[科普中国]-单井脉冲试验

简介

野外测量小范围(弥散距离为2～4米)的弥散系数一般采用单井脉冲技术。即在较短时间里向单井内注入(或抽出)含一定浓度的示踪剂的水。常用的示踪剂是人工放射性同位素I或Br。1

步骤开始是以含示踪剂的水去推压井内的水，使井内整个深度上都注满了含一定浓度的放射性示踪剂的水，并进入含水层。然后，改用注入清水推压。注入一段时间后再由注入井中向外抽水。注水或抽水的整个过程，流速必须很小，严格控制注水量或抽水量，以保持井内水位不变，保证示踪剂在含水层中的变化有足够的时间，测得准确的数据。并用井中探头记录不同深度的流速和放射性示踪剂的浓度变化，直至浓度保持恒定为止。它要求注入井为清水钻进打穿含水层成井并全部下入滤水管的完整井，滤水管包以0.5～1．0毫米之尼龙网。井径以探头上、下提动无阻为限，且井外不加砂砾不填料，以防屏敝注入示踪剂的含水层和探头发出的信息。

特点这一试验在井的近旁，天然流速和注水、抽水的强加流速相比是可以忽略不计的。从而形成径向流，由于轴对称，弥散还可简化为一维的径向弥散。在井的近旁流速较大，分子扩散也是微不足道而不予考虑。另外，添加放射性示踪剂当然不会改变地下水的密度和粘度。另外，添加放射性示踪剂当然不会改变地下水的密度和粘度。测量结果可用两种方式解释：

(1)在一给定水平层位浓度关于时间的变化和在给定的时间浓度关于深度的变化，可以得到地层的相对渗透性，

(2)在一给定水平层位的浓度关于时间的变化，使用弥散方程组和数值方法，可以计算每一水平层位的纵向弥散系数。

应用人工放射性同位素作示踪剂，进行单井脉冲试验，对放射性要求很低，一般不超过几个微居里，它容易在导水层中穿透，在半渗透层中它的延伸范围很小(因为示踪剂云的变形是与每一层的水动力性质相适应的)。所以，不仅安全可靠(不会造成井水和含水层的污染)，节省费用，便于检测。而且描述这一试验过程的数学模型也容易建立，容易计算。另外，探头的特征曲线和数学模型亦证明：每一点的放射性是井管内示踪剂浓度和有效孔隙度、固体骨架密度的函数。因此，这一方法取得小范围弥散系数是有效的。