اولین نکته : درطراحی ساختمان چاه انجام مطالعات ژئوفیزیک و بررسی های زمین شناسی بسیار ضروری است.
طراحی ساختمان چاه بر اساس مطالعات ژئوفیزیک و زمین شناسی منطقه تعین میگردداین مطالعات عبارتند از :
· مطالعات نقشه جامعی از ناحیه از دیدگاه زمین شناسی وبا تکیه بر مشخصات هیدروژئولوژی لایه های زمین
· نقشه کامل هیدرولوژی
· نقشه های کیفی آب زیرزمینی
· انجام مطالعات ژئوقیزیک(ژئوالکتریک)
· بررسی میزان ذخیره و قابلیت انتقال اب در سفره با حفر چاههای آزمایشی
· نقشه سطح تراز آب زیرزمینی
براساس این مطالعات و نتایج حاصله آن برای طراحی ساختمان چاه و کاهش هزینه ها کمک میکند که برخی از موارد مهم آن عبارتند از :
۱) عمق چاه
عمق چاه بر اساس ضخامت و عمق سفره لایه آبدار تعین شده که آن هم بر اساس نتایج مطالعات منطقه از طریق ژئو فیزیک و بررسی های زمین شناسی حاصل خواهد شد. لازم به ذکر است استفاده از تجربیات کارشناسان صدور مجوزحفاری اگر چه مفید است ولیکن باید به این نکته توجه داشت که به ازای هر متر حفاری مبلغ ۱۰۰۰۰۰۰ ریال و عدم دسترسی به آب برای یک چاه تا عمق ۱۰۰ متر با احتساب خرید زمین برای حفر آن مبلغی حدود ۱۱۰۰۰۰۰۰۰۰ ریال هزینه دربر خواهد داشت که خسارت آن در قبال پرداخت ۵۰۰۰۰۰۰۰ ریال برای هزینه مطالعات ژئو فیزیک بسیار سنگین خواهد بود
۲) نحوه حفاری
نحوه حفاری بصورت ضربه ای یا دورانی با توجه به کیفیت و اندازه رسوبات تشکیل دهنده سفره تعین کننده خواهد بود
با شناخت رسوبا ت تشکیل دهنده سفره می تواند با تعین نوع حفاری در کاهش هزینه های حفر چاه کمک شایان نماید
دراین ارتباط انتخاب حفاری بروش های ضربه ای و دورانی در کاهش هزینه ها بسیار مهم است
درچاههای که بروش ضربه ای حفر میگردند باید رسوبات سفره آن دانه درشت از نوع شن و سنگ باشد حداکثر عمق حفاری تا ۷۰ مترباشد
درزمینهای دانه ریز این روش با عمق حداکثر ۷۰ متر باید در دو مرحله لوله گذاری برای تزریق گراول پک صورت گیرد در غیر اینصورت ماسه دهی شدید چاهها امکان بهره برداری مناسب را نمی دهد
حفاری بروش ضربه ای هزینه های آن بسیار پائین ( حدود ۴۰ % هزینه های حفاری بروش دورانی می باشد) و ساختمان چاه بسیار مناسب و با مدت عمر بسیار بالا خواهد داشت و اصولا پیشنهاد میگردد در کلیه چاههابا عمق کم حفاری بدین روش صورت گیرد درحفاری بروش دورانی برای چاههای با عمق بالا درزمینهای مختلف پیشنهاد میگردد
۳) عملیات الکترولاگینگ
پس از حفر گمانه انجام عملیات الکترولاگینگ چاه برای تعین کیفیت ، محل سفره با بافت دانه درشت و عمق چاه و تعین محل اسکرین ها ضروری است
۴) لوله های اسکرین
استفاده از لوله های اسکرین کارخانه ای (جانسون) بجای استفاده از لوله های مشبک که بطور معمولا توسط گاز و هوا برش داده می گردند با نصب لوله جدار و انتخاب اسکرین آن ازنوع مناسب کارخانه ای مانند جانسون توانمندی و کارائی و راندمان چاه را افزایش خوهید داد
۵) سیستم تزریق یکطرفه
برای امکان کف شکنی یا هرگونه تغییرات آتی در چاه کف آن بروش ذیل توسط چوب با سیستم تزریق یکطرفه بشکل ذیل نصب خواهد شد
این روش برای تمامی چاهها با روشهای مختلف حفاری (روتاری ، ضربه ای و غیرو..) جهت ادامه حفاری آینده و شستشوی چاه پس از پایان حفاری اهمیت دارد
-------------------
۶) افزایش میزان اسکرین های در لوله جدار
در تعین محل استقرار اسکرین خصوصا در چاههای روتاری محدودیتی در محل نصب آن قائل نشده ( به استثناء محل لایههای رسی و خیلی دانه ریز ) باشد لازم به ذکر است ماسه دهی یا گل دهی چاهها ناشی از برداشت بیش از توان آبدهی سفره می باشد که با افزایش سرعت آب به داخل چاه ماسه یا گل را بهمراه خواهد آورد
۷) لوله جدار
دقت در نصب وایجاد طراز در لوله جدار در زمان حفاری جهت جلوگیری از انحراف طولی چاه که این موضوع بانصب پمپ و ایجاد ارتعاش آن در برخورد با دیواره لوله جدار در ایجاد جریان الکتریکی موثر بوده وسبب تسریع درخوردگی چاه میگردد.
