用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井和方法与流程

1.本发明涉及土壤修复技术领域，具体的说是一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井和方法。


背景技术：

2.近年来，随着国家“土壤污染防治法”等相关法律法规的出台，土壤修复行业得到了快速发展，采用的技术一直处于持续性的完善和提升过程中。修复技术可分为原位修复和异位修复，其中原位修复可解决污染深度较深等难题，被广泛应用。
3.随着土壤修复行业的高速发展，该行业对土壤修复的技术研究更加精益求精。尤其提出了“精准化修复”，在原位修复过程中，抽水、抽气、曝气功能需要长期、多次记录压力数据，进而针对性调整相关功能的技术参数，进而避免过度修复和修复不彻底的现象。原位修复技术中，多相抽提技术被广泛使用，该技术对数据的准确度有较高的要求，其中需要监测的第一类重要数据就是压力。而通过监测井对地下土壤进行压力监测，要求监测井的开筛位置与土壤具有足够大的接触面积，如果接触面积过小，将会导致压力监测的精度低，但如果采用接触面积足够大的监测井，则因占地面积过大的原因，无法设置多口监测井对土壤原位修复工程作业场地的同一点位、不同深度位置的压力进行同时监测。因此，目前对于压力的监测，仅仅可实现同一点位测量单一压力，不能体现同一点位、同一时间、不同深度压力变化与原位修复技术各项参数之间的变化关系，不能为原位修复技术的研究和多相抽提技术的实施提供准确度更高的压力监测数据。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题之一是：提供一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，以解决现有压力监测井无法同时对同一点位、不同深度位置的压力进行准确监测的问题。
5.解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
6.一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于，包括：顶端井管、k根压力监测井管、k-1根气密隔断井管和k根连通气管，k为所述多层级压力监测井的压力监测层数，k≥2；
7.所述顶端井管和气密隔断井管均为没有设置筛孔的实管，且所述气密隔断井管内设有气密隔板；所述压力监测井管由筛管和连接管一体成型构成，所述筛管的内径大于连接管的内径，所述筛管和连接管通过管壁相连并通过筛管的筛孔连通，也即连接管是管壁设有轴向缺口且该轴向缺口与筛孔连通的类c形剖面管体，且所述连接管的下管口封闭，其中，所述压力监测井管一体成型是起到确保筛管和连接管之间仅通过筛孔连通的气密性作用；
8.所述顶端井管的上管口安装有密封井头，所述k根压力监测井管的筛管和k-1根气密隔断井管从上至下交替连接，且位于最上方的筛管的上管口与所述顶端井管的下管口连
接，位于最下方的筛管的下管口安装有密封管帽；
9.并且，所述k根连通气管与k根压力监测井管的连接管一一对应，每一根连通气管的下管口连接对应的连接管的上管口，k根连通气管的上管口均向上延伸至顶端井管以上，以用于连接压力监测设备。
10.其中，所述多层级压力监测井可以通过选用相应长度的顶端井管和气密隔断井管，使每一根所述压力监测井管分别处于所需的目标深度，实现对所需的k个目标深度的压力监测。
11.其中，所述多层级压力监测井也可以通过采用k-1根相同长度的气密隔断井管，并通过选用相应长度的顶端井管，以及在相邻的连接管和气密隔断井管之间连接相应长度的监测深度调节井管，以使每一根所述压力监测井管分别处于所需的目标深度，实现对所需的k个目标深度的压力监测。
12.优选的：所述压力监测井管的筛管和连接管等高，以尽量增大筛管和连接管之间的气体流量，确保压力测量的精确性。
13.优选的：所述顶端井管、压力监测井管的连接管、气密隔断井管相互之间通过螺纹连接方式连接固定。
14.优选的：所述连接管的上管口安装有用于与连通气管连接的快接接头，以便于与连通气管的下管口连接；且快接接头与连通气管的连接处优选采用o型圈密封。
15.优选的：每一根连通气管均通过扣件或绑扎与顶端井管和/或气密隔断井管固定连接，以便于多层级压力监测井的安装。
