DE68928025T2 - Verahren zur Hydrologischen Untersucung mit Niedrigwassersteuerung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein hydrologisches Prüfverfahren für eine Einzelbohrloch-Durchlässigkeitsuntersuchung unter Verwendung eines Doppeldichtungssystems, bei welchem Dichtungen, die vom Erdboden aus aufbiasbar und kontrahierbar sind, oberhalb und unterhalb eines Siebes angeordnet sind, wobei diese Dichtungen aufgeblasen sind und das Ventil geöffnet ist, um unterirdisches (Grund-) Wasser von dem Sieb durch einen geschlossenen Raum indie Meßleitung einzuleiten, um den Wasserstrom zu messen, und man erhält einen Permeabilitätskoeffizienten aus der Beziehung zwischen Wasserfluß und Zeit. Bei einem konventionellen Bohrschaftprüfverfahren (DST-Verfahren) der vorstehend angeführten Art wird für die Messung der Durchlässigkeit (Permeabilität) von gewöhnlichem Gestein ein Meßrohr für die Beobachtung des Wasserstandes in ein Bohrloch eingesetzt, welches in eine wasserführende Schicht gebohrt worden ist. Dichtungen werden im unteren Abschnitt des Meßrohres vorgesehen, und den Permeabihtätskoeffizienten des betreffenden Gesteins erhält man aus der Rate, mit welcher der Wasserstand innerhalb des Meßrohres ansteigt zum Zweck der Untersuchung und des Analysierens der Spalten, die als Führungsweg für Grundwasser dienen.
• Fig. 7 veranschaulicht ein konventionelles DST-Prüfverfahren dieses Typs. Die Bezugszahlen in der Zeichnungen bezeichnen entsprechend Nachstehendes: 31: Bohrloch; 32: Meßrohr; 33: Sieb; 34, 35: Dichtungen; 36: Auslöseventil; 37: Wasserstandsmeßelement; 38: Prüfvorrichtung; 39: Rohrleitung; 40: Druckregelkasten; 41: Reinigungsmolch; und 42: Grundwasserspiegel.
• Das gezeigte Meßrohr 32 ist an seinem vorderen Ende geschlossen, wobei die Dichtungen 34 und 35 um den unteren Abschnitt des Meßrohres 32 herum mit einem dazwischenliegenden Sieb 33 vorgesehen sind. Das Auslöseventil 36 ist im oberen Abschnitt des Meßrohres 32 vorgesehen und dient dazu, zu verhüten, daß Formationsflüssigkeiten in das Rohr eintreten. Das Wasserstandsmeßelement 37, das in das Meßrohr 32 eingesetzt wird, ist mit der Prüfeinrichtung 38 verbunden. Die Rohrleitung 39 für die Abgabe von unter Druck stehender Luft verbindet die Dichtungen 34 und 35 mit dem Druckregelkasten, der außerhalb des Meßrohres 32 vorgesehen ist.
• Wie in der Zeichnung gezeigt, wird das Sieb 33 zusammen mit den Dichtungen 34 und 35 in eine Stellung innerhalb des Bohrlochs 31 da abgesenkt, wo man den Perineabilitätskoeffizienten erhalten will, wobei Luft unter Druck durch Betätigen des Druckregelkastens 40 so gefördert wird, daß die Dichtungen 34 und 35 expandieren, was jegliches Brunnenwasser in dem Bohrloch 31 eindichtet. Dann wird die Spitze des Reinigungsmolches 41 gegen das Auslöseventil 36 gedrückt, um es augenblicklich zu öffnen, was bewirkt, daß das Grundwasser unter der Dichtung 34 durch den Siebabschnitt in das Meßrohr 32 fließt und darin hochsteigt. Dieser ansteigende Wasserpegel wird zusammen mit dem Zeitverlauf mit Hilfe des Wasserstandsmeßelementes 37 gemessen, wobei man den Permeabilitätskoeffizienten aus dem erhöhten Wasserstand und der Zeit, die abläuft, unter Verwendung der Analysegleichung von Hvorslev wie folgt für die Einzelbohrloch-Durchlässigkeitsuntersuchung erhält:
• K = (2Rw)²ln(mL/ra)/(8L(t2-t1))ln(H1/H2) ... (1), worin:
• K horizontaler Permeabilitätskoeffizient (cm/s);
• Rw: Innendurchmesser des Meßrohres (cm);
• ra: Durchmesser des Bohrlochs (cm);
• L: Länge des Meßabschnitts (cm);
• m: Verhältnis von Permeabilitätskoeffizienten in der vertikalen
• und der horizontalen Richtung (üblicherweise M = 1); und
• H1, H2: Wasserstand t1, t2 (S) nach Beginn des Wasser-
• standanstieges (cm);
• t1, t2: Meßzeit für den Wasserstand.
