KR101064596B1 - 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치 및 주입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시추공 내 특정 심도에 추적자를 주입하여 심도별 추적자 시험을 연속적으로 수행할 수 있는 공내 추적자 주입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기압 실린더를 이용하여 추적자를 수용하는 콘테이너의 개폐를 제어함과 동시에 지상에서 콘테이너로 추적자를 공급하여 공내 특정 심도로의 추적자 운반과 주입을 반복적으로 수행할 수 있는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치 및 주입방법에 관한 것이다.

추적자, 주입장치

Description

지하수 관정용 추적자 순간 주입장치 및 주입방법{downhole tracer instantaneous injection tool and method}

본 발명은 시추공 내 심도를 달리하며 추적자를 연속적으로 순간 주입할 수 있는 추적자 주입장치 및 주입방법에 관한 것이다.

추적자 시험은 배경농도보다 높은 농도의 화학적 충격에 대한 반응 양상을 통해 수리적 연결성 또는 매질의 수리 분산적 특성을 파악하는 방법으로서 한 번의 추적자 시험을 완수하기 위해서는 추적자 선택, 용액 제작, 추적자 주입 그리고 추적자 농도 이력 관측 및 해석의 단계를 거쳐야 한다.

종래의 추적자 주입장치로는 '추적자 주입장치'(등록번호10-0770050, 등록일자 2007년 10월 18일)가 있으며, 이를 참조하여 설명하면, 일반적으로 추적자 시험은 패커를 이용하여 공내 특정구간을 격리한 후, 추적자 주입관을 통해 상 하 패커 사이의 격리구간에 추적자를 주입하거나, 콘테이너를 이용하여 특정심도에 까지 추적자를 운반한 후, 콘테이너 상부와 하부에 패커를 설치한 후에 콘테이너 내의 추적자를 방출하여 시험을 수행하는 방법이 있다. 공내 특정구간에 패커를 설치하는 것은 해당 구간 지하수의 수직 흐름을 막기 위한 것이다.

