| 【発明の名称】 |
回流洗浄による井戸の仕上げ方法及びこの方法に使用するパーシャルサージング装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】本郷 乾二郎
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| 【要約】 |
【課題】透水度が高く地層中の砂の流動を阻む安定した砂礫の濾過層を形成させる井戸の仕上げ作業で、泥壁が十分に除去されない内に井内の水位を急激に下げたり、スワッビングを行うと、スクリーン部の圧潰を伴う恐れがある。
【解決手段】水中ポンプ２を天地反転させて、下部にケース吸入口１２及びパッカー３を備えたケース１に収容する。これを井戸スクリーン４内に吊り下ろし、その吐出口２１から大量の水を充填砂利Ｇ及び帯水層Ｗの中に該井戸スクリーンを通し吐出させて、該充填砂利及び帯水層内を回流洗浄する。この回流した水及び地下水を該井戸スクリーン、該ケース吸入口及びポンプストレーナー２２を通し該水中ポンプに吸入させる。大量の水で回流洗浄する。該水中ポンプの吐出側にサンドセパレーター２３及びジェットノズル２４を備えてもよい。パーシャルサージング装置はこの方法の実施に使用される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 水中ポンプ(2)を天地反転させて、下部に吸入口(12)及びパッカー(3)を備えたケース(1)に収容し、これを井戸スクリーン(4)内に吊り下ろし、その吐出口(21)から大量の水を充填砂利(G)及び帯水層(W)の中に該井戸スクリーン(4)を通し吐出させて、該充填砂利(G)及び帯水層(W)内を回流洗浄し、回流した水及び地下水を該井戸スクリーン(4)、該ケース吸入口(12)及びポンプストレーナー(22)を通し該水中ポンプ(2)に吸入させる、大量の水で回流洗浄することを特徴とする、回流洗浄による井戸の仕上げ方法。
【請求項２】 水中ポンプ(2)を天地反転させて、下部に吸入口(12)及びパッカー(3)を備えたケース(1)に収容し、該水中ポンプ(2)の吐出側にサンドセパレーター(23)及びジェットノズル(24)を備え、これらを井戸スクリーン(4)内に吊り下ろし、該サンドセパレーター(23)によって砂を分離除去された圧力水を該ジェットノズル(24)から該井戸スクリーン(4)に向けて噴射し、該井戸スクリーンに目づまり物質が存在している場合でもそれを除去しながらジェット流を外周辺の充填砂利(G)及び帯水層(W)内に回流させて洗浄し、回流した水及び地下水をケース吸入口(12)及びポンプストレーナー(22)を通し該水中ポンプ(2)に吸入させる、ジェット水で回流洗浄することを特徴とする、回流洗浄による井戸の仕上げ方法。
【請求項３】 ケース(1)、水中ポンプ(2)、パッカー(3)を備え、該ケース(1)は円筒状で一端に接続部(11)を備え、他端にケース吸入口(12)を備え、該水中ポンプ(2)は該ケース(1)に収容され、その吐出口(21)は該ケース吸入口(12)下部にあり、ポンプストレーナー(22)は該ケース(1)内にあって該ケース吸入口(12)と連通し、該パッカー(3)は上下一対で外径は井戸スクリーン(4)の内径に適合し、それぞれが該ケース吸入口(12)の各端外周に配設され、仕上げ範囲を局部に限定集中していることを特徴とする回流洗浄による井戸の仕上げ方法に使用するパーシャルサージング装置。
【請求項４】 ケース(1)、水中ポンプ(2)、パッカー(3)、サンドセパレーター(23)及びジェットノズル(24)を備え、該水中ポンプ(2)は該ケース(1)に天地反転して収容され、該サンドセパレーター(23)及び該ジェットノズル(24)は該水中ポンプ(2)の吐出側で、かつ該ケース吸入口(12)下部にあり、該ジェットノズル(24)の外径は井戸スクリーン(4)の内径に適合し、ポンプストレーナー(22)は該ケース(1)内にあって該ケース吸入口(12)と連通し、該パッカー(3)は上下一対で外径は該井戸スクリーン(4)の内径に適合し、それぞれが該ケース吸入口(12)の各端外周に配設され、仕上げ範囲を局部に限定集中していることを特徴とする回流洗浄による井戸の仕上げ方法に使用するパーシャルサージング装置。