۸) توسعه چاه
توسعه چاه از طریق پمپاژ با نیروی محرکه دیزل و شروع آن با دور آرام و افزایش تدریجی آن پس از صاف شدن آب درطی قطع وو صل آن و آزمایش آب از طریق رفت پله ای(حداقل چهار پله) در تعین کیفیت و کمیت آب برای انتخاب پمپ صورت گیرد
دو مین نکته : اتاقک چاهها از روی سطح به زیر سطح زمین طراحی و ساخته گردد ساخت اتاقک چاهها برای حفظ و استقرار تابلوهای برق از ابتدای بکارگیری از چاههای عمیق مرسوم بوده و همواره هزینه های زیادی برای ساخت و نگهداری آن صرف می شد . از عوامل مهم در ساخت آن شاید حفاظت از الکترو موتورهای عمودی نصب شده برروی آن بوده است ولیکن با پیشرفت تکنولوژی و بکار گیری از الکترو پمپ های شناور همچنان ساخت اتاقک بدون تغییر و حتی هزینه های بیشتر در نمای داخلی آن ادامه یافت. امروزه ساخت اتاقک های چاهها بطور متوسط ۱۰۰۰۰۰۰۰۰ ریال هزینه در برداشته که هزینه نگهداری سالیانه درصورتیکه تخریبی در زمان نصب و یا بازیابی آن برای استقرار دستگاهها صورت نگیرد حدود ۲۵% این مبلغ را شامل میگردد.
-------------------
بمنظور جلو گیری از اینگونه هزینه ها طرح استقرار منصوبات در زیر سطح زمین ارائه می گردد.
دراین روش :هزینه ساخت ابنیه به یک چهارم کاهش میابد
· هزینه نگهداری اتاقک را ندارد
· هرگونه بازیابی یا خروج پمپ هیجگونه هزینه برای تعمیر مجدد اتاقک ندارد
· هیجگونه مزاحمتی در خروج و یا نصب پمپ ایجاد ننموده و فضای مناسب را نیز تامین میکند
· امکان ساخت سکو برای قرار دادن لوله های آبده در زمان خروج پمپ
· امکان لوله گذاری برای خروج آبهای زائد در زمان خروج پمپ یا احیانا نفوذ باران به اولین نهر مجاور یا چاهک
-----------------------
سومین نکته : استفاده از تابلوهای کنترل دور یا راه انداز نرم بجای تابلو های ستاره مثلث
در صنعت آبرسانی که پمپ ها مهمترین ابزار این صنعت می باشند کنترل دور پمپ بهترین روش کنترل فلو و اقتصادی ترین و کم مصرف ترین روش در مصرف انرژی الکتریکی میباشد .
مزایای این سیستم عبارتند از :
۱) صرفه جوئی در مصرف انرژی الکتریکی
۲) افزایش اطمینان از عملکرد سیستم
۳) ساده سازی سیستمهای لوله کشی
۴) استارت و استپ نرم پمپ
۵) کاهش در هزینه های تعمیرات مکانیکی
۶) برنامه های کاربردی برای انواع پمپ های شناور ، پمپ های شفت غلاف و سانتریفوژ و پمپ های رفت وبرگشتی
۷) کنترل آبدهی پمپ
۸) کاهش ماسه دهی و کنترل آن
۹) کاهش صدمه به وتنش به دیواره چاه در زمان شروع کار
۱۰) کاهش صدمه و ضربه به خطوط آبرسانی
۱۱) امکان کنترل فشار در نقاطی که فاقد مخازن متعادل کننده هوائی باشند
۱۲) استفاده داده های آن درسیستم های تله متریک و تله کنترل
۱۳) کاهش مصرف انرژی
۱۴) کاهش استحلاک چاه و منصوبات
مقایسه هزینه اولیه نصب و. راه اندازی دو سیستم:
هزینه خرید یک کنترل دور با قدرت ۴۵ کیلووات با نصب پمپ در ۵۰ متری حدود ۶۵۰۰۰۰۰۰ ریال
تابلوی ستاره مثلث (تابلو وخاذن و power meter و پورت و نرم افزار و۵۰ متر کابل )با قدرت ۴۵ کیلووات با نصب پمپ در ۵۰ متری ۷۰۰۰۰۰۰۰ ریال
چهارمین نکته : بهره برداری بهینه ونگهداری و تعمیرات پیشگیرانه در افزایش مدت عمر چاهها تاثیر می گذارد
بهره برداری بهینه از چاهها و اعمال سیستم نظارتی دقیق در زمان حفر و کنترل وسرویس مستمر آن در زمان بهره برداری در افزایش راندمان و مدت عمر آن موثر است برای رسیدن به این مقصود برخی ازمواردبشرح اختصار در این مقاله آورده شده است.
۱) انتخاب پمپ چاه برای بهره برداری تعین آبدهی مجاز هم بصورت کمی و هم بصورت کیفی ضروری است
.برای این منظور استفاده از منحنی های پمپاژ در پایان عملیات حفاری اصولا از طریق بکار گیری از نیروی محرکه دیزل برای پمپاژ با اندازه گیری آبدهی و سطح آب با دور های مختلف ثبت و با ترسیم منحنی مجاز میزان کمی آن تعین و اعلام میگردد
موضوع مهم دیگر کیفیت آب در آزمایشات پمپاژ در آبدهی تعین شد ه است. این موضوع متاسفانه اغلب رعایت نشده و در بسیاری از چاهها با انتخاب پمپ براساس منحنی ها نصب و بعد از مدتی از بهره برداری چاه بعلت گل یا ماسه دهی آن دچار تخریب و از مدار بهره بدراری خارج گریده است.