• Den Wert ln(H1/H2)/(t2-t1) in der vorstehenden Gleichung erhält man aus der Neigung des linearen Abschnitts einer Beziehungskurve von t - lnH, welche auf einem halblogarithmischen Koordinatenpapier gezeichnet ist, dessen gewöhnlicher Maßstab die Zeit t und dessen logarythmischer Maßstab den Wasserstand H repräsentiert.
• Durch Fortführen der Messungen mit Hilfe dieses konventionellen DST-Verf ahrens solange, bis der Grundwasserstand einen Gleichgewichtswert erreicht, kann man den Poren-Wasserdruck in der wasserführenden Schicht aus dem Wasserpegel erhalten, der zu diesem Zeitpunkt bestehen bleibt.
• Bei einer Durchlässigkeitsuntersuchung, die mit Hilfe dieses konventionellen DST-Verfahrens durchgeführt wird, ist es jedoch notwendig, das Auslöseventil jedesmal dann, wenn die Meßtiefe geändert wird, zurückzustellen. Das heißt, das Meßrohr muß für jede Messung nach oben gezogen werden, was zu einer sehr geringen Effektivität insbesondere in einem Fall führt, in welchem eine Messung für verschiedene Tiefen innerhalb eines sehr tiefen Bohrlochs durchgeführt wird. Außerdem setzt der Wasserschlageffekt, der damit verbunden ist, unvermeidlich das Gestein einer dynamischen Schädigung aus, so daß sich der Zustand des Gesteins ändert. Zusätzlich wird infolge der großen Differenz beim Förderhöhendruck der Ton in den Gesteinsspalten so verschoben, daß sich Klumpen bilden, was zu einer nennenswerten Herabsetzung der Meßgenauigkeit führt. Weiterhin wird eine Messung unter einem hohen Wasserdruck ausgeführt, welcher unter normalen Bedingungen nicht erzeugt würde. Das heißt, die Bedingungen, unter denen die Messung durchgeführt wird, sind verschieden von denen des natürlichen Zustandes. Daneben ist die Kurve t - log H, die man mit dem gegenwärtigen Stand der Meßtechniken erhalten kann, meist eine gekrümmte Linie, so daß die Analyse nicht den tatsächlichen Zustand reflektiert. Bei einer Schicht mit einer geringen Durchlässigkeit dauert die Wiederherstellung des Wasserspiegels eine lange Zeit, so daß die Messung des Porenwasserdrucks, die für die Analyse notwendig ist, unvermeidbar eine sehr zeitaufwendige Operation ist.
• Es ist auch aus EP-A-0171933 (im Nachstehenden als "D1" bezeichnet) ein DST-Verfahren bekannt, bei welchem der Prozeß der Pegeländerung von Bildungsflüssigkeiten bei der Durchlässigkeitsprüfung (nichtstationäres Verfahren) in eine Pegeländerung unmittelbar nach dem Beginn der Prüfung und eine Pegeländerung in der letzten Hälfte der Prüfung unterteilt wird und man ein Porositätsprodukt in der Bodenschicht mittels Permeabilitätskoeffizient aus einer Amplitudenänderung innerhalb einer vorbestimmten Zeit der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten unmittelbar nach dem Beginn der Prüfung erhält. Dann erhält man den Permeabilitätskoeffizienten aus der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten in der letzten Hälfte der Prüfung, und die Porosität wird aus dem Produkt von Porosität und dem Permeabilitätskoeffizienten berechnet, die man in der ersten Hälfte der Prüfung erhalten hat. Bei diesem bekannten Verfahren wird vorgeschlagen, das Bohrrohr teilweise mit Flüssigkeit bis zu einer bekannten Höhe zu füllen, bevor man die Strömungsmessung beginnt und die Messung unter Verwendung eines Druckwandlers durchzuführen.