16.优选的：所述k根压力监测井管的连接管围绕所述多层级压力监测井的轴线均匀间隔布置，所述多层级压力监测井的轴线即为所述顶端井管、筛管和气密隔断井管的共轴轴线；并且，每一根连通气管均与对应的连接管共轴布置。
17.本发明所要解决的技术问题之二是：提供一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测方法。
18.解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
19.一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测方法，其特征在于，包括：
20.步骤一、制备所述多层级压力监测井；其中，该多层级压力监测井的压力监测层数k和k根压力监测井管所在的目标深度，适应于土壤原位修复工程的作业场地设置；且对于土壤原位修复工程为实际修复工程的情况，它们由作业场地的污染物位置、地下水深度、地质条件决定；对于土壤原位修复工程为污染场地修复技术中试试验的情况，由中试试验的实验设计决定。
21.步骤二、用土壤建井钻机，在所述土壤原位修复工程的作业场地进行现场建井，以获得达到预设深度的钻井；
22.步骤三、将所述多层级压力监测井放入到所述钻井内，并使所述密封井头和k根连通气管的上管口位于地面以上；
23.步骤四、在所述钻井与多层级压力监测井之间的间隙中，填充入填埋料，以固定所述多层级压力监测井；
24.步骤五、将所述k根连通气管的上管口分别连接至压力监测设备，且压力监测设备监测到的数据优选上传至智能化管理平台，实现全过程监督。
25.从而，本发明采用由顶端井管、k根压力监测井管、k-1根气密隔断井管和k根连通气管组成的多层级压力监测井，且压力监测井管由内径较大的筛管和内径较小的连接管一体成型构成，以使压力监测设备能够通过连接管对筛管所在目标深度位置的气压进行监测，并利用气密隔断井管内的气密隔板，起到隔断相邻压力监测井管相互之间的内部气压干扰的作用，确保压力监测设备对每一压力监测层的筛管所在目标深度位置的压力监测准确性，实现在同一时间对土壤原位修复工程作业场地的同一点位(即多层级压力监测井所在点位)的k个不同目标深度位置进行准确性高的压力监测；并且，利用由内径较大的筛管确保筛孔与土壤的接触面积足够大，以保证压力监测设备对筛管所在位置处的压力监测精度，而内径较小的连接管则能够避免多层级压力监测井占用过大的面积；因此，本发明能够在同一时间对土壤原位修复工程作业场地的同一点位的k个不同目标深度位置进行准确性高的压力监测，并具有压力监测精度高、占用面积小的优点。
26.由此，能够针对土壤原位修复工程的作业场地，分析同一点位、同一时间、不同深度的压力变化与原位修复技术各项参数之间的变化关系，避免无法准确判断曝气强化修复、微生物修复等技术的有效影响半径而无法使修复效果发挥最大优势，进而为原位修复技术的研究和应用提供更加精确有效的数据支撑。
27.优选的：所述步骤四中，所述填埋料包括：
28.在所述顶端井管所在深度处，所述填埋料为：粉末状膨润土、水泥和清洁水的混合物，以对多层级压力监测井起到密封和固定的作用，防止多层级压力监测井在工作中发生移动；
29.在所述压力监测井管所在深度处，所述填埋料为：粒径在1mm至2mm之间的石英砂；
30.在所述钻井的其余深度处，包含气密隔断井管和监测深度调节井管所在深度处以及位于最下方的筛管以下的深度处，所述填埋料为：颗粒状膨润土。
31.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32.第一，参见图1，本发明采用由顶端井管1、k根压力监测井管2、k-1根气密隔断井管3和k根连通气管4组成的多层级压力监测井，且压力监测井管2由内径较大的筛管2-1和内径较小的连接管2-2一体成型构成，以使压力监测设备能够通过连接管2-2对筛管2-1所在目标深度位置的气压进行监测，并利用气密隔断井管3内的气密隔板3-1，起到隔断相邻压力监测井管2相互之间的内部气压干扰的作用，确保压力监测设备对每一压力监测层的筛管2-1所在目标深度位置的压力监测准确性，实现在同一时间对土壤原位修复工程作业场地的同一点位(即多层级压力监测井所在点位)的k个不同目标深度位置进行准确性高的压力监测；并且，利用由内径较大的筛管2-1确保筛孔与土壤的接触面积足够大，以保证压力监测设备对筛管2-1所在位置处的压力监测精度，而内径较小的连接管2-2则能够避免多层级压力监测井占用过大的面积；因此，本发明能够在同一时间对土壤原位修复工程作业场地的同一点位的k个不同目标深度位置进行准确性高的压力监测，并具有压力监测精度高、占用面积小的优点。