【請求項５】 該吐出口(21)の開口端が弾性緩衝材(25)で囲まれている請求項３に記載の回流洗浄による井戸の仕上げ方法に使用するパーシャルサージング装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回流洗浄による井戸の仕上げ方法及びこの方法に使用するパーシャルサージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、井戸の掘削工法として代表的なものは二つある。一つは、回転するドリルパイプを通じてビット先端からポンプで泥水を噴出させ、ビットで破砕されて掘り屑（cuttings）を泥水流に乗せて地上に搬出するロータリー方式である。別の一つは、泥水を満たした孔に鋼製の重いビットをワイヤーロープで吊り下げ、このビットに上下運動を与え、その衝撃によって地層を破砕し、掘り屑はベーラー（底の部分に弁がついた筒状の道具）で地上に搬出するパーカッション方式である。
【０００３】いずれの方式でも、掘削中に採取した地層サンプル、電気検層等のデータに基づいて地層の解析が行われる。そして、スクリーンの設置位置や充填する砂利の選定が完了すると、裸孔の中心に正しくケーシングとスクリーンが設置され、その周辺に砂利が均一に充填されて、井戸の形は一応出来上がる。
【０００４】しかし、掘削孔壁には掘削中に使用される泥土が付着し泥壁が形成されているので、これを完全に洗浄除去し、採水する地層中の細かい粒子を井内に引き入れ、スクリーン周囲の充填砂利と地層の砂礫を渾然と一体化し、透水度が高く、しかも地層中の砂の流動を阻むような安定した砂礫の濾過層を形成させるため、井戸の仕上げ作業（Development）が行われる。井戸の仕上げ作業は極めて重要で、これいかんで井戸の価値が決まるといっても過言ではなく、ベーラーによる泥汲み（Bailing）が最も簡便な方法として一般的に行われている。
【０００５】井戸の仕上げの手順は、先ず、緩やかな作業で井内の水を動かし、徐々に泥壁を分解して除去する。泥壁が十分に除去されない内に井内の水位を急激に下げたり、スワッビングのような荒々しい作業を行うと、スクリーン部の圧潰を伴う恐れがあるので行えない。
【０００６】パーカッション掘削機には孔内の掘り屑を採取するベーラーを操作するサンドラインがあってベーリング作業が行えるが、大半のロータリー方式の掘削機械にはサンドラインの機能がない。従って、ベーリング等のメカニカルな仕上げ作業を省き、専ら揚水による仕上げに依存しているので、一般にロータリー方式で掘られた井戸はスクリーン外側周辺の泥砂の除去が完全でない。そのため、水位降下が大きく、水の出がよくない効率の悪い井戸となりがちである。
【０００７】仕上げの方法には、ベーリング、ポンピング、スワッビングその他のメカニカルサージング等いろいろあるが、仕上げ効果が良い方法でも、装置が大がかりになること、作業時間が長くかかること、コスト効率が良くないこと等の欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】これまでの仕上げ方法よりも効果がすぐれ、ロータリー式・パーカッション式いずれの掘削機械はもちろん、三又を使用するウインチによっても使用することが可能で、しかも作業時間が短くてすむ方法が必要である。
【０００９】
【問題を解決するための手段】本発明にかかる回流洗浄による井戸の仕上げ方法は、水中ポンプを天地反転させて、下部に吸入口及びパッカーを備えたケースに収容し、これを井戸スクリーン内に吊り下ろす。該水中ポンプの吐出口から大量の水を充填砂利及び帯水層中に該井戸スクリーンを通し吐出して該充填砂利や該帯水層を洗浄する。洗浄作用を行った水及び地下水を該帯水層中から該井戸スクリーン及び該ケース吸入口を通しポンプストレーナーに吸入させる。
【００１０】水中ポンプを天地反転させて使用しても、機械的に問題はない。天地反転させる理由は、パーシャルサージング装置の吐出口が吸入口より上にあると、吐出口付近から帯水層の砂が井戸内に流れ込んで、水中ポンプを損傷するおそれがあること、及びその砂がパッカーの上に堆積して装置全体が抑留されるおそれがあることを防止するためである。
