Способ замера дебита скважин

Дебит скважины: что это такое и как его рассчитать

Что такое дебит скважины, интуитивно понятно, пожалуй, каждому. Это одна из важнейших характеристик данного источника водоснабжения. Знание этой величины позволяет, во-первых, оценить возможность скважины поставлять определенный объем воды. Во-вторых, подобрать подходящий эксплуатационный насос.

Дебит — одна из важнейших характеристик источника водоснабжения

Дебит скважины: как его определить

Расчет дебита скважины производят, исходя из ее габаритов и расстояния находящегося в ней водного уровня от поверхности. Причем надо учитывать, что указанное расстояние может изменяться. Его величина определяется временем года, погодой и техническим состоянием скважины.

Формула расчета дебита скважины носит имя ученого Дюпюи. Причем ею пользуются не только при расчетах скважин на воду, но и газовых и нефтяных стволов. Кроме того, существует и упрощенный метод расчета. В принципе, его точность вполне достаточна, чтобы вычислить производительность насоса. Вычисляя расход, определяют дебет как удельный, так и реальный.

Динамический и статический уровни

Дебит скважины рассчитать можно, если известны определенные исходные данные. Этими данными являются:

• урез воды статический;
• уровень воды динамический;
• высота поднимающегося в водозаборе водяного столба.

Статический и динамический уровни

Чтобы установить данные параметры, необходимо произвести соответствующие замеры. Для этого используются: шнур, грузик и рулетка.

Как правило, замеры производятся с соблюдением следующего алгоритма:

1. Статический уровень (H_ст) определяют по истечении 2 часов после отключения откачивающего насоса. Данный замер, впрочем, как и определение уровня динамического, дает возможность установить расстояние от водяного зеркала в водозаборной шахты до поверхности земли. Измерение производят путем опускания шнура с грузиком. Причем гайку опускают на самое дно скважины. А на шнуре делают отметку, соответствующую устью выработки. Достав шнур, замеряют его сухую часть. Ее длина соответствует искомой величине H_ст.
2. Динамический уровень (H_ДН) определяют при работающем насосе. Причем следует подчеркнуть, что уровень этот зависит от производительности агрегата. В ходе замера насос опускают по скважине, следуя за падением уровня воды. Опускание помпы прекращают, как только урез стабилизируется. И в этот момент шнуром замеряют глубину залегания зеркала. Чтобы повысить точность замера, операцию повторяют, используя насос другой мощности.
3. Высоту водяного столба (Hв) определяют путем вычитания величины статического уровня из общей глубины скважины.

Разница уровней позволяет оценить дебит скважины: чем меньше она, тем больше уровень водоотдачи скважины. Водозабор считается высокопроизводительным, если разница составляет не превышает 1 м. Для артезианских источников характерно совпадение статического и динамического уровней.

Как определить производительность насоса

Однако знание только величины уровней недостаточно для расчета дебита. Для этого также необходимо знать производительность насоса (P). Ее можно определить по паспорту агрегата или по маркировке на его шильдике.

Если эта информация отсутствует, производительность можно установить, используя расходомер или счетчик. Это также можно сделать, пользуясь мерным сосудом и секундомером следующим образом:

• берут канистру какой-то определенной вместимости, например, 20 л;
• запускают насос, чтобы он откачивал воду из скважины;
• струю воды направляют в канистру и запускают секундомер;
• секундомером определяют продолжительность заполнения емкости.

Определение дебита скважины с помощью канистры

Затем производят несложные вычисления. Если, например, продолжительность заполнения равна 50 с, то производительность насоса определяется так:

В результате почасовая производительность составит:

Как рассчитывается дебит скважины по упрощенной методике

Чтобы определить этим способом дебит скважины, использую формулу:

Причем значение символов соответствует ранее использованным.

Например, возьмем конкретную ситуацию со следующими исходными данными:

• величина статического уровня H_ст равняется 20м;
• величина динамического уровня H_дн равняется 23 м;
• глубина скважины составляет 30 м;
• величина водяного столба H_в равняется 10 м;
• производительность насоса (P) равна 1,44 м³/ч.