نکته ای که در اینجا بسیار حائز اهمیت است اینکه :
· کیفیت آب دردقایق ابتدائی شروع کار پمپ است . که باید در آزمایشات پمپاژ میزان املاح آن اندازه گیری ثبت گردد تا در زمان تعین آبدهی مجاز به میزان رسوب موجود در آب توجه شده و درصورت وجود از انتخاب آن جلوگیری و آبدهی کمتر مورد توجه قرار گیرد.
· روش آزمایش پمپاژ باید بصورت رفت پله ای صورت گیرد تا با افزایش دور موتور میزان گل دهی قابل تشخیص و اندازه گیری باشد
بنابراین در بهره برداری از چاهها باید شرایط فراهم گردد تا امکان جاری شدن آب به داخل چاه با حداقل مقاومت مسیر باشد.
۲) پوشش چاه برای جلوگیری از ورود اجسام .
این موضوع خصوصا در نصب لوله آبده با قرا گیری صفحه فلزی بجای الواتور(دو عدد ناودانی فلزی برای نگهداری لوله در دهانه چاه ) می توان مشکل را حل نمود در این روش از وروجود هرگونه اجسام خارجی به داخل چاه جلو گیری بعمل خواهد آمد
--------------------
۳) تزریق گراول پک در جدار چاه و کنترل آن
با بهره برداری از چاه و خروج ذرات ریز دانه از دیواره آن و یا پل بندی های احتمالی گراول پک در زمان تزریق سبب حرکت آن شده و این امر با نشست در اطراف لوله جدار د ر دهانه چاه نمایان میگردد.لذا جایگزین آن لازم می باشد . ضمن اینکه یاد آور میگردد در لحظه نشست سبب تغییر کیفیت آب و یا بعبارتی ماسه دهی در چاه شده که چنانچه آب تولیدی همراه با گراول پک باشد احتمال بریدگی در لوله جدار شده است. بهر حال نظر قطعی طی بازدید مشخص خواهد شد.
-------
سایر برنامه نگهداری و تعمیرات دوره ای برای مراقبت ازچاه شامل:
۱) شستشوی مکرر چاه یا کلراسیون ان جهت نابودی باکتریهای آهن و سولفاته در داخل آب و کف چاه
۲) بروس زنی دیواره چاه در تخریب کلونی های ایجاد شده در دیواره چاه
۳) روشهای مناسب و متناسب برای چاه برای بهساری که متعاقبا اعلام میگردد.
عملیات نگهداری و پیشگیرانه منصوبات باید اجرا که ازبحث این مقاله خارج است
پنجمین نکته : برای جلو گیری از خوردگی در لوله های جدار چاه انتخاب جنس لوله ها و دقت درحفاری و شستشوی مداوم چاه ضروری است
خوردگی درچاهها
فرسایش و خوردگی به سه طریق عمر مفید چاه را محدود میکند:
· گشاد شدن شکافهای اسکرین ومتعاقب آن عدم توفیق در پمپاژ شن
· کاهش یا فتن مقاومت ونتیجتا واژگونی اسکرین یا لوله جدار چاه
· ته نشین شدن مواد ناشی از فرسایش ودر نتیجه گرفتگی ومسدود شدن اسکرین
انواع متداول ومعمول خوردگی می تواند یکی از موارد زیر باشد:
نوع اول فرسایش شیمیائی، شیمیائی مستقیم است که بصورت یکنواخت سطح فلز را از بین می برد و بدنه آن را باقی می گذارد . مانند فرسایش اسکرین در چاه که عوامل آن در بالا ذکر گردید.
نوع دوم :فرسایش بخشی ، فرسایش بخشی است که به آن فرسایش انتخابسی نیز میگویند در این نوع فرسودگی یک یا چند نوع فلز موجود در آلیاژ فرسوده شده واز آن خارج می گردد و بقیه در شرائط اسفنجی با قی می ماند.
نوع سوم :فرسایش گالوانیک یا فرسودگی الکترولیتیک .در هر زمان که دو فلز مختلف بطور الکتریکی به محلول هادی متصل شوند ،رخ می دهد .یک جریان الکتریکی بوسیله فلزات تولید گردیده وسبب خوردگی می شود . بخش فرسوده شده آند و بخش حفظ شده کاتد است.اغلب فرسایش های الکترولیتی در اسکرین های چاه از نوع گالوانیک است .
----
نوع چهارم: یا معمولی ترین نوع فرسایش ، پدیده الکترو شمیائی است که طی آن اکسیداسیون سبب از دست رفتن الکترونها و یونیزه کردن فلز می شود مانند شکل زیر:
-----
خوردگی برروی فلزات بر اثر ظاهر شدن مناطق اندی و کاتدی که تشکیل زوجهای الکتروشیمی را برروی سطح فلز می دهند نتیجه میگردد.
واکنش اهن در منطقه آندی چنین است:
کاهش معمولا در منطقه کاتدی انجام میگیرد .یک جزء شیمیائی ( ملکول-یون) موجود در اب ، الکترون جدا شده از فلز را میگیرد.
واکنش اصلی خوردگی جمع واکنش آندی با واکنش کاتدی فوق است.