33.第二，本发明的多层级压力监测方法，具有实施难度小、周期短、设备运行成本低的优点。
34.第三，本发明的多层级压力监测井，所使用的配件简单，成本低，易于实现。
附图说明
35.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
36.图1为本发明的多层级压力监测井的结构示意图。
37.图中，顶端井管1；压力监测井管2，筛管2-1，连接管2-2；气密隔断井管3，气密隔板3-1；连通气管4。
具体实施方式
38.下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
39.实施例一
40.如图1所示，本发明公开的是一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，包括：顶端井管1、k根压力监测井管2、k-1根气密隔断井管3和k根连通气管4，k为所述多层级压力监测井的压力监测层数，k≥2；
41.所述顶端井管1和气密隔断井管3均为没有设置筛孔的实管，且所述气密隔断井管3内设有气密隔板3-1；所述压力监测井管2由筛管2-1和连接管2-2一体成型构成，所述筛管2-1的内径大于连接管2-2的内径，所述筛管2-1和连接管2-2通过管壁相连并通过筛管2-1的筛孔连通，也即连接管2-2是管壁设有轴向缺口且该轴向缺口与筛孔连通的类c形剖面管体，且所述连接管2-2的下管口封闭，其中，所述压力监测井管2一体成型是起到确保筛管2-1和连接管2-2之间仅通过筛孔连通的气密性作用；
42.所述顶端井管1的上管口安装有密封井头，所述k根压力监测井管2的筛管2-1和k-1根气密隔断井管3从上至下交替连接，且位于最上方的筛管2-1的上管口与所述顶端井管1的下管口连接，位于最下方的筛管2-1的下管口安装有密封管帽；
43.并且，所述k根连通气管4与k根压力监测井管2的连接管2-2一一对应，每一根连通气管4的下管口连接对应的连接管2-2的上管口，k根连通气管4的上管口均向上延伸至顶端井管1以上，以用于连接压力监测设备。
44.以上为本实施例一的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
45.其中，所述多层级压力监测井可以通过选用相应长度的顶端井管1和气密隔断井管3，使每一根所述压力监测井管2分别处于所需的目标深度，实现对所需的k个目标深度的压力监测。
46.其中，所述多层级压力监测井也可以通过采用k-1根相同长度的气密隔断井管3，并通过选用相应长度的顶端井管1，以及在相邻的连接管2-2和气密隔断井管3之间连接相应长度的监测深度调节井管，以使每一根所述压力监测井管2分别处于所需的目标深度，实现对所需的k个目标深度的压力监测。
47.优选的：所述压力监测井管2的筛管2-1和连接管2-2等高，以尽量增大筛管2-1和连接管2-2之间的气体流量，确保压力测量的精确性。
48.优选的：所述顶端井管1、压力监测井管2的连接管2-2、气密隔断井管3相互之间通
过螺纹连接方式连接固定。
49.优选的：所述连接管2-2的上管口安装有用于与连通气管4连接的快接接头，以便于与连通气管4的下管口连接；且快接接头与连通气管4的连接处优选采用o型圈密封。
50.优选的：每一根连通气管4均通过扣件或绑扎与顶端井管1和/或气密隔断井管3固定连接，以便于多层级压力监测井的安装。
51.优选的：所述k根压力监测井管2的连接管2-2围绕所述多层级压力监测井的轴线均匀间隔布置，所述多层级压力监测井的轴线即为所述顶端井管1、筛管2-1和气密隔断井管3的共轴轴线；并且，每一根连通气管4均与对应的连接管2-2共轴布置。
52.实施例二
53.如图1所示，本实施例二公开了一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测方法，包括：
54.步骤一、制备实施例一所述多层级压力监测井；其中，该多层级压力监测井的压力监测层数k和k根压力监测井管2所在的目标深度，适应于土壤原位修复工程的作业场地设置；且对于土壤原位修复工程为实际修复工程的情况，它们由作业场地的污染物位置、地下水深度、地质条件决定；对于土壤原位修复工程为污染场地修复技术中试试验的情况，由中试试验的实验设计决定。