Если подставить в формулу указанные значения, то получим:

В результате с достаточной точностью можно определиться и с мощностью скважинного насоса.

С выбором скважинного насоса не случится ошибки, если дебит скважины определен верно

Удельный дебит скважины

Вполне понятно, что если скважину оснастить более мощным насосом, то динамический уровень упадет. А это влечет за собой снижение и фактического дебита. Чтобы оценка водозабора была более объективной, пользуются таким понятием, как удельный расход.

Удельный расход – это объем откачанной жидкости, обусловливающий опускание водяного зеркала на 1 м.

Чтобы вычислить величину данного показателя, требуется заново определить динамический уровень, используя насос иной производительности.

Удельный дебит рассчитывается по формуле:

• P₂, P₁ – производительность первого и второго насоса;
• h₂-h₁ – разность понижений водного зеркала при обеих процедурах.

Теперь буквенные показатели в формуле заменим конкретными числами. Например, производительность второго насоса равняется 2,5 м³/ч. А соответствующий ему динамический уровень составляет 26 м. При подобных значениях величина удельного дебита составит:

То есть отдача скважины возрастет на эту величину, если H_ДН увеличится на 1 м.

Итак, если средний дебит скважины на дачном участке составляет 2,0 м³/ч, то при его увеличении на 0,38 м³/ч зеркало спустится на 1 м. Следовательно, для обеспечения постоянства подачи воды скважинный насос следует опустить на 1 м ниже отметки динамического уровня.

Расчет удельного дебита позволяет обеспечить постоянство водоснабжения из скважины

Реальный дебит скважины

Расчеты, производимые с использованием удельного дебита, дают результат, близкий к реальному. Однако в ходе расчетов следует учесть расстояние между устьем скважины и началом зоны фильтрации (H_Ф). Тогда реальный дебит скважины (Д_Р) можно вычислить, используя формулу:

Например, допустим, что величина H_Ф равна 28 м. Реальный дебит скважины при этом допущении составит:

В результате упрощенного расчета мы получили Д=4,8. Однако величина реального дебита оказалась меньше размера дебита, вычисленного первым способом, на 37%. Выбирая насос для установки на скважину, его производительность следует принимать меньшей на 20%. То есть менее 2,4 м³/ч. Иными словами, менее 58 м³ в течение суток.

Как определить дебит скважины в полевых условиях (видео)

Снижение дебита

По мере эксплуатации скважины ее характеристики постепенно падают. Это происходит в результате причин как естественного, так и технического характера. К ним, в частности, относятся:

1. Сезонность. Уровень подземных вод реагирует на сильные заморозки и засухи. Однако изменение водоотдачи, как правило, бывает незначительным и непродолжительным.
2. Износ узлов и отдельных элементов насоса. Но надо помнить, что выполнение профилактических работ продлевает его долговечность.
3. Засорение фильтра. Однако проводя его периодическую очистку от песка и известковых отложений, заменяя элементы конструкции, можно обеспечить восстановление дебита в изначальном объеме.
4. Выработка запасов, содержащихся в водоносном горизонте.

В рамках последнего случая продлить жизнь источника можно, установив на устье скважины герметичный оголовок. В принципе, это позволяет нейтрализовать противодавление атмосферы. А оно равняется 10 м водного столба. Повысятся оба уровня – динамический и статический. А дебит скважины возрастет.

Установка оголовка позволяет избежать сокращения дебита скважины

Итак, вы узнали, как определить дебит скважины. Надеемся, что данная информация поможет вам при обустройстве собственного источника водоснабжения.