그러나 패커를 이용할 경우 시험에 필요한 소요 장비가 많아지고, 공내에서 패커의 이동과 설치 그리고 해체에 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있다. 공내 지하수의 수직흐름이 미약하거나 없는 곳에서는 패커를 설치하지 않고 추적자를 주입하여 추적자 시험을 수행할 수 있으나 추적자의 운반이 연속적이지 못하여 1회의 시험에 한정되거나 추적자의 순간 주입, 추적자의 균질화 등에 있어 문제점이 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 추적자를 추적자 주입장치의 콘테이너로 연속적으로 공급하고, 공급된 추적자를 공내 특정 심도에 순간적으로 주입할 수 있는 기술 개발에 있다. 이를 위해 우선 주입장치의 콘테이너에 추적자를 공급하는 방안과 콘테이너의 개폐 제어를 통한 추적자의 순간 주입 그리고 상기 과정의 반복 수행이 가능한 장치를 제공하는데 있다. 이러한 장치의 개발은 공내 특정 심도에서의 추적자 시험을 수행한 후 시험장비를 인양하지 않고 공내의 다른 심도로 장비를 이동하여 연속적으로 추적자 시험을 가능케 하는 장점을 갖게 하여 시험 소요 시간 및 노력을 최소화하는데 크게 기여할 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 상, 하로 유동되는 피스톤 축이 일단에 내입형성된 양방향 피스톤과; 상기 양방향 피스톤의 하단에 결합되는 상단 플레이트와; 상기 상단 플레이트와 소정간격 이격되어 공간부를 형성하며, 다수개의 연결봉을 통해 상단 플레이트와 연결되는 하단 플레이트와; 상기 공간부 내에서, 피스톤 축을 일단에 고정결합하며 타단은 개구된 내부가 비어있 는 콘테이너와; 상기 하단 플레이트에 연직방향으로 연통 고정설치되며, 피스톤이 형성된 일단이 콘테이너의 타단에 내입되는 추적자 주입봉; 양단이 개구된 채로, 상부는 상단 플레이트에 고정되고, 하단부는 하단 플레이트에 연통결합되는 추적자 주입관; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 콘테이너는 다수개의 연결봉이 끼워지는 다수개의 가이드 고리를 외주연에 돌출형성하여, 상기 콘테이너가 상, 하로 유동시 유동방향으로 가이드될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 추적자가 저장된 추적자 탱크와; 상기 추적자 탱크 및 추적자 주입관의 일단에 양단부가 연통 연결되는 주입라인과; 상기 주입라인 중단에 설치되어 추적자 주입관으로 추적자를 가압하는 구동펌프; 를 더 포함하여, 추적자 주입관으로 추적자를 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추적자 주입봉은 내부가 비어있으며, 외주연에 다수개의 방출공을 천공형성하여, 상기 추적자 주입관으로 공급된 추적자가 방출공을 통해 방출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 콘테이너는 양방향 피스톤에 의해 피스톤 축이 하강될 경우, 상기 추적자 주입봉 전체를 길이방향으로 내입하며 개방된 타단이 하단 플레이트에 압착되고, 양방향 피스톤에 의해 피스톤 축이 상승될 경우, 피스톤 축과 동반 상승하여 개방된 타단에 추적자 주입봉의 피스톤만이 내입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하단 플레이트 상면에는 콘테이너의 개방된 타단이 대응되며 정 합되는 결합홈이 형성되도록 하며, 상기 결합홈에는 패킹링이 내설되도록 하여, 상기 콘테이너가 하강하여 결합홈과 정합될 시 결합부위의 기밀상태가 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치는 상기 피스톤에 연통공을 천공형성하고, 상기 콘테이너 상부에는 배출공을 천공형성하여, 상기 콘테이너 내부와 외부 압력이 추적자 주입 후에도 상호간 동일하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추적자 주입봉은 외주연에 길이방향을 향해 부착되는 센서를 설치하여, 추적자 주입봉 주변으로 방출되는 추적자의 농도를 체크하여, 주입된 추적자 초기의 농도와 비교하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 양방향 피스톤은 상부에 고정고리를 형성하고, 상기 고정고리에 고정 와이어를 연결시키며, 지면에 설치된 윈치에 의해 고정 와이어를 조정하여, 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치를 시추공 내 측정을 원하는 목적 심도까지 투하시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 양방향 피스톤은 상, 하단부에 제 1공급라인과 제 2공급라인의 일단을 각각 연결하고, 상기 제 1, 2공급라인의 타단은 지면상에 설치된 공기압 공급탱크와 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상, 하단 플레이트는 각각 복수개로 이루어지고, 상기 복수개로 이루어지는 상단 플레이트 및 하단 플레이트 각 사이에는 다수개의 보조부재가 결합되되, 상기 보조부재는 상, 하단 플레이트의 직경보다 상대적으로 더 큰 직경을 가지며 다수개가 상호간 면접합되어 일체형을 이루며, 원주면을 따라 등간격으로 다수개의 절개부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치의 주입방법에 있어서, 시추공 내 사용자가 측정을 원하는 심도까지 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치를 투하시키는 단계와; 상기 단계 후, 양방향 피스톤의 제 1공급라인에 공기압을 공급하여, 추적자 주입봉 전체가 내입되도록 콘테이너를 하강시키는 단계와; 상기 단계 후, 상기 추적자 주입관으로 추적자를 공급하고, 공급된 추적자가 추적자 주입봉의 방출공을 통해 배출되면서 콘테이너 내부에 채워지는 단계와; 상기 단계 후, 양방향 피스톤의 제 2공급라인에 공기압을 공급하여, 콘테이너를 상승시킴으로써 추적자가 외부로 방출되도록 하는 단계와; 상기 단계 후, 상기 추적자 주입봉 외주연의 센서가 방출된 추적자의 농도를 일정시간 체크하는 단계; 를 순차적으로 반복하여 추적자를 순간 주입하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 추적자를 추적자 주입장치의 콘테이너로 연속적인 공급이 가능하며, 공급된 추적자를 공내 특정 심도에 순간적으로 주입할 수 있으며, 상기와 같은 과정 반복이 가능할 뿐만 아니라, 사용자가 측정을 원하는 시추공 내의 다른 심도로 장비를 이동하지 않고도 연속적으로 추적자 시험이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기 재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예컨대, 예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)" 등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 하는 것을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, "제 1(first)" 또는 "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치 및 주입방법을 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치 및 주입방법은, 양방향 피스톤(10), 상단 플레이트(20), 하단 플레이트(30), 콘테이너(40), 추적자 주입봉(50), 추적자 주입관(60)을 포함한다.

