一种循环井群及其循环模式控制方法技术

本发明专利技术涉及一种循环井群及其循环模式控制方法，包括至少两个多滤层循环井、若干抽注组件和控制模块，至少两个多滤层循环井按照地下水流方向有序设置，其中，多滤层循环井的井筒由至少两个第一阻隔器分隔形成三个抽注段，每个抽注段内设置有至少一组用于抽注水的抽注组件，抽注组件由控制模块控制抽水和/或注水，每个抽注段的管壁设置有孔的抽注水筛段，响应于控制模块的控制指令，抽注组件改变各个多滤层循环井的三个抽注段的抽注状态、流量、压力来组合形成不同的水循环模式或水循环组合模式。本发明专利技术可根据非均质地层中各层含水层修复目标调控多滤层循环井抽注水模式、抽注水流量及启闭状态，以此实现目标含水层修复并提高修复效率。高修复效率。高修复效率。

【技术实现步骤摘要】
一种循环井群及其循环模式控制方法


[0001]本专利技术涉及地下水污染原位修复
，尤其涉及一种循环井群及其循环模式控制方法。

技术介绍

[0002]地下水循环井技术(Groundwater Circulation Well,GCW)是一种原位地下水修复技术，具有占地小、适用广、效率高、成本低等显著优点，可与化学氧化、生物降解、原位加热等多种修复技术联合使用，综合利用物理、化学和生物过程来实现对地下水的修复治理，解决地下水多组分、难降解有机污染同步修复难题，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。GCW已在美国和德国等国家广泛应用，并具有多个成功工程修复案例，该技术一直受到美国和德国专利垄断，我国相关研究起步较晚，目前国内尚处于研究阶段，成套设备处于空白，尚未形成循环井技术场地工程修复案例。
[0003]GCW作为一种先进的原位修复技术，制约我国大规模应用的主要因素有：(1)地下含水层主要是由性质不同的多层非均质介质组成，其结构及分布情况多种多样，大多数非均质含水层呈层状分布，而传统双筛循环井对场地水文地质条件要求高，各向异性强的含水层修复效果不好，较大的渗透级差影响修复效率甚至可能导致循环井无法运行；(2)传统双筛循环井修复地下水污染时未能充分考虑污染场地的水文地质特征以及污染特性，修复过程中未能及时根据修复程度及状况调控修复方法，容易造成修复效率低、修复效果差等后果；(3)缺乏根据污染场地特征对循环井井群的设计，以及对循环模式的调控，多井之间耦合与交互作用的控制方法尚不明晰。
[0004]现有的用于原位修复地下水的循环井，普遍为两段式循环井，其形成的水循环模式只有两种循环模式，即上抽下注和上注下抽两种循环模式。这两种循环模式的循环轮廓近似，因此即使通过调节流量也只是形成修复范围不同但循环轮廓形状近似的修复范围。对于污染程度不同的含水层，无法由针对性地对污染严重的含水层进行短时修复，只能依靠当前的水循环模式来进行长期修复，直至达到地下水的修复标准。当多个两段式的循环井沿水流方向排布时，两个两段式循环井之间的水循环模式近似，循环井水流捕获范围内污染物同步修复去除，无法针对重污染区域开展针对性强化修复。
[0005]例如，公开号为CN113184930 A的中国专利公开了一种多效反应型地下水循环井井群及修复方法，包括修复井群以及观测井群；所述的修复井群包括多个均匀设置在修复中心线上的修复井；所述的观测井群包括多个设置在距离污染源最远的修复井的周围的观测井；该专利技术的多效反应型地下水循环井井群，通过修复井以及观测井的设置，在不断检测的过程中，利用药箱对污染水进行化学治理，利用循环泵将污染水不断的抽至药箱处，并通过上井管将携带有药剂且反应后污染程度低的地下水通过所述上井管花孔排入地下水含水层中。该专利技术采用两段式循环井，因此其形成的水循环模式是有限的，无论如何改变两个相邻的循环井的抽注模式，也无法针对某一个含水层来进行重点修复和循环，无法在修复一个含水层时不影响另一个含水层。
[0006]在污染场地调查过程中发现，即使是同一污染场地污染羽中，不同区域的污染物分布情况也存在差异。例如，情况一，在污染源附近污染范围大且浓度较高，污染物主要分布在上层渗透系数大的含水层中，此种情况对第二含水层修复的意义较小；情况二，在污染源下游污染羽边缘处污染范围较小且浓度较低，污染物主要分布在下层渗透系数小的含水层中，以上两种情况对第一含水层修复的意义较小；两段式循环井的循环，反而使得上层或下层的污染物进入未被污染的含水层。情况三，污染物在第一含水层和第二含水层中分布较为均匀；情况四，两个循环井之间污染羽垂向分布较广，边缘位置处基本与筛段平齐；情况五，两个循环井之间污染羽垂向分布范围较小，污染物主要集中于上下筛段之间；此种情况三至五，两段式循环井无法对循环井之间污染羽边缘位置附近的污染物进行有效修复，形成了修复盲区。因此，当前的两段式循环井的循环模式有限，不能完全适用复杂的地下水污染情况。
[0007]基于现有技术的两段式循环井的缺陷，本专利技术提供一种三段式多滤层循环井，并且提供一种能够针对复杂地下水污染情况的多种控制模式，甚至能够通过隔断被污染地下水的方式来对被污染的地下水进行针对性修复。
[0008]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0009]现有技术中的两段式循环井，其存在的缺陷至少包括：循环模式少，相邻的循环井之间的互动模式也少，只能对第一含水层和第二含水层进行大循环修复，无法针对污染较严重的某个含水层强化水流循环，因此，修复时长较长，导致修复效率较低。