نوع پنجم: خوردگی سلولی یا باکتری :
عواملی نظیر طبیعت لایه زمین،نوع کانی،توزیع اندازه ذرات،بافت،هیدرولیکی نیز برتعداد وروشد باکتریه در سفره موثر هستند.
درمیان میکرواورگانیسم ها ی موجود درآب های زیر زمینی ، باکتریهای هوازی (LoptothrixوCrenothrixوGalionella) به نام باکتریهای آهن ممکن است وجود داشته باشدو تولید آنزیمهای نمایند که در نقش کاتالیزورسبب اکسایش آهن دو ظرفیتی توسط اکسیژن محلول شوند.
------
کلیه باکتریها دارای بار منفی هستند لذا در داخل یک شبکه به وسیله بار های مثبت ذرات برجسته فریک هیدروکسید که به آنها مواد آلی با بار منفی تثبیت شده اند جذب میشود نتیجه اینکه باکتریها ممکن است در داخل ذرات برجسته فریک هیدرواکسیدتکثیر یافته و خانه و غذا پیدا کنند.
بطور اخص باکتری اهن می تواند در داخل ذرات فریک هیدروکسید تکثیر یابد.این باکتری با واکنشها ی آنزیمی اجازه اکسایش آهن دو ظرفیتی در نزدیک مناطق آندی را می دهند.
درخوردگی در اثر باکتری های بی هوازی باکتریهای کاهنده سولفات ممکن است در بین باکتریهای غیر هوازی پیدا شوند . در این حالت ، هیدروژن سولفید (H۲S) در چاه دیده می شوند. سرعت خوردگی به علت تشکیل آهن سولفید ( ّFeS)بر طبق فرآیندهای زیر تشدید میگردد:
---
در محیط غیر هوازی قسمت اعظم خوردگی حاصله ناشی از فعالیت متابولیکی دی سولفور کننده های (دیی سولفوویبریو) می باشد . این باکتریها ی غیر هوازی و احیاء کننده سولفات ها که اکسیژن را جذب نمی کنند ،با حضور آنزیم هیدروجناس و سایر ترکیبات موجود ،از سولفات ها بعنوان منبع انرژی استفاده می کنند.اکسیژن موجود در سولفاتهای که بطور طبیعی بوجود می آیند و همچنین سایر مواد معدنی توسط این باکتریها که ازهیدروژن بعنوان منبع انرژی استفاده می کنند جذب می گردد.
ضمنا برخی از باکتریها هوازی هم از هیدروژن استفاده میکنند وگاها بصورت لجن روی سطوح فلزی یا به صورت رسوب در روزنه ها رشد کرده ودر محل محیطی ذره بینی و غیر هوازی بوجود می اورند که موجب رشد انواع دی سولفوربیو میگردد .
نتیجه اینکه :
۱. انتخاب لوله جدار غیر فلزی یا فلزی گالوانیزه یا اتن استیل یافایبر گلاس(استفاده از لوله جدار pvc غیر استاندارد بعلت تحمل کم در فشار های جانبی سبب تخریب و یا انحراف میگردد
۲. طراز نمودن لوله جدار درزمان نصب برای جلو گیری از انحراف طولی
۳. تزریق سیمان در پشت لوله جدار درمناطقی که آب های آلوده و شور در سفره های آزاد بالائی چاه وجود داشته باشد
۴. استفاده از اسکرین های کارخانه ای بجای لوله های مشبک معمول
۵. شستشوی دوره ای لوله جدار
ششمین نکته : بهسازی و رسوب زدائی دوره ای چاهها ضروری است
رسوب گذاری یا پوسته بندی در چاه
پوسته بندی عبارت است از انسداد در مدخل ورود آب به داخل چاه و حفره های تشکیلات آبرسانی
پوسته بندی ممکن است به صورت رسوبات سخت و شکننده سیمانی یا در شرائطی بصورت نرم و ژله ای سفت و یا خمیری باشد که علل پیدایش آن عبارت است از :
۱. ته نشینی مواد محلول واصله به اسکرین از قبیل کربنات های کلسیم ومنیزیم
۲. رسوب مواد معلق از قبیل رس،سیلت،وغیرو
۳. وجود باکتری آهن در آب زیر زمینی
اختلاف فشار مصنوعی است که در چاه موجبات جاری شدن آب را فراهم می سازد . دراثر این اختلاف فشار گاز کربنیک محلول در اب آزاد می شود ، با آزاد شدن آن کربنات ها بخصوص کربنات کلسیم در اب رسوب می کند و در راههای ورودی ته نشین میگردد. این رسوب گذاری میتواند تا چندین سانتی متر در داخل تشکیلات ادامه داشته و بطور کلی سبب تقلیل آبدهی چاه گردد.در صورتیکه چاه داری ماسه دهی با شد کربنات کلسیم بعنوان سیمان عمل نموده وضخامت رسوب برروی اسکرین چندین برابر خواهد شد.
----
انواع پوسته بندی یا رسوب گذاری
۱. انسداد فیزیکی یا مکانیکی
در اثر حرکت ذرات ریز به طرف لوله مشبک و درپشت فیلتر دانه بندی شده ( گراول پک) قرار گرفته سبب انسدادمحل شکاف میگردد وبتدریج سبب کاهش آبدهی آب در چاه میگردد.
