Hidrológiai Közlöny 1996 (76. évfolyam)
4. szám - Lakatos Sándor: A kavicsolt és a kavicsból termelő kút működése, vizsgálata és minősítése
242 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1996. 76. É VI" . 3 . SZ .. 6.3. A szűrőműködés leírása a szűrőn belüli súrlódási nyomásveszteség figyelembe vételével A feladat megoldás a (48) összefüggés analógiájára történhet a turbulens súrlódás hatását tükröző r = <r-2 (49) béből kialakított dQ/dz görbe a réteg szivárgási tényezőjének alakulását tükrözi, amint az az alábbiak szerint felírt Dupuit-formula deriválásából következik: <2 = Is z=L In —+ 5 *=<> ,\k z.dz így ^ = c.k z (52) relatív ellenállástényező szerepeltetésével, amint azt S. A. Grikevics (1986) ajánlja: e z = shaz shaL (50) ahol 5MX D (51) Az így kialakított függvény felépítéséből következik, hogy az abból szerkeszthető görbesereg az 5. ábrán bemutatotthoz hasonlóan alakul, így az megfelelő átkalibrálással esetünkben is használható. 7. Szűrővizsgálat és szűrőminősítés Az elvégzett analízisből következik, hogy a szűrőminősítés lehetősége az áramlásmérésen és a nyomásmérésen alapszik. Az áramlásméréssel tisztázható a szűrő menti hozamalakulás. A regisztrált görbe formailag integrálgörbe, amiből grafikus deriválással, vagy gépi úton könnyen kialakítható a AQ/Az paramétert tükröző görbe. A szűrővizsgálathoz kapcsolódó nyomás mérésnél alapvető követelmény a nagy felbontó képesség, mert a szűrő működésből adódó nyomásveszteség kicsi. Gyakorlatban egy termelő szűrő alsó és felső szintje közötti nyomásveszteség folyadékoszlop-magasságban kifejezett értéke néhány cm-től 1-3 m-ig terjedhet. A kívánt pontosságú nyomásmérés nem mély (< 50 m) kutak esetén viszonylag egyszerű technikai felkészültséggel elvégezhető, a vízszint mérésre visszavezethetően. A vizsgált kútba be kell építeni egy kis átmérőjű (pl. 2"-os) csőrakatot, amelynek alsó része a vizsgált szűrő alsó szintjénél van, és kívánalom szerint a szűrő felső szintjéig húzható. Az így kialakított piezométercsőben mérve a szűrő különböző szintjéhez tartozó vízszinteket, meghatározható a Ah z, illetve a Ah L érték. A Ah értékek korszerű és mélységtől független meghatározásának lehetőségét természetesen a műszeres mérés biztosítja. A megfelelő felbontó képesség szempontjából (< 100 Pa) jelenleg azonban csak a nyomásgradiens mérés jöhet számításba. Ha a működő szűrő alsó és felső része között nincs számottevő (nem mérhető, ill. csak néhány cm) szűrőműködésből adódó nyomásveszteség, a szűrő gyakorlatilag egyenletesen terhelt. Következésként, ha a szűrő körül nincs a rétegtől eltérő sajátosságú zóna, a hozamgörahol s = a vízszint depressziója a kút működésénél, R ~ a kút hatósugara, r 0 = a kút sugara, S = szkin-tényező, k, = a szivárgási tényező a z szintnél. Ha £ » 2, illetve SzH « 1, a szűrő egyenlőden terhelésű, és a szűrő menti hozam-alakulást nem csak a rétegsajátságok, hanem a szűrőn belüli inerciás és súrlódási folyamatok alakítják. Hangsúlyozni kell, hogy egyenlőtlen szűrőterhelés esetén a kifogástalanul megépített kút sem lehet kúthidraulikai szempontból tökéletes, azaz a kúthatékonysági tényező is < 1. 8. Összefoglalás 1. A kútszel vénybe sík-radiális áramlással jutó rétegfolyadék beépülése a tengely irányú áramlásba ütközéssel és irányváltozással járó folyamat, ami a szűrőben nyomásveszteséget idéz elő. Az így előálló nyomásveszteség kétszerese a v^g-nek megfelelő áramlási nyomásnak. 2. A szűrő beömlő nyílásainál előálló turbulens gócok összességükben súrlódási felületet képeznek, ami további nyomásveszteséget idéz elő. A turbulens súrlódással járó nyomásveszteség az inerciás nyomásveszteségnek többszöröse is lehet 3. A szűrőben kialakult hidraulikus ellenállás a szűrő egyenlőtlen terhelését idézi elő. Ez azt jelenti, hogy a réteg feküje felé haladva egyre kevesebb rétegfolyadék áramlik a kútba. Más szavakkal, a hozam nem a réteg-sajátosságoknak megfelelően alakul. 4. Az egyenlőtlen szűrőterhelés mértéke a szűrő hoszszával és a szűrő mögötti képződmény szemcse méretével egyenes arányban növekszik, a szűrő-átmérővel pedig fordított arányban csökken. Az egyenlőtlen szűrőterhelés kialakulásával elsősorban hosszú szűrőknél, valamint kavicsolt és kavicsból termelő kutaknál kell számolnunk. 5. A szűrővizsgálat alapvető módszere az áramlásmérés és a nyomás- illetve a nyomásgradiens-mérés. 6. A hozam-gradiens (dQ/dz) az áramlásmérési szelvényből könnyen meghatározható paraméter. 7. A szűrőben a nyomás az egyenlőtlen szűrőterheléstől is függő változó mennyiség, következésként a szűrő fölött végzett mélységi nyomás mérésen, illetve vízszint mérésen alapuló rezervoár-mechanikai számításoknál több-kevesebb hibával kell számolni.
