahlen betrieben werden.Method according to claims 6 and / or 7,
characterized in that
the pumps are operated at different speeds during injection and flushing.
dadurch gekennzeichnet, daß
oder
characterized in that
or
dadurch gekennzeichnet, daß alternierend bei abgeschalteten beiden Pumpen sowohl über die Steigleitung als auch die Injektionsleitung zeitgleich oder versetzt die Zugabe der gasförmigen oder flüssigen Regeneriermittel erfolgt.Method according to claims 6 to 10,
characterized in that alternately when the two pumps are switched off, the gaseous or liquid regenerating agent is added either via the riser pipe or the injection pipe at the same time or offset.
dadurch gekennzeichnet, daß
bei stillstehenden beiden Pumpen über die Injektionsleitung Druckluft oder Gase in die Filterkiesschüttung auf der Außenseite der an den Brunnenfilter angepressten Langmanschette injiziert wird.Method according to claim 6,
characterized in that
When both pumps are at a standstill, compressed air or gases are injected into the filter gravel bed on the outside of the long sleeve pressed onto the well filter via the injection line.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuführung der Gase, Reinigungschemikalien und/oder der Umwälzflüssigkeit pulsierend erfolgt.Method according to one of claims 6 to 12,
characterized in that
the gases, cleaning chemicals and / or the circulating liquid are supplied in a pulsating manner.
dadurch gekennzeichnet, daß
Qualitätsparameter vor Ort gemessen und zur Steuerung des Verfahrens verwendet werden.Method according to one of claims 6 to 13,
characterized in that
Quality parameters measured on site and used to control the process.
gekennzeichnet durch
einen im Saugstrom einer Pumpe (9) angeordneten Meßaufnehmer (24) zur Messung von Qualitätsparametern.Device according to one of claims 1 to 5,
marked by
a measuring sensor (24) arranged in the suction flow of a pump (9) for measuring quality parameters.
dadurch gekennzeichnet, daß
an einem Ende der Langmanschette (28) Austrittsöffnungen vorgesehen sind, durch die zugeführte Druckflüssigkeit aus dem Inneren der Langmanschette austreten kann.Device according to one of claims 1 to 5 and 15,
characterized in that
At one end of the long sleeve (28) there are outlet openings through which pressure fluid supplied can escape from the inside of the long sleeve.
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