اگر این ذرات توسط رسوبات شیمیائی کربناته ترکیب گردند بسیار سخت و حجیم در محل شکاف لوله جدار قرار خواهند گرفت در این شرایط چنانچه بین دیواره چاه و لوله جدار دارای فاصله باشد این رسوبا ت سیمانته شده با کربنات در پشت لوله قرار گرفته که با مشاهده تصویر ویدئومتری قابل شناسائی نبوده و گاها بصورت لکه های سفید در محل شکاف اسکرین قابل مشاهد ه است.لازم به ذکر است برحسب مدت عمر چاه طول رسوب گذاری در داخل سفره می تواند تا چندین متر ادامه داشته باشد
---
. انسداد توسط مواد معدنی
بیشتر مواد معدنی رسوب کرده در چاه بخاطر فعالیت بیولوژیک است . همیشه اکسیژن و PH مناسب وجود ندارند که آهن یا منگنز به صورت شیمیائی اکسیده شوند. فرایند های متابولیک و فعال در جریان است که باکتریهای اهن را اکسید کرده یا از آب زیر زمینی جذب میکند .بدیعهی است با توجه به بیولوژیکی بودن این مواد معدنی کلرزنی توان از بین بردن آن را نداشته بلکه از تشکیل بیو فیلم و جذب بیشتر مواد معدنی توسط میکروب ها جلوگیری میکند.
این مواد که بیشتر براثر فعالیت بیولوژیکی حاصل میگردد، مهم ترین آن آهن است که اغلب بشکل رسوب قرمز یا قهوه ای رنگ و گاهی سیاه بوده که با رسوب منگنز دچار اشتباء میگردد .
---
منگنز نیز نیز شبیه اهن در اثر فعالیت های بیولوژیکی تشکیل میگردد و لیکن نسبت به آهن هفت برابر اکیسژن نیاز دارد تا اکسید شود و براحتی نیز قابل حل نیست
---
رسوبات دیگر رسوبات کربناته کلسیم و منیزیم بوده که شرح ان در مطالب صفحات قبل آورده شده است.
۳. رسوب گذاری بیولوژیکی
منطقه داخل و خارج چاه که تحت تاثیر انسداد و مسائل رسوب مواد قرار میگیرند از مناطق بیولوژیک چاه محسوب میگردند که بسته به نفوذ اکسیژن تاچندین متراطراف چاه را شامل میگردد.
این باکتریها از طریق نصب یا تعویض پمپ ،حفاری ویا وجود در آب زیر زمینی وارد محیط چاه میگردد.وعلائم مشخصه آنها بهمراه باکتریهای احیاءکننده سولفات عبارتند از :
۱- رشد کلونی مانند در دیواره چاه
۲- ایجاد بوی تخم مرغ گندیده ناشی از تصاعد هیدروژن سولفوره در محیط
۳- افزایش لجن ورسوب در دیواره
جهت کنترل این باکتریها تنها روش استفاده از شوک کلر می باشدکه طی مراحلی در چاه تزریق میگردد.
نکته مهم اینکه چنانچه نگاه دقیق به تشکیل این توده های میکروبی بکنیم و جنس مواد را بررسی می نمائیم متوجه شده که ۷۵ تا ۸۰ درصد این مواد معدنی هستند و فقط ۲۰ تا ۲۵ درصد ان آلی می باشند بنابراین در استفاده از انواع اسید یا مواد شیمیائی دیگر ، باید بدنبال موادی باشیم که مواد معدنی را در خود حل کند نه مواد آلی را که با استفاده از کلر قابل بر طرف کردن می باشد. بهمین دلیل است که صرف عمل کلراسیون در بازیابی چاهها توسط این رسوب تقریبا بی فایده خواهد بود
دراین بین باکتریها نقش زیادی در تجمع و ایجاد کلونی این مواد ایفا میکنند که در شکل صفحه قبل نشان داده شده است.
---
۴. تاثیر گاز ها در ایجاد رسوب :
گازهای مانند اکسیژن از نظر بیولوژیکی و ازت از لحاظ سبکی و انیدرید کربنیک در تعادل شیمیائی آبهای زیر زمینی موثر می باشد . وجود این گاز ها خصوصا افزایش اکسیژن در آب سبب خوردگی و ایجاد قشر های در مجاورت لوله های فلزی خواهند نمود و سبب رسوب نمکهای فرو و منگنز در آب نیز میگردد
---
. رسوب فری کلسیک:
رسوباتی هستند از جنس کربنات که بر اثر ایجاد شرائط مناسب برروی رسوبات بیو فیلم (رسوباتی که در طی بهره برداری از چاه و نتیجه فعالیت باکتریها برروی دیواره لوله جدار تولید می گردد ) از نوع هیدروکسید آهن قرار گرفته و بتدریج طی عمل جایگزینی سراسر فلز را پوشش خواهد .
این رسوبات طبیعت محافظتی برای لوله ها دارد و بهمین دلیل برای شبکه های آبرسانی برای جلوگیری از خوردگی و ایجاد رسوب هیدروکسید آهن نیز مهم هستند.
با در نظر گرفتن PH و نسبت اشباح کربنات کلسیم مکانیسم ومراحل ایجاد آن بشرح ذیل است:
۱- مرحله تشکیل هسته و رشد سریع آن با کاهش اکسیژن و بالا رفتن PHآب موجود در رسوب هیدروکسید فریک نسبت اشباع کربنات کلسیم به ۴۰ رسیده و امکان ظهور هسته متبلور کربنات کلسیم فراهم شده که با رشد سریع خود تشکیل میکروکریستالها را خواهد داد.