[0010]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种循环井群，包括至少两个多滤层循环井、若干抽注组件和控制模块，至少两个所述多滤层循环井按照地下水流方向有序设置，其中，所述多滤层循环井的井筒由至少两个第一阻隔器分隔形成三个抽注段，每个抽注段内设置有至少一组用于抽注水的抽注组件，所述抽注组件由所述控制模块控制抽水和/或注水，每个抽注段的管壁设置有孔的抽注水筛段，响应于所述控制模块的控制指令，所述抽注组件改变各个所述多滤层循环井的所述三个抽注段的抽注状态、流量、压力来组合形成不同的水循环模式或水循环组合模式。
[0011]相比于两段式循环井，本专利技术创造性地设计了三段式循环井，除了传统的大循环修复模式，本专利技术的多滤层循环井能够在进行大循环修复的同时，实施针对第一含水层或第二含水层的小循环来增加地下水的修复循环频率，由于单个多滤层循环井的循环模式增加，相邻循环井之间组合形成的循环组合模式也相应增多，进而增加并提高了整体循环井群的修复效率，实现两段式循环井群无法实现的循环组合模式以及修复效果。
[0012]优选地，所述井筒由两个所述第一阻隔器分隔形成第一抽注段、第二抽注段和第三抽注段，所述第一抽注段、第二抽注段和第三抽注段的水平高度依次降低，所述第二抽注段的水平高度趋近或等于介质分层界面的水平高度，所述控制模块基于改变各个抽注段的抽注状态形成的水循环模式至少包括：由第一抽注段和第二抽注段组合形成的位于第一含
水层的第一小循环，水从第一抽注段流出途径第一含水层流入第二抽注段，或从第二抽注段流出途径第一含水层流入第一抽注段；由第二抽注段和第三抽注段组合形成的位于第二含水层的第二小循环，水从第二抽注段流出途径第二含水层流入第三抽注段，或从第三抽注段流出途径第二含水层流入第二抽注段；由所述第一抽注段、第二抽注段和第三抽注段共同形成的双循环，水从第一抽注段和第三抽注段流出分别途径第一含水层和第二含水层流入第二抽注段，或从第二抽注段流出分别途径第一含水层和第二含水层分别流入第一抽注段和第三抽注段；由第一抽注段和第三抽注段组合形成的大循环，水从第一抽注段流出先后途径第一含水层和第二含水层流入第三抽注段，或从第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种循环井群，包括至少两个多滤层循环井(7)、若干抽注组件和控制模块，其特征在于，至少两个所述多滤层循环井(7)按照地下水流方向有序设置，其中，所述多滤层循环井(7)的井筒(20)由至少两个第一阻隔器(10)分隔形成三个抽注段，每个抽注段内设置有至少一组用于抽注水的抽注组件，所述抽注组件由所述控制模块控制抽水和/或注水，每个抽注段的管壁设置有孔的抽注水筛段(9)，响应于所述控制模块的控制指令，所述抽注组件改变各个所述多滤层循环井(7)的所述三个抽注段的抽注状态、流量、压力来组合形成不同的水循环模式或水循环组合模式。2.根据权利要求1所述的一种循环井群，其特征在于，所述井筒(20)由两个所述第一阻隔器(10)分隔形成第一抽注段、第二抽注段和第三抽注段，所述第一抽注段、第二抽注段和第三抽注段的水平高度依次降低，所述第二抽注段的水平高度趋近或等于介质分层界面(14)的水平高度，所述控制模块基于改变各个抽注段的抽注状态形成的水循环模式至少包括：由第一抽注段和第二抽注段组合形成的位于第一含水层的第一小循环，由第二抽注段和第三抽注段组合形成的位于第二含水层的第二小循环、由所述第一抽注段、第二抽注段和第三抽注段共同形成的双循环和由第一抽注段和第三抽注段组合形成的大循环，在所述控制模块对抽注状态、流量、压力、循环方向调节的情况下，所述第一小循环、第二小循环、双循环和大循环能够由所述控制模块控制组合形成至少一种水循环组合模式。3.根据权利要求1或2所述的一种循环井群，其特征在于，所述控制模块基于污染物在含水层中的分布特征选择适配性的水循环模式或水循环组合模式。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种循环井群，其特征在于，所述多滤层循环井(7)还包括若干辅助井(8)，所述辅助井(8)按照以与所述多滤层循环井(7)为中心的方式设置，所述辅助井(8)的井筒由第二阻隔器(22)分隔为两个空间部分，所述辅助井(8)的至少一个空间部分设置有由注入管(6)连接的至少一个注入泵(13)，所述第二阻隔器(22)水平高度趋近或等于介质分层界面(14)的水平高度。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种循环井群，其特征在于，基于地下水修复程度的变化，所述控制模块以有序关闭其中至少一个所述多滤层循环井(7)的方式来改变水循环组合模式。6.根据权利要求1～5任一项所述的一种循环井群，其特征在于，基于地下水污染情况，所述控制模块以能够使被污染地下水在循环井群中循环的方式调节各个所述多滤层循环井...

【专利技术属性】
技术研发人员：周睿，董书君，方樟，任何军，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：