상기 양방향 피스톤(10)은 일단이 양방향 피스톤(10)에 내설되는 피스톤 축(11)이 상부 및 하부의 양방향으로 유동 된다. 물론, 상기 피스톤 축(11) 일단, 즉, 상기 양방향 피스톤(10)에 내설되는 피스톤 축(11)의 일단에는 콘테이너(40)가 연결 고정되어 있으며, 상기 양방향 피스톤(10)의 외주면 상단 및 하단에는 공기압이 주입될 수 있도록 하는 제 1, 2유입구(12, 13)가 각각 형성되어 있다. 또한, 상기 양방향 피스톤(10)의 상부에는 고정 와이어(91)가 연결되어 있는 고정고리(14)를 형성하며, 상기 고정 와이어(91)는 지표면(G) 상에 설치되는 윈치(90)에 의해 상, 하로 유동되어 본 발명의 주입장치(110)를 시추공(H) 내에 위치시킬 수 있도록 한다.

상부에 위치된 상기 제 1유입구(12)에는 제 1공급라인(101)의 일단이 연결되고, 하단에 위치된 제 2유입구(13)에는 제 2공급라인(102)의 일단이 연결되어 있으며, 상기 제 1, 2공급라인(101, 102)의 각 타단은 지표면(G) 상에 설치되어 있는 공기압 공급탱크(100)에 연결되어, 상기 공기압 공급탱크(100)로부터 공기압을 공 급받게 된다.

다시 말해, 상기 제 1유입구(12)를 통해 양방향 피스톤(10)의 상부로 공기압이 공급되면, 상기 양방향 피스톤(10)의 하단부에 일단이 내입설치되는 피스톤 축(11)이 하단으로 유동하게 되고, 상기 제 2유입구(13)를 통해 양방향 피스톤(10)의 하부로 공기압을 공급하게 되면, 상기 피스톤 축(11)이 상단으로 유동하게 되는 것이다.

상기 상단 플레이트(20)는 양방향 피스톤(10)의 하단부에 설치되는 것으로, 중앙에는 관통공(21)이 형성되도록 하여, 상기 양방향 피스톤(10)의 하단부에 일단이 내입되는 피스톤 축(11)이 관통되도록 한다.

더불어, 상기 상단 플레이트(20) 및 후술될 하단 플레이트(30)는 각각 복수개로 상측과 하측에 위치되어 상호간 면접합되는 형태를 가지도록 한다.

또한, 상기 상단 플레이트(20)를 기준으로 설명하면, 상기 복수개로 이루어지는 상단 플레이트(20) 사이에는 보조부재(24)가 결합되어 있으며, 상기 보조부재(24)는 상단 플레이트(20)의 직경보다 상대적으로 더 큰 직경을 가지도록 하고, 외곽에서부터 중심부를 향해 소정길이 절개되는 절개부(25)를 원주면으로 따라 등간격으로 다수개 형성하도록 하되, 이러한 상기 보조부재(24)는 다수개가 상호간 접합되어 일체형을 이루도록 하며, 상기 각 보조부재(24)에 형성되는 절개부(25)는 상호간 연통되지 않도록 각각 상이한 위치에 절개되도록 한다.

이러한 상기 보조부재(24)는 상기와 같이, 복수개로 이루어지는 상단 플레이 트(20) 및 하단 플레이트(30)에 결합되어 본 발명의 주입장치를 시추공(H) 내에 하강시켜 원하는 심도에 위치시킬 경우, 상기 주입장치의 길이방향, 즉 상, 하측으로의 지하수 유동을 최소화하여, 상기 상, 하단 플레이트(20, 30) 사이에서 방출되는 추적자가 수직방향으로 유동되는 지하수에 의해 가능한 영향을 받지 않도록 상기 상, 하단 플레이트(20, 30) 사이를 밀폐함과 동시에, 상기 보조부재(24)가 시추공(H) 벽에 접촉하여 주입장치가 시추공(H)의 중심에 위치하도록 하기 위함이다. 또한, 시추공(H)의 직경의 맞게 다수개의 보조부재(24)에 형성된 각각의 절개부(25)는 선택적으로 상측 또는 하측으로 휘어지면서 시추공 내주연에 접촉될 수 있도록 한 것이다.