• Es ist auch aus US-A-4,353,240 (im Nachstenden als "D2" bezeichnet) ein Verfahren bekannt, welches sich zwar nicht mit DST, aber mit mehrdimensionalen und anisotropen Problemen und einer Undichtigkeit um die Dichtung herum befaßt. Bei dem Prüfverfahren von D2 werden drei Meßabschnitte unter Verwendung von 4 Dichtungen in Bohrlöcher eingebracht, wie in Fig. 7 gezeigt. Der mittlere Abschnitt wird als Haupt-Meßabschnitt angesehen, und der obere und der untere Abschnitt werden Hilfs-Meßabschnitte genannt. Der Haupt-Meßabschnitt wird unter Druck gesetzt, oder ein Druckfühler wird in den Hauptmeßabschnitt geleitet, und die Druckänderung oder der Druckfühler wird zwischen den Hilfs-Meßabschnitten beobachtet. Durch Vergleich mit dem theoretischen Druck auf Basis einer isotropen Homogenität mit dem gemessenen Wert werden Anisotropie und Undichtigkeit um die Dichtung herum bestimmt.
• Es ist weiter aus US-A-423625 ein Strömungsprüfverfahren einer Förderformation durch einen Brunnen unter Verwendung eines Meßrohres bekannt, das mit einer Dichtung in Verbindung steht, die oberhalb einer Formation angeordnet ist, in welcher die Strömung einer unterirdischen Flüssigkeit zu messen ist, wobei dieses Rohr ein Element mit einem Druckmeßgerät an seiner Spitze und ein Ventil enthält, welches vom Erdboden aus geöffnet und geschlossen werden kann, damit unterirdische Flüssigkeit in dieses Meßrohr hinein fließen kann, wobei dieses Verfahren darin besteht, eine Druckhöhe vor dem Öffnen des Ventils herzustellen, damit unterirdische Flüssigkeit in dieses Rohr fließen kann und den Flüssigkeitsstrom bezogen auf die Zeit zu messen, wenn das Ventil geöffnet ist, um die Fließmenge der Formation zu bestimmen. Bei diesem Verfahren ist das Druckmeßgerät zwischen dem Ventil und der Förderformation angeordnet und mißt die Druckhöhe, welche den Porendruck der Formation selbst umfaßt. Folglich muß das Strömungsmengen-Meßverfahren beim Porendruck der Formation beginnen, was Beschränkungen für den anschließenden Meßschritt mit sich bringt.
• Diese Erfindung zielt darauf ab, Probleme zu beseitigen, welche bei hydrologischen Meßverfahren der verschiedenen Arten, auf die vorstehend verwiesen worden ist, angetroffen werden. Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für ein hydrologisches Prüfverfahren mit einer Steuerung durch niedrigen Wasserdruck zu sorgen, welches es möglich macht, eine kontinuierliche Durchlässigeitsprüfung in einem Bohrloch durchzuführen, welche gestattet, daß die Zeit für die Erfassung des Porenwasserdrucks in einem beträchtlichen Ausmaß verkürzt wird und welche gestattet, eine Messung unter natürlichen Bedingungen durchzuführen, ohne daß man die bestehenden Gesteinsverhältnisse beschädigen muß.
• Diese Aufgaben werden durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung der Zeichnungen offensichtlich, bei welchen:
• Fig. 1 das Grundprinzip dieser Erfindung veranschaulicht;
• Fig. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung für die hydrologische Prüfung mit niedrigem Wasserdruck entsprechend dieser Erfindung zeigt;
• Fig. 3 die Meßprozeduren dieser Erfindung zeigt;
• Fig. 4 die Ergebnisse einer Messung zeigt, die in Übereinstimmung mit dieser Erfindung durchgeführt worden ist,
• Fig. 5 und 6 die Art und Weise zeigen, in welcher sich der Wasserpegel (Wasserdruck) mit Ablauf der Zeit ändert; und
• Fig. 7 ein konventionelles JFT-Prüfverfahren veranschaulicht
• Jetzt soll eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnungen beschrieben werden. Fig. 1 veranschaulicht das Grundprinzip dieser Erfindung, wobei deren Bestandteile, die mit jenen von Fig. 7 identisch sind, durch dieselben Bezugszahlen bezeichnet werden. Die gezeigte Ausführungsform besteht aus einem Meßrohr 1, einem Ventil 2, welches geoffnet und geschlossen werden kann, einem inneren Dichtungsstück 3, einem Porenwassserdruck-Meßgerät 4, einer Ventilbetätigung 5 für das Öffnen und Schließen des Ventils 2 und einer Datenregistriereinrichtung 6.