【００１１】この水中ポンプを内装したケースを井戸スクリーン内に吊り下ろす。吐出口の数は２個以上で等中心角度配置が好ましく、又吐出口の面積は井戸スクリーンに水食（エロージョン）を生じさせないように充分な広さを持っている。
【００１２】井戸スクリーンは通常のＶスロットワイヤースクリーンであることが好ましい。この型式のスクリーンは、複数のロッドを同一円周上に互いに間隔を保ってかつ平行に配置し、これらのロッドの外側にワイヤーを螺旋状にかつ互いに集水間隙を保って溶接して、構成されている。地下水を吸入する範囲を限定するための空間の形成に上下一対のパッカーが採用され、パッカー及び吐出口の外周には弾性パッキンが取り付けられ、井戸スクリーンのロッドには接することになるが、ワイヤーに接することはなく、井戸スクリーン内での装置の摺動に支障はない。
【００１３】ケース吸入口は両パッカーによって独立的な空間に開口することになるので、帯水層の洗浄効率が上がる。なお、水中ポンプは多少の砂が混入してきても問題はない。
【００１４】水中ポンプを運転すると、吐出口外周及びケース吸入口外周の充填砂利及び帯水層の中を大量の水が連続して回流し、砂礫が洗浄されるとともに、粘土・シルト・細砂といった細粒土砂はケース吸入口に向かって流動し、井戸スクリーンのワイヤー間隙幅より小さい粒子は、大部分が井戸内に吸引されて効率よく仕上げが行われる。
【００１５】請求項２に対応する構成の場合は、請求項１で述べられた構成の水中ポンプの吐出側にサンドセパレーター及びジェットノズルを備えたものである。水中ポンプを運転すると大量の水がジェットノズルから噴射され、井戸スクリーンの目づまり物資を除去すると同時に、充填砂利及び帯水層の砂礫を攪乱しながら洗浄回流する。このようにして効率の良い高速ジェッティング仕上げが行われるが、ジェット流に砂が混入していると井戸スクリーンをサンドブラストの状態で水食するので、ジェット流に砂が混入しないようにサンドセパレーターを備える必要がある。
【００１６】ジェッティングによる仕上げと併行して、ケース吸入口の外周辺の帯水層から大量の地下水が連続的に吸引され、その水流によって砂礫が洗浄されると同時に、粘土・シルト・細砂といった細粒土砂は井戸に向かって流動し、井戸スクリーンのワイヤー間隙幅より小さい粒子は、大部分が井戸内に吸引されて、大量連続吸水による仕上げが行われる。
【００１７】井戸スクリーンに目づまり物質が固着している場合には、高速ジェッティングによって取り除く必要があり、この構成による仕上げ方法が適している。
【００１８】請求項１及び２に記載の方法は、いずれもすぐれた効果を短時間で得ることができ、これらの方法を井戸スクリーン設置個所の下部から上部にわたり、局部的な区画ごとに少しずつ移動して仕上げを行う。
【００１９】これらの方法、すなわちパーシャルサージング及び又はジェッティングを行うと、井戸スクリーン外周の充填砂利及び帯水層の中から、細粒土砂が井戸内に流動して仕上げられてゆくが、このとき、充填砂利の円環柱の高さが高いほど、帯水層に及ぼす押圧力が大きくなり、細粒土砂が流動しやすくなるので仕上げ効果が大きい。仕上げを行うと充填砂利中の細かい粒子が取り除かれるに従って、円環柱が沈降するのでその分は地上から随時補充する。しかし、仕上げを上部から先に行うと、その位置で充填砂利の円環柱が分断され、それにより上方にある充填砂利柱の押圧力が、それ以後に仕上げを進めようとする帯水層に及ばなくなるので、井戸全体の仕上げ効果を減ずる。これが、下部から上部に向かって仕上げを行う理由である。
【００２０】請求項３に対応する構成で、本発明に係るパーシャルサージング装置はケース、水中ポンプ、パッカーを備えている。該ケースは円筒状で一端に接続部を備え、他端に吸入口を備えている。該水中ポンプは該ケースに収容され、その吐出口は該ケース吸入口下部にあり、ポンプストレーナーは該ケース内にあって該ケース吸入口と連通している。該パッカーは上下一対で外径は井戸スクリーンの内径に適合し、それぞれが該吸入部の各端外周に配設され、仕上げ範囲を局部に限定集中している。
【００２１】該ケース吸入口は井戸スクリーンと同様の構成にしてもよいが、一対のパッカーを支持できてかつ必要な流量を確保できるなら、別の構成でもよい。