더불어, 다수개가 상호간 접합되어 일체형으로 이루는 보조부재(24)는, 각각의 보조부재(24)에 형성된 절개부(25) 상호간이 연통되지 않도록 위치를 상이하게 절개함으로써 절개부(25)를 통해 지하수가 상, 하로 유동되지 않도록 해야 할 것이며, 또한, 상기 절개부(25)는 보조부재(24)의 원주면에서 중심으로 향해 일정길이 절개시, 상단 플레이트(20) 또한 하단 플레이트(30)에 접촉되지 않는 부위까지 절개되도록 하여 보조부재(24)가 상, 하로 휘어질 시 상, 하단 플레이트(20, 30)와 보조부재(24) 접촉부위에서 손쉽게 절단이 이루어지지 않도록 한다.

상기 하단 플레이트(30)는 상단 플레이트(20)의 하부에 위치되는 것으로, 상기 상단 플레이트(20)와 일정길이를 가지는 다수개의 연결봉(22)에 의해 상호 연결되도록 하며, 이로 인해, 상기 상단 플레이트(20)와 하단 플레이트(30)의 사이에는 선술된 피스톤 축(11) 및 피스톤 축(11)과 연결되는 후술될 콘테이너(40)가 상, 하로 유동되는 공간부(23)가 형성된다.

상기 하단 플레이트(30) 내부는 비어있도록 하여, 후술될 추적자 주입봉(50)과 연통되는 형태를 가지도록 한다.

또한, 상기 하단 플레이트(30)의 상면에는 후술될 콘테이너(40)의 타단이 맞닿으며 정합되는 환형의 결합홈(31)이 파여져 있으며, 상기 결합홈(31)에는 결합홈(31)과 대응되는 형상의 패킹링(32)이 삽입고정되어 있도록 한다.

상기 콘테이너(40)는 양방향 피스톤(10)에 길이방향으로 상, 하 유동되는 피스톤 축(11)의 타단에 고정 결합되는 것으로, 상기 콘테이너(40)를 피스톤 축(11)의 일단에 고정하되, 상기 피스톤 축(11)이 고정되는 일단(상부면)에는 다수의 배출공(42)을 연통형성하고, 타단은 개방되어 있으며, 내부는 비어있는 원통 형상을 가진다. 이로써, 상기 콘테이너(40)는 피스톤 축(11)에 일단이 고정되어 있는 형태로 인하여, 상기 양방향 피스톤(10)에 공기압이 주입되어 피스톤 축(11)이 상, 하로 유동될 시, 상기 피스톤 축(11)과 동일하게 상, 하로 유동된다.

다시 말해, 상기 공간부(23) 내에서 피스톤 축(11)과 콘테이너(40)가 동반으로 상, 하 유동되는 것으로, 상기 제 1유입구(12)로 공기압이 공급되어 콘테이너(40)가 하강하게 되면, 상기 콘테이너(40)의 개방된 타단은 하단 플레이트(30)의 상면에 밀착 접촉하게 되는데, 이때, 상기 하단 플레이트(30)의 상면에 형성된 결합홈(31)에 콘테이너(40)의 개방된 타단이 정합되며 밀착되고, 상기 결합홈(31) 내 에 형성되어 있는 패킹링(32)에 의해, 상기 결합홈(31)과 콘테이너(40)의 타단 사이에 기밀상태가 유지되도록 한다.

또한, 상기 콘테이너(40)의 외주연에는 다수개의 연결봉(22)에 대응되는 방향으로 다수개의 가이드 고리(41)를 돌출형성하고, 상기 가이드 고리(41)에 다수개의 연결봉(22) 각각이 끼워지도록 하여, 피스톤 축(11)이 상, 하로 움직일 때 콘테이너(40)가 수직방향으로 상, 하 이동할 수 있도록 가이드 역할을 담당하도록 한다.