55.步骤二、用土壤建井钻机，在所述土壤原位修复工程的作业场地进行现场建井，以获得达到预设深度的钻井；
56.步骤三、将所述多层级压力监测井放入到所述钻井内，并使所述密封井头和k根连通气管4的上管口位于地面以上；
57.步骤四、在所述钻井与多层级压力监测井之间的间隙中，填充入填埋料，以固定所述多层级压力监测井；
58.步骤五、将所述k根连通气管4的上管口分别连接至压力监测设备，且压力监测设备监测到的数据优选上传至智能化管理平台，实现全过程监督。
59.从而，本发明采用由顶端井管1、k根压力监测井管2、k-1根气密隔断井管3和k根连通气管4组成的多层级压力监测井，且压力监测井管2由内径较大的筛管2-1和内径较小的连接管2-2一体成型构成，以使压力监测设备能够通过连接管2-2对筛管2-1所在目标深度位置的气压进行监测，并利用气密隔断井管3内的气密隔板3-1，起到隔断相邻压力监测井管2相互之间的内部气压干扰的作用，确保压力监测设备对每一压力监测层的筛管2-1所在目标深度位置的压力监测准确性，实现在同一时间对土壤原位修复工程作业场地的同一点位(即多层级压力监测井所在点位)的k个不同目标深度位置进行准确性高的压力监测；并且，利用由内径较大的筛管2-1确保筛孔与土壤的接触面积足够大，以保证压力监测设备对筛管2-1所在位置处的压力监测精度，而内径较小的连接管2-2则能够避免多层级压力监测井占用过大的面积；因此，本发明能够在同一时间对土壤原位修复工程作业场地的同一点位的k个不同目标深度位置进行准确性高的压力监测，并具有压力监测精度高、占用面积小的优点。
60.由此，能够针对土壤原位修复工程的作业场地，分析同一点位、同一时间、不同深度的压力变化与原位修复技术各项参数之间的变化关系，避免无法准确判断曝气强化修复、微生物修复等技术的有效影响半径而无法使修复效果发挥最大优势，进而为原位修复
技术的研究和应用提供更加精确有效的数据支撑。
61.以上为本实施例二的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
62.优选的：所述步骤四中，所述填埋料包括：
63.在所述顶端井管1所在深度处，所述填埋料为：粉末状膨润土、水泥和清洁水的混合物，以对多层级压力监测井起到密封和固定的作用，防止多层级压力监测井在工作中发生移动；
64.在所述压力监测井管2所在深度处，所述填埋料为：粒径在1mm至2mm之间的石英砂；
65.在所述钻井的其余深度处，包含气密隔断井管3和监测深度调节井管所在深度处以及位于最下方的筛管2-1以下的深度处，所述填埋料为：颗粒状膨润土。
66.另外：本发明的多层级压力监测井，优选采用以下规格尺寸：
67.所述气密隔断井管3优选采用尼龙材质(pa)，内部直径为110mm，两端为内丝g4-11接头，总长度400mm，两端螺纹长度150mm，气密隔板3-1的厚度为10mm；且气密隔断井管3的材质可根据技术需求进行定制，直径可根据压力监测层数k进行变化。
68.所述压力监测井管2可以采用硬质聚氯乙烯(u-pvc)、聚乙烯(pe)、碳钢、不锈钢等不同材质制成，筛管2-1的直径尺寸与气密隔断井管3相匹配，筛管2-1的开筛长度可为200mm-1000mm，为了压力监测数据更加精确，开筛长度尽量为200mm。
69.本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于，包括：顶端井管(1)、k根压力监测井管(2)、k-1根气密隔断井管(3)和k根连通气管(4)，k为所述多层级压力监测井的压力监测层数，k≥2；所述顶端井管(1)和气密隔断井管(3)均为没有设置筛孔的实管，且所述气密隔断井管(3)内设有气密隔板(3-1)；所述压力监测井管(2)由筛管(2-1)和连接管(2-2)一体成型构成，所述筛管(2-1)的内径大于连接管(2-2)的内径，所述筛管(2-1)和连接管(2-2)通过管壁相连并通过筛管(2-1)的筛孔连通，且所述连接管(2-2)的下管口封闭；所述顶端井管(1)的上管口安装有密封井头，所述k根压力监测井管(2)的筛管(2-1)和k-1根气密隔断井管(3)从上至下交替连接，且位于最上方的筛管(2-1)的上管口与所述顶端井管(1)的下管口连接，位于最下方的筛管(2-1)的下管口安装有密封管帽；并且，所述k根连通气管(4)与k根压力监测井管(2)的连接管(2-2)一一对应，每一根连通气管(4)的下管口连接对应的连接管(2-2)的上管口，k根连通气管(4)的上管口均向上延伸至顶端井管(1)以上，以用于连接压力监测设备。