• Das gezeigte Meßrohr 1 enthält innerhalb des Abschnitts desselben, der sich oberhalb eines Siebes 33 befindet, das Ventil 2, welches geöffnet und geschlossen werden kann und das Porenwasserdruck-Meßgerät 4 für niedrige Drücke, welches das innere Dichtungsstück 3 enthält und welches sich vertikal innerhalb des Rohres bewegen kann. Das Ventil 2, welches geöffnet und geschlossen wird, kann hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt sein. Durch Variieren der Länge des Siebes kann die Länge des Meßabschnitts, der durch wasserdichte Packungsstücke definiert wird, variiert werden.
• Nach dem Öffnen von Ventil 2 und Installieren des Meßrohres 1 in einer solchen Art und Weise, daß das Sieb 33 in der Meßtiefe positioniert wird, ohne die innere Dichtung 3 auf zuweiten, wird ein Drucksteuerkasten 40 betätigt, um die Dichtungen 34 und 35 auf zuweiten und sie dadurch in engen Kontakt mit der Innenwandseite des Bohrloches 31 zu bringen.
• Sowohl das DST-, als auch das Impulsverfahren können bei einer Durchlässigkeitsprüfung entsprechend dieser Erfindung zur Anwendung kommen. Wenn die wasserführende Schicht eine zufriedenstellende Durchlässigkeit zeigt, dann wird das erstere angewendet. Wenn sie nur eine schwache Durchlässigkeit zeigt, wird viel Zeit benötigt, um zu erreichen, daß der Wasserspiegel sich wieder erholt, deshalb wird in diesem Fall das letztere angewendet.
• Bei der Durchführung einer Durchlässigkeitsprüfung mit Hilfe des DST-Verfahrens wird der Wasserspiegel in dem Meßrohr 1 auf eine Differenz bei der Druckhöhe von ungefähr 10 m Wassersäule gegenüber dem geschätzten Porenwasserdruck durch Pumpen oder Einspritzen von Wasser bei geschlossenem Ventil 2 eingestellt. Dann wird das Ventil 2 geöffnet, und der Anstieg des Wasserpegels im Rohr wird mit dem Verlauf der Zeit in der Form der Änderung des Wasserdrucks unter Nutzung des Porenwasserdruck-Meßinstrumentes 4 festgestellt. Die Meßergebnisse werden mit Hilfe des Datenregistriergerätes 6 angezeigt und registriert oder in Wasserpegelwerte umgewandelt, wodurch man den Permeabilitätskoeffizienten aus der vorstehend in Verbindung mit dem bisherigen Stand der Technik erwähnten Gleichung (1) erhält.
• Im Fall einer Durchlässigkeitsprüfung mit Hilfe des Impulsverfahrens wird nach dem unter Druck Setzen ein geschlossener Zustand hergestellt, wobei die Analyse auf der Grundlage von Änderungen bei der Menge des durchdringenden Wassers durchgeführt wird, die man aus der Wasser- und Dichtungs-Kompressionsmenge pro Druckeinheit erhält, welche man aus der Druckänderung in dem geschlossenen Raum erhält, statt daß man die Änderungen bei der Menge an durchdringendem Wasser als Änderungen beim Wasserpegel erhält. Das heißt, bei dieser Meßvorrichtung wird der Wasserpegel in dem Meßrohr 1 ungefähr eingestellt, und nach dem unter Druck Setzen wird das Ventil 2 geöffnet und die innere Dichtung 3 aufgeblasen, wodurch ein geschlossener Raum definiert wird. Durch dieses Aufblasen der inneren Dichtung 3 erhöht sich der Druck im Bohrloch impulsförmig, wobei die Druckwelle davon durch das Sieb in das Gestein ausgebreitet wird und allmählich absinkt.