【００２２】該パッカーは外周部分が弾性材となった周知の構成で、井戸スクリーンに入った状態でその外周部分が井戸スクリーンの内壁面に接触し、該ケース吸入口の位置する井戸スクリーン内を独立的な空間に仕切る。従って、水中ポンプの運転中に該空間を低圧に保ち、井戸スクリーン外部の仕上げ作業に従事した水及び地下水を効果的に吸入する。
【００２３】該パッカーで仕切られた空間及び吐出口の通水面積は、井戸スクリーン部の水流の流速を充分に遅くするような広さを有している。
【００２４】請求項４に対応する構成で、請求項３の構成に加え、水中ポンプの吐出側に水から砂を分離除去するためのサンドセパレーター及びジェットノズルを介装したものである。この場合、井戸スクリーンの目づまり物質を除去するときに、水中ポンプで吸入された水に含まれている砂がこのセパレーターで除去されるので、水を循環させて吐出口から噴射しても砂による井戸スクリーンの損傷を防げる。
【００２５】請求項５に対応する構成で、請求項３の構成に加え、 該吐出口の開口端を弾性緩衝材で囲んだものである。この場合、該吐出口が井戸スクリーンの内面に密接乃至は近接するので、洗浄水が有効に充填砂利及び帯水層に流入し、洗浄効果が上がる。
【００２６】
【発明実施の形態】以下に、本発明に係る方法と装置を、その装置の実施例を示す図面を参照して、説明する。１はケース、２は水中ポンプ、３はパッカーである。
【００２７】ケース１は円筒状で、一端に接続部１１を備え、他端にケース吸入口１２を備えている。
【００２８】水中ポンプ２はケース１に収容され、その吐出口２１は井戸スクリーン４に近接し、ポンプストレーナー２２はケース１内にあってスクリーン型式のケース吸入口１２と連通している。
【００２９】吐出口２１の数は４個で９０°の中心角度で配置され、形状はノズル状となっている。また、この吐出口２１は井戸スクリーン４に対して直角、即ち水平に向けられている。パッカー３は上下一対で外径は井戸スクリーン４の内径に適合し、それぞれがケース吸入口１２の各端外周に配設されている。この場合の外径は、直径上に相対する一対のロッド４１間の寸法にほぼ等しい。
【００３０】ケース１のケース吸入口１２は井戸スクリーン４と同様の構成にしてある。このケース１を一端の接続部１１で吊棹５に接続し、ケース吸入口１２側から井戸スクリーン４内に吊り下ろす。井戸スクリーン４内で水中ポンプ２は鉛直となり、吐出口２１が下で、ポンプストレーナー２２が上となる。吐出口２１はケース１から下方へ突き出し、井戸スクリーン４を指向する。
【００３１】パッカー３は外周部分が弾性材となった周知の構成で、ケース１が井戸スクリーン４内に挿入された状態で各パッカー３の外周部分が井戸スクリーン４の内壁面に近接し、ケース吸入口１２の位置する井戸スクリーン４内を独立的な空間Ｓに仕切る。そのため、水中ポンプ２の運転中、ケース吸入口２１からの吸入によりこの空間Ｓを低圧に保ち、井戸スクリーン４の外側を囲む帯水層Ｗの仕上げ作業に従事した水を含む地下水を効果的に吸入して仕上げ範囲を限定集中する。
【００３２】井戸スクリーン４は通常のＶスロットワイヤー型で、図３で示すように、複数のロッド４１を同一円周上に互いに間隔を保ってかつ平行に配置し、これらのロッド４１の外側にワイヤー４２を、螺旋状にかつ互いに通水間隙４３を保って巻き付け、ワイヤー４２とロッド４１の接合部を溶接してある。パッカー３の外周はこれらのロッド４１には接するが、ワイヤー４２に接することはなく、井戸スクリーン４内でのパッカー３の摺動に支障はない。
【００３３】水中ポンプ２を運転すると、一方で吐出口２１から大量の水が井戸スクリーン４の通水間隙４３を通して帯水層Ｗ中へ送られ、他方ではケース吸入口１２の周辺に低圧域が発生し、帯水層Ｗの洗浄を行った水が一度ポンプの吸水によって洗浄仕上げされた吐出口２１とケース吸入口１２の間の砂礫中を回流し、再度洗浄を行って仕上げ効果を高める。
【００３４】ポンプストレーナ２２から吸入された水は砂を分離されて吐出口２１から吐出される。こうすると、井戸スクリーン４の目づまり物質を除去することができ、また、吐出口２１から噴射される水が井戸スクリーン４に当たっても、砂が除かれているので、ワイヤー４２を損傷する恐れが少ない。