상기 추적자 주입관(60)은 양단이 개구되고 내부가 비어있는 관 형태를 가지며, 일단은 상단 플레이트(20)에 고정되도록 하고, 타단은 하단 플레이트(30)에 관통 결합되어 있는 형태를 가지도록 한다. 상기 상단 플레이트(20)에 고정되어 있는 추적자 주입관(60)의 일단에는 주입라인(82)이 연결되도록 하는데, 상기 주입라인(82)의 반대편은 지표면(G) 상에 설치되어 있는 추적자 탱크(80)에 연결되어, 상기 추적자 탱크(80)에 저장되어 있는 추적자를 상기 추적자 주입관(60)을 통해 추적자 주입봉(50)에 공급하는 역할을 한다. 이때, 상기 주입라인(82) 상에는 구동펌프(81)를 설치하여, 상기 구동펌프(81)를 통해 추적자가 가압되어 공급될 수 있도록 한다.

즉, 상기 추적자 주입관(60)을 통해 추적자가 공급되면, 공급된 추적자는 내부가 비어있는 하단 플레이트(30)로 이동 후, 후술될 추적자 주입봉(50)으로 유동하게 된다.

상기 추적자 주입봉(50)은 하단 플레이트(30)의 중앙부에서 상부를 향해 연직방향으로 연장형성되는 것으로, 상기 추적자 주입봉(50)은 내부가 비어있는 관 형상이며, 상기 하단 플레이트(30)와 결합되는 일단은 개구되어 상기 하단 플레이트(30)와 연통결합되는 형태를 가지도록 한다. 또한, 상기 하단 플레이트(30)의 상단에는 피스톤 축(11)과 마찬가지로, 원판의 피스톤(51)이 형성되도록 하며, 상기 피스톤(51)의 직경은 상기 콘테이너(40)의 내부 직경보다 작게하여, 상기 콘테이너(40)에 내입될 수 있도록 하되, 상기 피스톤(51)에 미세한 크기의 연통공(53)을 형성하여, 콘테이너(40) 내부와 외부가 같은 압력을 유지하도록 함과 동시에 콘테이너(40)에 가압 주입된 추적자의 일부가 연통공(42, 53)을 통해 콘테이너(40) 외부로 방출될 수 있도록 하여 콘테이너(40)로의 추적자 주입이 용이하게 한다.

다시 말해, 상기 추적자 주입봉(50)은 상단에 피스톤(51)을 형성하며 하단이 하단 플레이트(30) 상면에 연통결합되어 고정되어 있는 형태로서, 상기 콘테이너(40)가 피스톤 축(11)에 의해 상부로 유동되어 있을 경우에, 개구된 콘테이너(40)의 타단 내부로 상기 추적자 주입봉(50)의 피스톤(51)이 소정길이 내입되어 있는 형태를 가지도록 하고, 상기 콘테이너(40)가 피스톤 축(11)에 의해 하부로 유동하게 되면, 상기 콘테이너(40)는 피스톤(51)을 상단에 형성하는 추적자 주입봉(50)을 내부에 길이방향으로 내입하며 개방된 타단이 하단 플레이트(30)의 결합홈(31)에 정합되는 것이다.

더불어, 상기 추적자 주입봉(50)에는 길이방향을 향해 등간격 이격 천공된 방출공(52)이 다수 형성되어 있도록 하여, 상기와 같이 콘테이너(40)가 하강하여 추적자 주입봉(50) 전체를 내입하게 되면, 상기 추적자 탱크(80)로부터 공급되어 추적자 주입관(60)과 하단 플레이트(30)를 순차적으로 거친 추적자가 추적자 주입봉(50)의 길이방향으로 유동하면서 상기 추적자 주입봉(50)의 외주연에 다수 천공형성된 방출공(52)을 통해 배출되어 상기 콘테이너(40) 내부에 채워지게 된다.