2.根据权利要求1所述用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于：所述多层级压力监测井通过选用相应长度的顶端井管(1)和气密隔断井管(3)，使每一根所述压力监测井管(2)分别处于所需的目标深度。3.根据权利要求1所述用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于：所述多层级压力监测井通过采用k-1根相同长度的气密隔断井管(3)，并通过选用相应长度的顶端井管(1)，以及在相邻的连接管(2-2)和气密隔断井管(3)之间连接相应长度的监测深度调节井管，以使每一根所述压力监测井管(2)分别处于所需的目标深度。4.根据权利要求1至3任意一项所述用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于：所述压力监测井管(2)的筛管(2-1)和连接管(2-2)等高。5.根据权利要求1至3任意一项所述用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于：所述顶端井管(1)、压力监测井管(2)的连接管(2-2)、气密隔断井管(3)相互之间通过螺纹连接方式连接固定。6.根据权利要求1至3任意一项所述用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于：所述连接管(2-2)的上管口安装有用于与连通气管(4)连接的快接接头。7.根据权利要求1至3任意一项所述用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于：每一根连通气管(4)均通过扣件或绑扎与顶端井管(1)和/或气密隔断井管(3)固定连接。8.根据权利要求1至3任意一项所述用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井，其特征在于：所述k根压力监测井管(2)的连接管(2-2)围绕所述多层级压力监测井的轴线均匀间隔布置，所述多层级压力监测井的轴线即为所述顶端井管(1)、筛管(2-1)和气密隔断井管(3)的共轴轴线；并且，每一根连通气管(4)均与对应的连接管(2-2)共轴布置。9.一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测方法，其特征在于，包括：步骤一、制备权利要求1至8任意一项所述多层级压力监测井；步骤二、在所述土壤原位修复工程的作业场地进行现场建井，以获得达到预设深度的钻井；步骤三、将所述多层级压力监测井放入到所述钻井内，并使所述密封井头和k根连通气
管(4)的上管口位于地面以上；步骤四、在所述钻井与多层级压力监测井之间的间隙中，填充入填埋料，以固定所述多层级压力监测井；步骤五、将所述k根连通气管(4)的上管口分别连接至压力监测设备。10.根据权利要求9所述用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测方法，其特征在于：所述步骤四中，所述填埋料包括：在所述顶端井管(1)所在深度处，所述填埋料为：粉末状膨润土、水泥和清洁水的混合物；在所述压力监测井管(2)所在深度处，所述填埋料为：粒径在1mm至2mm之间的石英砂；在所述钻井的其余深度处，所述填埋料为：颗粒状膨润土。

技术总结
本发明公开了一种用于土壤原位修复工程中的多层级压力监测井和方法，采用由顶端井管、K根压力监测井管、K-根气密隔断井管和K根连通气管组成的多层级压力监测井，且压力监测井管由内径较大的筛管和内径较小的连接管一体成型构成，以使压力监测设备能够通过连接管对筛管所在目标深度位置的气压进行监测，并利用气密隔断井管内的气密隔板，起到隔断相邻压力监测井管相互之间的内部气压干扰的作用，确保压力监测设备对每一压力监测层的筛管所在目标深度位置的压力监测准确性；本发明能够在同一时间对土壤原位修复工程作业场地的同一点位的K个不同目标深度位置进行准确性高的压力监测，并具有压力监测精度高、占用面积小的优点。优点。优点。


技术研发人员：朱鑫 罗东宁 周龑 张家铭 郑乐鑫 杨光侩 徐悦
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/26