۲- مرحله روند کاهش رشد با تشکیل رسوب کربنات برروی میکروکریستال سبب کاهش PH و سقوط نسبت اشباع کربنات به زیر۴۰ به اتمام تشکیل هسته منجر خواهد شد و بتدریج با تماس با یگدیگر تشکیل ماکروکریستالها را می دهند
۳- مرحله رشد بسیار آهسته با عایق شدن کاتد توسط رسوبات کربناته دیگر بعنوان الکترود عمل ننموده و چون آب چاه یک رسوب دهنده است لذارسوب کربنات بطور آهسته به رشد خود ادامه خواهند داد.
۴- توسعه لایه فری کلسیک برروی آند با توسعه کلسیتی شدن در کاتد در بخش آند نیز مورد تهاجم قرار گرفته و با ایجاد کاتد موضعی در این فرورفتگیها بتدریج این بخش نیز کاملا کربناتی می گردد.
هفتمین نکته : باز دید دوره ای از داخل چاه درپشگیری از پیری زود رس چاه کمک می نماید
پوسیدگی ، رسوبگذاری ، پارگی لوله جدار، انحراف لوله جدار و ... همواره باعث کاهش آبدهی و در نهایت عدم بهره برداری چاهها می گردد چنانچه پی بعلل مسائل و مشکلات چاه پرداخته نشود ناچارا باید هزینه بالای حفر چاه جدیدرا قبول نمود این درحالیست که می توان با روشهای مناسب ضمن کنترل نسبت به احیاء و اصلاح آن با هزینه ناچیز اقدام و مدت عمر اینگونه چاهها را افزایش داد .
یکی از ابزارهای مهم برای مشاهده درون چاهی استفاده از دستگاه ویدئومتری می باشد که با استفاده از آن امکان:
· مشاهده نشت
· خوردگی و فرسایش
· تعین نوع رسوبات موجود در جدار داخلی لوله
· تعین نوع لوله جدار (اسکرین یا غیر مشبک)
· علل خرابی لوله جدار و چگونگی ترمیم آن
· کنترل مناسب فعالیت شرکت های حفاری امکان پذیرخواهد شد.
هشتمین نکته: انتخاب روش بازیابی در کسب نتایج مناسب و کاهش هزینه ها ضروری است
روشهای برای باز یابی چاهها
بمنظور بدست آوردن ظرفیت ویژه از دست رفته و کاهش هزینه های پمپاژ ، افزایش طول عمر چاه ، حل مسائل کیفیت آب ، اطمئنان از وضعیت باکتریولوژیک چاه مالکین چاه را وادار میکند نسبت به باز یابی چاه اقدام نمایند.
راه کارهای متفاوتی برای باز یابی چاهها ی آب وجود دارد . هیج راه حلی منحصر به فردی برای تمام چاهها وجود ندارد بنابر این بسته به میزان و نوع رسوب استراتژی های مختلف برای آن در نظر میگیرند.
الف - عملیات فیزیکی برای بهسازی چاه:
· پیستون زنی
· بروس زنی
· تزریق هوا یا آب بصورت تحت فشار (جت)
· طناب انفجاری
· استفاده از روش التراسونیک
· سونار جت
· شوک گاز نیتروژن
ب - عملیات شیمیائی برای بهسازی چاه:
· روش اکوآ-فریداز طریق تزریق گاز دی اکسید کربن
· اسید شوئی
o پیستون زنی
یکی از مراحل عملیات بطریقه فیزیکی برروی دیواره داخلی چاه است که سبب حرکت رفت و برگشت آب با فشار مناسب (برحسب جنس سفره زیر زمینی و رسوب دیواره چاه تعین میگردد)توسط دستگاههای حفاری روتاری یا ضربه ای در داخل چاه صورت میگیرد.
o بروس زنی
یکی از عملیا ت که بصورت فیزیکی برروی دیواره داخلی لوله جدار صورت میگیرد بروس زنی می باشد. عملیات بروس زنی نیز می تواند توسط دستگاه حفاری دورانی ( چرخشی) ویا ضربه ای (حرکت عمودی) برای زدایش رسوبات نرم مانند ترکیبات اکسید آهن و کمک برای تاثیر اسید در زمان اسید شوئی چاه صورت گیرد.
o تزریق
تزریق می تواند توسط آب یا هوا در داخل چاه صورت گیرد ما در اینجا روش متداول ان را توضیح خواهیم داد.
در جریان تزریق آب و یا هوا به داخل چاه توسط یک پمپ فشار قوی و انتقال آن با یک لوله و خروج آن از منفذ بطور افقی به دیواره چاه با فشار زیاد صورت میگیرد.
جریان شدید آب و یا هوا سبب آشفته نمودن گراول ها ی موجود در اطراف لوله جدار میگردد ضمن اینکه سبب رسوب زدائی رسوبات موجود در داخل چاه می گردد. موضوع مهم اینکه رسوبات کربناته تشکیل شده درخارج لوله جدار و دردرون گراول ها عملا ازبین نخواهد رفت بلکه سبب شکسته شدن ان و خرد شدن ان شده که موضوع می تواند در انسداد مجدد و سریع ان و در نهایت کاهش مجدد آبدهی منجر شود.
o طناب انفجاری
در این روش مواد منفجره بصورت ریسمان در داخل چاه نصب نمودن و با انفجار ان سبب ایجاد ارتعاش و جدا شدن رسوب کربناته از دیواره چاه و خرد شدن ان در خارج از آن میگردد.