이때, 상기 콘테이너(40) 상부에 천공형성된 다수의 배출공(42)을 통해 콘테이너 내부로 주입된 추적자의 일부가 지하수와 함께 콘테이너(40) 외부로 방출되고, 콘테이너(40) 내부로 추적자를 계속 주입하면 콘테이너 내부의 지하수가 추적자로 치환되게 된다.

상기 콘테이너(40) 내에 추적자 주입을 완료하고, 추적자 주입시 콘테이너(40) 외부로 방출된 추적자 용액이 사라질때 까지 일정 시간동안 기다린 후, 상기 제 2유입구(13)를 통해 공기압을 공급하여 콘테이너(40)를 순간적으로 상부로 이동시켜, 상기 추적자 주입봉(50) 주위로 추적자가 방출시키는 것이다.

또한, 상기 추적자 주입봉(50) 외주연에는 길이방향을 향해 센서(70)를 고정설치하여, 상기 콘테이너(40)가 상부로 유동되어 추적자가 방출시, 일정시간 동안 상기 추적자의 농도 변화를 기록하게 한다.

다시 말해, 작업자가 측정을 원해 추적자를 방출한 시추공(H) 내 심도에서 지하수가 수평방향으로의 유동이 있을 경우에는 상기 추적자가 브라운(Brown) 운동에 의한 확산 이외에 지하수의 유동방향으로 함께 이송됨으로 인해, 초기 방출되었던 추적자의 농도는 확산과 이송으로 인해 옅어질 것이며, 지하수가 유동되지 않고 정지되어 있는 상태라면 추적자의 농도는 확산에 의해서만 옅여질 것이며, 브라운 운동에 의한 확산(Diffusion)은 이송에 비해 그 크기가 매우 작아 무시할 수 있기에, 이를 비교판단하여 상기 시추공(H) 내 심도에서의 추적자의 이송(Advection) 특성으로부터 지하수 유동을 판단할 수 있는 것이다.

이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 추적자 주입방법을 설명하도록 한다.

1. 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 윈치(90)를 조종하여 고정 와이어(91)의 길이를 조절하면서 본 발명에 따른 주입장치를 시추공(H) 내 사용자가 측정을 원하는 시추공(H) 내 심도에 투하시킨다. 이때, 상기 콘테이너(40)는 상부면이 상단 플레이트(20)의 저면에 접촉되도록 공간부(23) 상부측에 위치되어 있는 상태이다. (S100단계)

2. 상기 단계(S100단계) 후, 원하는 심도에 주입장치가 위치되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1유입구(12)를 통해 공기압을 공급하여, 상기 피스톤 축(11)이 하강하도록 하고, 상기 피스톤 축(11)의 하강에 의해 상기 콘테이너(40) 또한 하강하여, 상기 콘테이너(40) 내부 길이방향으로 추적자 주입봉(50)이 내입되도록 한 후, 상기 콘테이너(40)의 개방된 하부는 하단 플레이트(30)에 밀착고정되도록 한다. (S200단계)

3. 상기 단계(S200단계) 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 추적자 탱크(80)를 통해 추적자를 주입라인(82)으로 공급하여, 추적자가 추적자 주입관(60), 하단 플레이트(30), 추적자 주입봉(50)으로 순차적으로 유동된 후, 상기 추적자 주입봉(50)의 외주연에 다수개 천공형성되어 있는 방출공(52)을 통해 배출되어, 상기 추적자 주입봉(50) 주변 즉, 콘테이너(40)의 내부로 유입되고, 기존의 지하수와 새로 유입되는 추적자 용액의 일부를 콘테이너(40) 상부의 미세한 연통공(53)을 통해 배출시켜 콘테이너(40) 내부가 추적자 용액으로 치환되도록 한다. (S300단계)

4. 상기 단계(S300단계) 후, 상기 콘테이너(40) 외부로 배출된 일부 추적자 용액이 사라질때까지 소정의 시간동안 기다린 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 양방향 피스톤(10)의 제 2유입구(13)로 공기압을 공급하여 피스톤 축(11)이 양방향 피스톤(10) 내부로 내입되도록 하여, 상승되는 피스톤 축(11)에 의해 콘테이너(40) 또한 순간적으로 상승하도록 함으로써, 상기 추적자 주입봉(50) 주변 또는 콘테이너(40) 내부에 채워져 있던 추적자가 시추공(H) 내로 방출되도록 한다. (S400단계)