• Um den Permeabilitätskoeffizienten K für das Impulsverfahren zu erhalten, wird die innere Druckänderung δP anstelle der Wasserpegeländerung δH verwendet. Zuerst wird der virtuelle Radius R aus der folgenden Gleichung bestimmt:
• V = πR²δH = (Cw Vw + α)δp
• R = (Cw Vw + α)δp/π δH
• wobei
• Cw: Wasser-Volumenkompressionskoeffizient (cm³/kg);
• Vw: Wasservolumen in dem geschlossenen Raum unter der inneren Dichtung (cm³), und
• α: Koeffizient der Dichtungskompressionskorrektur durch Eichung (cm³/kg) sind.
• Dementsprechend kann die Gleichung (1) wie folgt neu geschrieben werden:
• K = (2R)²ln(mL/ra)/{8L(t2 - t1)}ln(P1/P2).
• Den Porenwasserdruck erhält man wie folgt: zuerst werden die Dichtungen 34 und 35 aufgeblasen, um sie in engen Kontakt mit der Innenwand des Bohrloches 31 zu bringen, und der Wasserpegel in dem Meßrohr 1 wird durch Pumpen oder Gießen von Wasser ungefähr eingestellt. Dann wird das Ventil 2 geöffnet und die innere Dichtung 3 aufgeblasen und dadurch ein geschlossener Raum definiert. Nachdem sich die Anzeige des Datenschreibers 6 auf Basis der Feststellung, die mit Hilfe des Porenwasserdruckmessers 4 durchgeführt wird, stabilisiert hat, kann man den Porenwasserdruck erhalten.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der durch niedrigen Wasserpegel gesteuerten hydraulischen Prüfvorrichtung entsprechend dieser Erfindung, und Fig. 3 ist ein Flußbild, welches die Meßprozeduren zeigt, wobei jene Komponenten, welche identisch mit jenen von Fig. 1 sind, durch dieselben Bezugszahlen bezeichnet werden. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform hat Rohrleitung 10, 11, 12, ein elektromagnetisches Ventil 13, ein armiertes Kabel 14, ein Kabel 15, eine Meßvorrichtung 16, ein digitales anzeigendes Meßgerät 17, einen Schreiber 18, einen Personalcomputer 19, einen AD-Wandler 20, einen Steuerkasten 21 und einen Meßrohrhalter 22.
• Das gezeigte Meßrohr 1 ist an seinem oberen Ende offen und ist an seinem unteren Ende geschlossen. Im unteren Abschnitt des Rohres sind vorgesehen ein Sieb 33 und Dichtungen 34, 35, die entsprechend oberhalb und unterhalb des Siebes 33 angeordnet sind und über die Rohrleitung 10 durch einen Drucksteuerkasten 40 betätigt werden, der auf der Erdoberfläche vorgesehen ist. Innerhalb des Abschnitts des Meßrohres 1 oberhalb der Dichtung 34 ist ein Ventil 2 vorgesehen, das über die Leitung 11 mit Hilfe einer Ventilbetätigung 5 geöffnet und geschlossen wird, die auf der Erdoberfläche vorgesehen ist. Ein vertikal bewegliches Porenwasserdruckmeßgerät 4 ist in dem Abschnitt des Meßrohres 1 oberhalb des Ventils 2 vorgesehen. Das Porenwasserdruckmeßgerät 4 ist mit einer inneren Dichtung 3 und einem elektromagnetischen Ventil 13 ausgerüstet. Durch Aufblasen (Erweitern) der inneren Dichtung 3 wird ein geschlossener Raum, der das Porenwasserdruckmeßgerät 4 enthält, in dem Meßrohr 1 definiert. Wenn der Druckanstieg in diesem geschlossenen Raum zu stark ist, dann wird das elektromagnetische Ventil 13 geöffnet, um zu verhüten, daß das Porenwasserdruckmeßgerät 4 beschädigt wird. Das Wasserdrucksignal von dem Porenwasserdruckmeßgerät 4 wird über das armierte Kabel 14 zu dem digitalen anzeigenden Meßgerät 17, dem Schreiber 18, dem Personalcomputer 19 usw. in der Meßvorrichtung 16 übertragen. Die innere Dichtung 3 und das elektromagnetische Ventil 13 sind entsprechend mit dem Drucksteuerkasten 40 und dem Steuerkasten 21, welche sich auf der Erdoberfläche befinden, durch die Rohrleitung 12 bzw. das Kabel 15 verbunden.
