198312. lajstromszámú szabadalom • Eljárás víztermelő kút kialakítására és vízsugaras bontófej az eljárás foganatosításához
1 2 A találmány tárgya eljárás víztermelő kút kialakítására, amely eljárás különösen laza, finom- szemcsés vízadó réteg esetén alkalmazható előnyösen. Tárgya a találmánynak az eljárás foganatosításához felhasználható vízsugaras bontófej is. A vízellátási feladatok gazdaságos megvalósítására és a meglévő kapacitások optimális kihasználása szempontjából a hatékony technológiai eljárásoknak döntő jelentőségük van. A víztermelő fúrt kutak kivitelezése során ugyanis feladatunk a szakmai szabványok és a vonatkozó műszaki Irányelvek előírásainak betartása. A kivitelezés során biztosítani kell a követelményeknek megfelelő fúrási és béléscsövezési technológiával, majd az ezt követő kútkiképzéssel a vízadó rétegek optimális hasznosítását, a homokmentes, nagyhozamú, tartós víztermelés megvalósítását. A jelenleg kivitelezett kútszerkezetek döntő többségében a fúrástechnikai gyakorlathoz alkalmazkodnak, így a rétegvíz kitermelése az adott terület hidrológiai jellemzőitől függetlenül többé-kevésbé azonos (133 mm, 165 mm átmérőjű) szűrőfelületek alkalmazásával történik. Az igen finom, homokot tartalmazó víztárolók megcsapolásánál a szűrő átmérőt kavicsszűrő kialakításával növelik. A fentiekben leírt hagyományos kútépítési technológiával kivitelezett kutakból a maximálisan kivehető vízmennyiség értékét döntően a vízadó réteg szivárgási tényezője határozza meg. A kút vízhozama tehát a réteg áteresztő képességének, a vízadó réteg vastagságának, a létesített depreszsziónak, a kút sugarának és a tápterület távolságának a függvénye. Mivel a rétegvastagság, áteresztőképesség, a rétegben uralkodó hidrosztatikus nyomás a hidrológiai viszonyok által meghatározott érték, így csak a depresszió és a sugár változtatására nyílik lehetőség. A depresszió túlzott növelésekor a kőzetpórusokban áramló víz sebességének növelésével elérhető egy kritikus érték, amikor a szivárgási nyomás a kőzetszemcsét elmozdítja, a kút homokolását előidézi, illetve a szűrővázat eltömíti. A szűrőfelületen kialakuló kritikus szivárgási tényező nagysága behatárolja a hagyományos kútkiképzési eljárással kivitelezett kutak maximális vízhozamát, és a biztonságos üzemeltetés feltételeit. A depressziót állandó értéken tartva, az áramlási sebesség a beáramlás! felülettől távolodva fokozatosan csökken. A fentiekből következik, hogy a vízhozam jelentős növelését biztonságosan csak a szűrőátmérő, illetve a beáramlást felület növelésével tudjuk elérni. A 188 121 lajtromszámú magyar szabadalom a vízbeáramlásl felület növelésével kívánja a nagy vízmeny - nyiséget biztosítani oly formában, hogy a különböző vízadó szinteket rétegelzáró szerkezetek beépítésével különíti el. A víztermelésre nem hasznosítható rétegek végleges kizárását — az előzetesen beépített — cementező szelepeken végzi, mely művelet bonyolult szeleprendszeren végezhető el, és hatásossága, eredményessége nem ellenőrizhető. A vízhozam növelését célzó kaverna - kiképzés a beépített nagy résméretű szűrőn keresztül történik, így az üreg nagysága és térbeli helyzete optimálisan nem alakítnató ki. A kavemásítás során a rétegöszlet kitermelése a szűrőfelületen keresztül történik, így a szűrőfelület jelentős ellenállást képez. A kialakított kaverna fölötti fedőképződmény kohéziója, valamint a kaverna oldalirányú kőzetállékonysága - véleményünk szerint - igényli a kialakított üregek kaviccsal történő kitöltését, megtámasztását, a stabil rétegvéz kialakítása érdekében. Az idézett szabadalom szerinti megoldás a kavicsolást, illetve a durva homokkal történő feltöltést dupla szeleprendszerű, homokbevezető szelepen keresztül végzi. A kavemásításnál (10 20 m3) homokkitermelés a leírt módon megvalósítható, de ezen üreg kitöltése a szeleprendszeren keresztül rendkívül bonyolult. A találmányunk azon felismerésen alapul, hogy víztermelő kutakból gazdaságos vízkitermelést csak az irányított vízbeáramlási felület növelésével tudjuk biztosítani, melynek megfelelő kitámasztását kavicsolással, a biztonságos üzemeltetés érdekében el kell végezni. A kút kiképzés során a nagy hozamú víztermelő kút megvalósításához, a vízbeszerzésre alkalmas homokrétegben stabil vízbeálramlási felületet, kavernát kell kialakítani, melyet irányított vízsugárral és a réteg egyidejű termeltetésével tudjuk megvalósítani, stabil vízbeáramlási felületről, megfelelő térbeli kavernáról akkor beszélhetünk, ha a beépített szűrőcső mentén körkörösen olyan határfelületű homokkitermelést tudunk megvalósítani, hogy a kút nagy hozammal történő termeltetésekor, a kaverna beáramlási felületén a kis áramlási vizsebességből adódóan, a vízáram az apró homokfrakciót már nem képes magával ragadni. A vízbeszerzésre alkalmas homokréteg nem homogén üledék összlet, így a rétegen belüli szivárgási tényező is változó, ezért a kaverna megfelelő térbeli kialakításához csak a vízadó réteg termeltetése nem elégséges, szükség van az irányított vízsugár kőzetbontó és térkialakító funkciójára is. Az így kialakított vízbeáramlási felület ideiglenes stabilitását a vízadó réteg fedőjében végzett sarucementezés során kialakított cementfiltráció, kaverna fedőboltozat, valamint az agyag fedőréteg kohéziója biztosítja, lehetővé téve a nagyfelületű üreg kiképzését a végleges kitámasztását biztosító kavicsolás elvégzéséig. A nagy térfogatú kaverna kiképzéséhez jelentős, több köbméter térfogatú homokfrakciót kell kitermelni, melyet a termelőcső és a szűrőcsőrakat között kialakított gyűrűstéren keresztül kompresszoros termeltetéssel, nagy biztonsággal megvalósíthatunk. A kialakított gyűrűstér kettős funkciójú, mivel a kaverna kavicsolása is ezen keresztül történik, melynek biztonságos elvégzéséhez a gyűrűstér jelentős felülete lehetőséget teremt. A találmányunk szerinti megoldással olyan kútkiképzési eljárás és a megvalósításhoz felhasználható eszköz létrehozását tűztük ki célul, amellyel nagyhozamú víztermelő fúrt kút valósítható meg a hagyományos kútfúró berendezések alkalmazásával. Célunk közelebbről az, hogy olyan kútkiképzési eljárást adjunk, amellyel az ismert, hagyományos kiképzésű kutak kitermelhető vízhozamát jelentősen, adott esetben kétháromszorosan meghaladó hozamú fúrt kút alakítható ki, azonos szűrőcső - átmérőt illetve — felületet, valamint azonos vízföldtani adottságokat feltételezve. A fenti célkitűzés alapján, az előzőekben kifejtett 198.312 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