در این روش نیاز است رسوبات خرد شده در بخش خارجی لوله جدار بطریقی خارج گردد لذا استفاده از این روش بتنهای کافی نبوده و باید همرا باسایر روشها صورت گیرد.
موضوع مهم قابل ذکر اینست که این روش صرفا در چاههای که توسط رسوبات کربناته شکاف اسکرین آن را مسدد نمود ه است کارائی دارد..
---
o استفاده از روش التراسونیک روش نوینی برای تخریب رسوبات کربناته موجود در محل اسکرین روش جدیدی است که توسط امواج التراسونیک نسبت به تخریب رسوبات نازک و جوان کربناته در داخل لوله جدار چاه صورت میگردد و اصولا مانند سایر روش ها بتنهائی بکار نمیرود.
باید این نکته را مورد توجه قرار داد که از دیدگاه ژئو شیمی تخریب توسط امواج ویا انفجار چنانچه عملیات رسوب زدائی کربناته در محل اسکرین و گراول ها یا دیواره چاه صورت نگیرد سبب تسریع در انسداد مجدداسکرین طی عملیات کریستالیزاسیون ذرات کربناته می انجامد.
o سونار جت
ارسال امواج منظم از طریق سیم به نقاط مختلف چاه
o روش اکوآ-فریداز طریق تزریق گاز دی اکسید کربن
دراین روش از گاز و مایع دی اکسید کربن (Co۲) استفاده میشود. این گاز به خوبی وارد بافت اطراف لوله مشبک می شود. اگر سایر مواد شیمیائی و یا ایجاد تلاطم در آب نمی توانند رسوب را از چاه خارج کنند ، دی اکسید کربن ماده موثر خواهد بود(.شکل شماره) نفوذ گاز دی اکسید کربن در بافت آبخوان تا ده متر نیز اندازه گیری شده است .با تزریق گاز و تشکیل محیط اسیدی تا PHحدود ۶ تغییر یافته و اصولا برای چاههای با لوله جدار از نوع PVC یا پلی اتیلن بکار برده می شود.
در این روش از نظر زیست محیطی سالم تر و نتایج سریعتر و نفوذ عالی با گند زدائی مناسبتر با تشکیل اسید کربنیک در آبخوان صورت میگیرد.
----
o اسید شوئی
اسید شوئی متد پذیرفته شدهای است که معمولا تولید آب چاه را به مقدار عمدهای افزایش میدهد در این راستا عواملی زیر به عنوان محدودکننده بازدهی چاه شناسائی شده که پرداختن به آن تاثیر زیاد در افزایش راندمان چاه خواهد داشت:
۱. سطح افت ایستائی آب
۲. لای بندی لوله مشبک یا تشکیلات بوسیله :
· رسوب کربنات
· رسوب آهن
· سیلت وشن دانه ریز
· موجودات ذربینی زنده یا مرده
تجربه عملی ثابت نموده است که بعداز اسید شوئی بایست تشکیلات مجددا توسعه یابد . یک مرحله از کار باز شوئی چاه وسنبه زنی میباشد . متلاطم ساختن محلول اسید در تشکیلات با آزاد شدن مواد جامد سست وگرفته شدن مواد درشت توسط لوله مشبک همراه است و بنوبه خود ،ذرات درشت از مسدود شدن لوله مشبک توسط ذرات ریز ممانعت می نمایند.
نتایج
جدول ذیل رهنمای انتخاب روش باز سازی چاهها می باشد که برحسب نوع رسوب و گسترش آن تعین شده است
توضیحات :
۱. استفاده از روشهای فوق برای بازیابی چاهها یکه دارای سوابق گل دهی شدید باشد با احتیاط اعمال شود چه بسا اجرای عملیات سبب ریزش دیواره چاه و واژگونی لوله جدار خواهد شد
۲. مشکل اساسی چاههای با عمر بالای ۲ سال رسوب گذاری تا عمق ۱۰ متری داخل سفره می باشد لذا استفاده از روشهای فوق صرفا مجاورت چاه حداکثر یکمتر اطراف آن را پاک سازی نمود ه و تنها روش امکان تزریق اسید به عمق سفره از طریق تزریق گاز Co۲ و یا اسید شوئی تحت فشار در چندین مرحله می باشد
۳. برای خروج رسوبات خورد شده و یا ضدعفونی چاه بعد از عملیات پیشنهاد اسید شوئی و کلراسیون در پایان عملیات داده می شود درغیر اینصورت در سرعت رسوب گذار ی مجدد تسریع می گردد
نهمین نکته: برای جلو گیری از تسریع رسوب گذاری مجدد خروج رسوبات و ذرات بعد از بایابی چاه ضروری است
امروزه برای خروج رسوبات از دیواره و شکاف های موجود در لوله اسکرین و دیواره چاه از روشهای مختلف استفاده می کنند که مهمترین ان عبارتند از :
۱. اکو فرید- CO۲: دراین روش از گاز و مایع دی اکسید کربن (Co۲) استفاده میشود. این گاز به خوبی وارد بافت اطراف لوله مشبک می شود. اگر سایر مواد شیمیائی و یا ایجاد تلاطم در آب نمی توانند رسوب را از چاه خارج کنند ، دی اکسید کربن ماده موثر خواهد بوداسید شوئی
۲. اسید شوئی: جهت زدایش رسوبات از دیواره و شکاف های موجود در لوله اسکرین و دیواره چاه از اسید ها مختلف استفاده میگردد که مهمترین ان عبارتند از :
· اسید کلریدریک(موریاتیک)
· اسید سولفامیک
· هیدرو استیک
· سیتریک
· فسفریک
· مواد شیمیائی رسوب زدا مانند کارلا یا کوتی
· که بکار گیری هریک از انها بستگی به میزان رسوب و نوع آن و جنس لوله جدار و زمان مورد نیاز دارد.