【００３５】本発明に係るパーシャルサージング装置によれば、ケース１に水中ポンプ２が通常の使用に対し１８０°反転して収容され、上下一対のパッカー３で水中ポンプ２のポンプストレーナー２２と連通するケース吸入口１２の位置する井戸スクリーン４内を独立的な空間Ｓに仕切っている。そのため、水中ポンプ２の運転中にこの空間Ｓを低圧に保て、井戸スクリーン外部の仕上げ作業に従事した水を含む地下水を効果的に吸入できる。
【００３６】図２に示す本発明に係る別のパーシャルサージング装置の場合、水中ポンプ２の吐出側に水から砂を分離除去するためのサンドセパレーター２３及びジェットノズル２４が介装されている。こうすると、井戸スクリーンの目づまり物質を除去するときに、水中ポンプ２で吸入された水に含まれている砂がこのセパレーター２３で除去されるので、水を循環させてジェットノズル２４から噴射しても砂による井戸スクリーン４の損傷を防げる。
【００３７】請求項５に対応する構成で、請求項３の構成に加え、 該吐出口の開口端を弾性緩衝材で囲んだものである。この場合、該吐出口が井戸スクリーンの内面に密接乃至は近接するので、洗浄水が有効に充填砂利及び帯水層に流入し、洗浄効果が上がる。
【００３８】なお、図面で、５１は粘土質層、Ｇは充填砂利、５３は掘削中に形成される泥壁、５４はセントラライザー、５５はセパレーター２３内で水に旋回流を生じさせるための螺旋翼、５６は分離された砂の排出口、５７は砂の除かれた水の流出管である。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、井戸スクリーン内で水中ポンプを天地反転して運転することにより、一方で周囲の帯水層から大量の地下水を吸引し、その水流によって充填砂利及び帯水層の砂礫を洗浄して仕上げを行い、他の一方でポンプの吐出口からは帯水層に向かって大量の水を流し吸引部との間を回流しながら砂礫を洗浄して仕上げ効果を倍加する。このようにして、これまでのどの方法よりもすぐれた仕上げ効果を得ることができる。
【００４０】請求項２によれば、噴射される圧力水は井戸スクリーンの目づまり物質を除去し、圧力水から砂が除かれているので、ジェットノズルに相対する井戸スクリーンのワイヤーに当たっても、ワイヤーを損傷する恐れが少ない。
【００４１】請求項３によれば、該パッカーは井戸スクリーンに入った状態でその外周部分が井戸スクリーンの内面に近接し、該ケース吸入口の位置する井戸スクリーン内を独立的な空間に仕切るので、水中ポンプの運転中に該空間を低圧に保ち、井戸スクリーン外部の仕上げ作業に従事した水を含む地下水を限定集中して効果的に吸入できる。
【００４２】請求項４によれば、該水中ポンプの該吐出側に水から砂を分離するためのセパレーターが介装されているので、水に含まれている砂がこのセパレーターで除去され、ジェットノズルから噴射される水が井戸スクリーンを損傷することを妨げる。
【００４３】請求項５によれば、該吐出口が井戸スクリーンの内面に密接乃至は近接するので、洗浄水が有効に充填砂利及び帯水層に流入し、洗浄効果が上がる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７５６４１
【氏名又は名称】三協工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年５月２３日（２０００．５．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７６８８
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 公達
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３２９５７８（Ｐ２００１−３２９５７８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月３０日（２００１．１１．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１５０７５９（Ｐ２０００−１５０７５９） |
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