5. 상기 단계(S400단계) 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 추적자 주입봉(50)의 외주연에 고정설치된 센서(70)를 이용하여 시추공(H) 내로 방출된 추적자의 농도변화를 기록한다. (S500단계)

상기와 같이, S100 단계에서부터 S500단계를 순차적으로 행하여 추적자를 방출하되, 해당 심도에서 반복적인 측정을 원하면 상기의 단계들(S200단계부터 S500단계)을 순차적으로 반복 실행하고, 해당 심도에서 측정이 완료되어 또 다른 심도에서 측정을 원할 시에는 주입장치를 이동시켜 상기의 단계들(S100단계부터 S500단계)을 역시 순차적으로 반복실행하면 된다. (S600단계)

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 주입장치가 적용된 모습을 나타낸 일실시예의 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 콘테이너의 상, 하 유동 전, 후를 나타낸 일실시예의 정면 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 주입장치가 투하되기 전의 작동모습을 나타낸 일실시예의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 주입장치가 목적 심도에 투하된 후, 콘테이너를 하강시키는 단계를 나타낸 일실시예의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 콘테이너 내부에 추적자를 공급하는 단계를 나타낸 일실시예의 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 콘테이너를 상부로 상승시켜 추적자가 목적 심도 주변에 방출되도록 하는 단계를 나타낸 일실시예의 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 추적자 주입봉을 나타낸 일실시예의 사시도.

도 8은 본 발명에 따른 주입장치로 인하여 방출된 추적자의 농도를 측정하는 단계를 나타낸 일실시예의 사시도.

도 9는 본 발명에 따른 주입장치의 주입방법을 나타낸 일실시예의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>

10: 양방향 피스톤 11: 피스톤 축

12: 제 1유입구 13: 제 2유입구

14: 고정고리 20: 상단 플레이트

21: 관통공 22: 연결봉

23: 공간부 24: 보조부재

25: 절개부 30: 하단 플레이트

31: 결합홈 32: 패킹링

40: 콘테이너 41: 가이드 고리

42: 배출공 50: 추적자 주입봉

51: 피스톤 52: 방출공

53: 연통공 60: 추적자 주입관

70: 센서 80: 추적자 탱크

81: 구동펌프 82: 주입라인

90: 윈치 91: 고정 와이어

100: 공기압 공급탱크 101: 제 1공급라인

102: 제 2공급라인

Claims (12)

1. 상, 하로 유동되는 피스톤 축(11)이 일단에 내입형성된 양방향 피스톤(10)과;

   상기 양방향 피스톤(10)의 하단에 결합되는 상단 플레이트(20)와;

   상기 상단 플레이트(20)와 소정간격 이격되어 공간부(23)를 형성하며, 다수개의 연결봉(22)을 통해 상단 플레이트(20)와 연결되는 하단 플레이트(30)와;

   상기 공간부(23) 내에서, 피스톤 축(11)을 일단에 고정결합하며 타단은 개구된 내부가 비어있는 콘테이너(40)와;

   상기 하단 플레이트(30)에 연직방향으로 연통 고정설치되며, 피스톤(51)이 형성된 일단이 콘테이너(40)의 타단에 내입되는 추적자 주입봉(50);

   양단이 개구된 채로, 상부는 상단 플레이트(20)에 고정되고, 하단부는 하단 플레이트(30)에 연통결합되는 추적자 주입관(60);

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 콘테이너(40)는 다수개의 연결봉(22)이 끼워지는 다수개의 가이드 고리(41)를 외주연에 돌출형성하여, 상기 콘테이너(40)가 상, 하로 유동시 유동방향 으로 가이드될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치는