• Nun sollen die Meßprozeduren unter Bezugnahme auf Fig. 3 erklärt werden.
• Zuerst wird durch Betätigen des Drucksteuerkastens 40, um das Ventil 2 zu öffnen oder zu schließen, der Wasserpegel in dem Meßrohr 1 eingestellt (Schritt 1). Während dies erfolgt, wird das Sieb des Meßrohres 1 durch den Meßrohrhalter 22 solange abgesenkt, bis es die Stelle in dem Bohrloch 31 erreicht, welche der Meßtiefe entspricht. Dann wird ein Porenwasserdruckmeßgerät 4 ungefähr 2 m über dem Wasserstand in dem Meßrohr 1 installiert (Schritt 2 und 3). Danach werden die Wasser-Absperrdichtungen 34 und 35 aufgeblasen, um sie in engen Kontakt mit der Wand des Bohrloches 31 zu bringen, und der Wasserpegel in dem Meßrohr 1 wird so eingestellt, daß er auf Höhe des Pegels des Porenwasserdruckrneßgerätes 4 liegt (Schritt 4 und 5).
• Danach wird das Ventil 2 durch Betätigen der Ventilbetätigung 5 geöffnet (Schritt 6), und die innere Dichtung 3 wird aufgeblasen, um einen geschlossenen Raum zu definieren (Schritt 7). Der von dem Sieb 33 übertragene Wasserdruck wird dann mit Hilfe der Meßvorrichtung 16 solange ausgegeben und aufgezeichnet, bis sich der Druck stabilisiert hat. Dann wird der Porenwasserdruck gemessen (Schritt 8). Danach wird Ventil 2 geschlossen (Schritt 9), wobei die Luft aus der inneren Dichtung 3 abgelassen wird, um die Porenwasserdruckmessung abzuschließen (Schritt 10).
• Danach wird eine Durchlässigkeitsprüfung durchgeführt. Das heißt, auf Basis des gemessenen Porenwasserdrucks wird der Wasserpegel in dem Meßrohr 1 so eingestellt, daß die Druckhöhendifferenz 10 m nicht überschreitet (Schritt 11). Dann wird die Meßvorrichtung 16 betätigt und das Ventil 2 geöffnet, wobei der zurückgewonnene Wasserpegel in Form des Wasserdrucks mit Verlauf der Zeit und unter Eingabe der erhaltenen Daten gemessen wird (Schritt 12). Der Wasserdruckwert wird dann in einen Wasserpegelwert umgewandelt, um den Permeabilitätskoeffizienten zu erhalten. Wenn die Wasserpegel-Rückgewinnung bei der Durchlässigkeitsprüfung unzufriedenstellend ist, dann wird eine Abschätzung vorgenommen, ob das Prüfverfahren auf das Impulsverfahren geändert werden sollte (Schritt 14). Wenn die Wasserpegelrückgewinnung extrem dürftig ist, dann wird die innere Dichtung 3 aufgeblasen (Schritt 15), und der Druck in dem Meßrohr wird in Impulsform angehoben, um den Permeabilitätskoeffizienten aus der Druckänderung bezogen auf den Verlauf der Zeit zu erhalten.
• Wenn bei Schritt 14 eingeschätzt wird, daß die Wasserpegelrückgewinnung nicht so dürftig ist, dann ist die Messung in dieser Tiefe abgeschlossen. Wenn der Wasserporendruck gemessen worden ist, dann ist die Prüfung mit der Stabilisierung des Wasserpegels im Fall des DST-Verfahrens und mit der des Drucks im Fall des Impulsverfahrens abgeschlossen. Wenn kein Porenwasserdruck gemessen worden ist, dann ist die Prüfung mit der Stabilisierung des Wasserpegels oder des Drucks abgeschlossen, wobei das Sieb zur nächsten Meßtiefe verschoben wird. Danach wird die Messung für jede Tiefe in ähnlicher Weise durchgeführt.