لازم به ذکر است اسید شوئی همیشه همراه باسایر روش بکار برده میشود بعنوان مثال استفاده از طناب انفجاری جهت خروج رسوبات خرد شده درداخل گراول پک و یا استفاده ان همراه عملیات پیستون زنی یابروس زنی در چاه .
ورود این مواد شیمیائی به سفره و نفوذ ان تا بیش از سه متری اطراف چاه نتنها باعث حذف رسوبات موجود در بین ذرات میگردد بلکه می توان با انجام پمپاژ و ایجاد جریان بسمت چاه ان رااز چاه خارج نمود و از طرفی با توجه به ایجاد کمپلکس با رسوبات عملا خاصیت اسیدی ان پس از مدتی بطور کل بر طرف خواهد شد.
دهمین نکته: کف شکنی چاهها یا حفرجایگزین رعایت انتخاب نوع عملیات و رعایت حریم ضروری است
در شرایطی که سطح آب بعلت برداشت زیاد از سفره در منطقه افت نموده و امکان دستیابی به سفره زیرین برای افزایش تولید آب باشد ادامه حفاری یا کف شکنی در چاه توصیه میگردد و لیکن در اجرای این عملیات رعایت نکات ذیل ضروری است:
۱. چاه چنانچه مدتی شن دهی یا ماسه داشته باشد احتمال ریزش دیواره چاه در حین عملیات کف شکنی زیاد خواهد بود
۲. در اجرای عملیات کف شکنی برای چاههای که از طریق ضربه ای حفاری شده اند ادامه حفر مشکلی از نظر ورود و حرکت رسوبات دیواره چاه به داخل چاه ایجاد ننموده و حتی گاها امکان حفاری تا چندین متر بدون لوله جدار میسر بوده که در اینصورت لوله اسکرین با قطر کمتر صرفا در محل حفر شده استقرار می باید (تلسکوپینگ) در غیر اینصورت می بایست لوله اسکرین ثانوی از سطح زمین تا کف چاه نصب شده و حدالمقدور باید لوله قدیمی توسط جک از چاه خارج گردد.
۳. در اجرای عملیات کف شکنی برای چاههای که از طریق دورانی حفاری شده اند ادامه حفاری بعلت بسته بوده کف چاه بشکل قیفی نتنها مشکی برای ادامه حفاری ایجاد میکند درصورت ایجاد شکاف در کف آن نیز سبب حرکت گراولهای موجو دردیواره به داخل چاه شده عملا ادامه کار را مشکل می نماید.
۴. استفاده از دستگاه دورانی برای کف شکنی یا لایروبی درچاهها سبب انسداد لایه های آبده فوقانی توسط گل حفاری و یا رسوبات کنده شد ه میگردد لذا بهیج عنوان پیشنهاد این روش داده نمی شود
۵. در مکان یابی حفر جدید جایگزین از چاه قدیمی موجود رعایت حریم ضروری است که این فاصله به عرض مخروط افت در زمین های ماسه ای (با فاصله کمتر) با زمینهای سنگی(به فاصله بیشر) متفاوت خواهد بود.
۶. چاههای قدیم از مدار خارج شده می بایست حدالمقدور نسبت خروج لوله جدار آن اقدام و داخل آن را برحسب نوع رسوب مقطع زمین شناسی چاه بتر تیب پر نمود تا از رشد و فعالیت با کتریها و آلوده سازی سفره جلو گیری بعمل آورد.
نتیجه
استفاده از امکانات و روشهای جدید در بهره برداری از تاسیسات درکاهش هزینه تمام شده نقش مهم دارد .با نظر به اینکه مطالعات آب یابی و بهسازی چاهها وابسته به نوع و نحوه وفرهنگ بهره برداری و نیز به شرایط جغرافیائی و نوع سفره ارتباط مستقیم دارد لذا نمی توان از یک نسخه برای بهبود همه چاهها استفاده نمود.
درکشورما امربازبینی یا بازیابی برروی چاهها بسیار جوان بوده لذا با توجه به مدت عمر و و تشکیل پوسته بندی با ضخامت بالا در داخل لوله جدار و امتداد آن بسمت سفره مشکلات بسیار زیاد برای بهسازی آن وجود دارد که با توجه به نگهداری و سرویس دوره ای آن در کشور های پیشرفته مسلما نمی توان از ابزارهای بهسازی آنها صرفا در این چاهها مورد استفاده قرار گیرد
امید است با ساخت دستگاههای پیشرفته تر در داخل کشور و سازگاری آن با شرایط چاهها شرب و تلاش متخصصین بتوانیم درهرچه بالابردن رشد و ارتقاء این صنعت نوپا قدم های اساسی برداریم