   추적자가 저장된 추적자 탱크(80)와; 상기 추적자 탱크(80) 및 추적자 주입관(60)의 일단에 양단부가 연통 연결되는 주입라인(82)과; 상기 주입라인(82) 중단에 설치되어 추적자 주입관(60)으로 추적자를 가압하는 구동펌프(81);를 더 포함하여, 추적자 주입관(60)으로 추적자를 공급하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 추적자 주입봉(50)은 내부가 비어있으며, 외주연에 다수개의 방출공(52)을 천공형성하여, 상기 추적자 주입관(60)으로 공급된 추적자가 방출공(52)을 통해 방출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 콘테이너(40)는 양방향 피스톤(10)에 의해 피스톤 축(11)이 하강될 경우, 상기 추적자 주입봉(50) 전체를 길이방향으로 내입하며 개방된 타단이 하단 플레이트(30)에 밀착되고, 양방향 피스톤(10)에 의해 피스톤 축(11)이 상승될 경우, 피스톤 축(11)과 동반 상승하여 개방된 타단에 추적자 주입봉(50)의 피스톤(51)만이 내입되도록 하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 하단 플레이트(30) 상면에는 콘테이너(40)의 개방된 타단이 대응되며 정합되는 결합홈(31)이 형성되도록 하며, 상기 결합홈(31)에는 패킹링(32)이 내설되도록 하여, 상기 콘테이너(40)가 하강하여 결합홈(31)과 정합될 시 결합부위의 기밀상태가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치는

   상기 피스톤(51)에 연통공(53)을 천공형성하고, 상기 콘테이너(40) 상부에는 배출공(42)을 천공형성하여, 상기 콘테이너(40) 내부와 외부 압력이 추적자 주입 후에도 상호간 동일하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 추적자 주입봉(50)은 외주연에 길이방향을 향해 부착되는 센서(70)를 설치하여, 추적자 주입봉(50) 주변으로 방출되는 추적자의 농도를 체크하여, 주입된 추적자 초기의 농도와 비교하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 양방향 피스톤(10)은 상부에 고정고리(14)를 형성하고, 상기 고정고리(14)에 고정 와이어(91)를 연결시키며, 지표면(G)에 설치된 윈치(90)에 의해 고정 와이어(91)를 조정하여, 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치를 시추공(H) 내 측정을 원하는 목적 심도까지 투하시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 양방향 피스톤(10)은 상, 하단부에 제 1공급라인(101)과 제 2공급라인(102)의 일단을 각각 연결하고, 상기 제 1, 2공급라인(101, 102)의 타단은 지표면(G) 상에 설치된 공기압 공급탱크(100)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 상, 하단 플레이트(20, 30)는 각각 복수개로 이루어지고, 상기 복수개로 이루어지는 상단 플레이트(20) 및 하단 플레이트(30) 각 사이에는 보조부재(24)가 결합되되, 상기 보조부재(24)는 상, 하단 플레이트(20, 30)의 직경보다 상대적으로 더 큰 직경을 가지며 다수개가 상호간 면접합되어 일체형을 이루며, 원주면을 따라 등간격으로 다수개의 절개부(25)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치.
12. 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치의 주입방법에 있어서,

    시추공(H) 내 사용자가 측정을 원하는 심도까지 지하수 관정용 추적자 순간 주입장치를 투하시키는 단계(S100)와;

    양방향 피스톤(10)의 제 1공급라인(101)에 공기압을 공급하여, 추적자 주입봉(50) 전체가 내입되도록 콘테이너(40)를 하강시키는 단계(S200)와;

    추적자 주입관(60)으로 추적자를 공급하고, 공급된 추적자가 추적자 주입봉(50)의 방출공(52)을 통해 배출되면서 콘테이너(40) 내부에 채워지는 단계(S300)와;

    양방향 피스톤(10)의 제 2공급라인(102)에 공기압을 공급하여, 콘테이너(40)를 상승시킴으로써 추적자가 외부로 방출되도록 하는 단계(S400)와;

    추적자 주입봉(50) 외주연의 센서(70)가 방출된 추적자의 농도를 일정시간 체크하는 단계(S500)와;

    동일한 시추공 내 심도에서 측정을 반복할 것인지 또는 심도를 변경하여 측정을 다시 시작할 것인지를 판단하는 단계(S600);

    를 순차적으로 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하수 관정용 추적자 순간 주입방법.

Images