• Fig. 4 zeigt die Ergebnisse einer mit Hilfe des Verfahrens dieser Erfindung durchgeführten Analyse.
• Bei dieser Analyse erhielt man den Permeabilitätskoeffizienten für einen bestimmten Punkt über einen Bereich von GL (Erdoberfläche) - 38 m bis GL - 165 m. J bezeichnet das JFT-Verfahren und P das Impulsverfahren.
• Man wird aus Fig. 4 einschätzen, daß der Porenwasserdruck eine annähernd hydrostatische Verteilung zeigt, welche sich, ausgedrückt in der Form des Wasserpegels, bei ungefähr GL - 17 m konzentriert. Die Punkte Nr. 2 und 3 zeigen eine geringe Abweichung davon an. Da man sieht, daß die entsprechenden Durchlässigkeitswerte sehr klein sind, kann man schlußfolgern, daß dieser Abschnitt eine örtliche hydrologisch abnormale Zone bildet. Da weiterhin der Wasserpegel derselbe über den Bereich von GL - 38 m bis GL - 165 m ist, ist es sehr wahrscheinlich, daß die Spaltenzone, bei welcher die Messungen vorgenommen wurden, kontinuierlich in Längsrichtung verläuft.
• Fig. 5 und 6 zeigen die Kurven t - log H bei GL - 38 m bis 40,30 m und GL - 50,35 m bis 52,65 m.
• Im Fall der in Fig. 4 gezeigten Meßdaten werden die meisten Kurven t - log H als Gerade dargestellt, wie in Fig. 5 gezeigt. Es sollte jedoch beachtet werden, daß die vorstehend angeführte Gleichung von Hvorslev dem Speicherkoeffizienten nicht Rechnung trägt. Wenn der Speicherkoeffizient groß ist, dann ist die Kurve t - log H keine Gerade. Im Fall der in Fig. 6 gezeigten Kurve t - log H weist der Speicherkoeffizient einen Wert auf, welcher nicht vernachlässigt werden kann. Wenn man sieht, daß dieser Permeabilitätskoeffizient trotz der Tatsache klein ist, daß der Abschnitt in einer Spaltenbildungszone liegt, dann kann man schlußfolgern, daß seine Spalten mit Ton verstopft sind.
• Folglich trägt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Anordnung dazu bei, die Meßzeit in beträchtlichem Umfang zu reduzieren, welche insbesondere im Fall einer Schicht mit geringer Durchlässigkeit unvermeidbar lang ist. Da es weiterhin keine Notwendigkeit gibt, daß das Meßrohr jedesmal dann nach oben gezogen wird, wenn eine Durchlässigkeitsmessung abgeschlossen ist, kann die Meßoperation kontinuierlich durchgeführt werden, was zu einer verbesserten Arbeitseffektivität führt, was insbesondere bei Messungen zutrifft, die in der Tiefe durchgeführt werden. Da zusätzlich die Differenz beim Wasserdruck herabgesetzt werden kann, wird das Gestein weniger Schädigungen ausgesetzt. Da außerdem die Messung in einem dem natürlichen Zustand sehr ähnlichen Zustand ausgeführt werden kann, können Verbesserungen bei der Meßgenauigkeit erwartet werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur hydrodynamischen Untersuchung bei einer Einzelbohrloch-Durchlässigkeitsuntersuchung, bei dem eine Vorrichtung verwendet wird, mit einem Meßrohr (1), das mit einem Doppeldichtungssystem in Verbindung steht, das Dichtungsstücke (34, 35) oberhalb und unterhalb eines Siebs (33) aufweist, das in einer Formation angeordnet ist, in der die Grundwasserströmung gemessen werden soll, einem inneren Dichtungsstück (3), das in dem Meßrohr (1) raufund runterbewegt werden kann und an seinem Kopf ein Druckmeßgerät (4) hat, und einem Ventil (2), das von der Erdoberfläche aus geöffnet und geschlossen werden kann, um die Wasserströmung durch das Sieb (33) relativ zu dem Rohr (1) zu steuern, wobei das Ventil (2) zwischen dem Sieb (33) und dem Druckmeßgerät (4) angeordnet ist und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Aufblasen des Doppeldichtungssystems (34, 35), Bewirken eines geeigneten Wasselpegels im Rohr (1), wobei das Ventil (2) geschlossen ist, um eine begrenzte Abweichung der Wassersäule von dem Porenwasserdruck in der Formation zu erreichen, Öffnen des Ventils (2), damit Grundwasser in der Formation relativ zu dem Meßrohr (1) strömen kann, um die Flüssigkeitsströmung zu messen, und Erhalten eines Durchlässigkeitskoeffizienten aus der Beziehung zwischen Flüssigkeitsströmung und Zeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Dichtungsstück (3) in einer Position angeordnet ist, um in dem Rohr über dem Ventil (2) einen Raum zu bilden, in dem das Druckmeßgerät (4) in einer vorbestimmten Tiefe enthalten ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Durchlässigkeitskoeffizienten durch Erfassen von Wasserpegeln erhalten werden, die als Wasserdruckwerte erhalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem vor Bewirken des geeigneten Wasserpegels in dem Rohr (1) Porenwasserdruckwerte erhalten werden, indem das Ventil (2) geöffnet, das innere Dichtungsstück (3) expandiert, um den Raum zu schließen, und der Druck in dem Meßrohr (1) gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, bei dem Durchlässigkeitskoeffizienten erhalten werden, indem das innere Dichtungsstück (3) aufgeblasen wird, um den Raum zu schließen, und indem Druckveränderungen in dem Raum erfaßt werden, wobei das Erfassen durchgeführt wird, während der Druck in dem Raum in einer impulsartigen Weise ansteigt, indem das innere Dichtungsstück (3) expandiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das innere Dichtungsstück (3) mit einem elektromagnetischen Ventil (13) versehen ist und ein Druckanstieg in dem Raum, der durch das innere Dichtungsstück (3) bewirkt wird, mit Hilfe des elektromagnetischen Ventils (13) gesteuert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, bei dem das Ventil (2), das geöffnet und geschlossen werden kann, von der Oberfläche aus pneumatisch gesteuert wird, wodurch ein abnormaler Druckanstieg in dem Meßrohr (1) verhindert wird.

8. Verfahren zur hydrologischen Untersuchung für eine Einzelbohrloch-Durchlässigkeitsuntersuchung, bei dem eine Vorrichtung verwendet wird, mit einem Meßrohr (1), das mit einem Doppeldichtungssystem in Verbindung steht, das Dichtungsstücke (34, 35) oberhalb und unterhalb eines Siebs (33) aufweist, das in einer Formation angeordnet ist, in der die Grundwasserströmung gemessen werden soll, einem inneren Dichtungsstück (3), das in dem Meßrohr (1) raufund runterbewegt werden kann und ein elektromagnetisches Ventil (13) und an seinem Kopf ein Druckmeßgerät (4) hat, und einem Ventil (2), das von der Erdoberfläche aus geöffnet und geschlossen werden kann, um die Wasserströmung durch das Sieb (33) relativ zu dem Rohr (1) zu steuern, wobei das Ventil (2) zwischen dem Sieb (33) und dem Druckmeßgerät (4) angeordnet ist und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Aufblasen des Doppeldichtungssystems (34, 35), Bewirken eines geeigneten Wasselpegels in dem Rohr (1), wobei das Ventil (2) geschlossen ist, um eine begrenzte Abweichung der Wassersäule von dem Porenwasserdruck in der Formation zu erreichen, Öffnen des Ventils (2), damit Grundwasser in der Formation relativ zu dem Meßrohr (1) strömen kann, um die Flüssigkeitsströmung zu messen, Expandieren des inneren Dichtungsstücks (33), um den Druck in dem Rohr (1) in einer impulsartigen Weise zu erhöhen, und Erhalten eines Durchlässigkeitskoeffizienten aus der Beziehung zwischen Druck, der durch das Druckmeßgerät (4) gemessen wird, und Zeit.