Источник

Способ измерения дебита скважины

Владельцы патента RU 2608642:

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к измерению дебита скважины в процессе ее эксплуатации. Технический результат заключается в упрощении и повышении точности определения дебита. Способ включает измерение разности объемов скважинной жидкости в пространстве между насосно-компрессорной и обсадной трубами, измеряемой в процессе спуска полированного штока насоса. Разность объемов жидкости в пространстве между насосно-компрессорной и обсадной трубами определяют по объему вытесняемого скважинной жидкостью газа, находящегося в обсадной трубе. Причем объем вытесняемого газа измеряют путем вытеснения жидкости из резервуара в мерный цилиндр, при этом фиксируют максимальный уровень жидкости в мерном цилиндре, достигнутый в период спуска полированного штока насоса от предельного верхнего до предельного нижнего положений. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к измерению дебита скважины в процессе ее эксплуатации.

Известен способ измерения дебита продуктивных интервалов скважин, включающий последовательную изоляцию интервалов перфорации и определение расхода жидкости со всех неизолированных интервалов, после чего определяют интегральный и дифференциальный профили притока [авт. свид. SU №983260, кл. Е21В 47/00].

Недостатком известного способа является его недостаточно высокая точность измерения, обусловленная как недостаточно надежной изоляцией интервалов пласта, так и большими погрешностями измерения суммарного количества притока жидкости из неизолированных интервалов.

Известен способ определения дебита скважины, принятый в качестве прототипа, включающий измерение статического и динамического уровней жидкости в пространстве между насосно-компрессорной и обсадной трубой, измерение уровня подъема жидкости в период до следующего цикла подъема скважинного штангового насоса и определение величины дебита по разнице уровней жидкости в обсадной трубе во время подъема и спуска насоса [пат. RU №2229593, кл. Е21В 47/00].

Недостатком известного способа является сложность его осуществления, связанная с необходимостью спуска в межтрубное пространство измерителя уровня, а также невысокая точность измерения, обусловленная периодичностью замеров.

Задача — упростить способ определения дебита при одновременном повышении точности.

Поставленная задача решается тем, что в способе измерения дебита скважины, включающем измерение разности объемов скважинной жидкости в пространстве между насосно-компрессорной и обсадной трубами, измеряемой в процессе спуска насоса, в отличие от прототипа, разность объемов жидкости в пространстве между насосно-компрессорной и обсадной трубами определяют по объему вытесняемого скважинной жидкостью газа, находящегося в обсадной трубе, причем объем вытесняемого газа измеряют путем вытеснения жидкости из резервуара в мерный цилиндр, при этом фиксируют максимальный уровень жидкости в мерном цилиндре, достигнутый в период спуска насоса от предельного верхнего до предельного нижнего положений.

На фиг.1 показана схема осуществления предлагаемого способа.

В обсадной трубе 1 размещена насосно-компрессорная труба 2 с выкидной линией 3. Внутри трубы 2 совершает возвратно-поступательные движения полированный шток 4 скважинной насосной установки. Патрубком 5 пространство между обсадной трубой 1 и насосно-компрессорной трубой 2 соединено с резервуаром 6, который в свою очередь соединяется с мерным цилиндром 7. С помощью поплавка 8 и индуктивной линейки 9 величина уровня жидкости в мерном цилиндре 7 передается в блок обработки информации 10, с которым также соединены датчики предельного верхнего положения 11 и предельного нижнего положения 12, контролирующие процесс движения полированного штока 4.

Способ измерения дебита скважины осуществляется следующим образом.

При движении полированного штока 4 вверх насос поднимает скважинную жидкость, которая через выкидную линию 3 выводится из насосно-компрессорной трубы 2. При этом в пространстве между обсадной трубой 1 и насосно-компрессорной трубой 2 уровень скважинной жидкости понижается из-за всасывания насосом. При нахождении в верхнем предельном положении насос прекращает всасывание жидкости, которая начинает поступать в межтрубное пространство из продуктивного пласта. При этом поднимается уровень жидкости в межтрубном пространстве, что ведет к вытеснению газа из межтрубного пространства в патрубок 5 и резервуар 6. Под воздействием поступающего газа жидкость из резервуара 6 вытесняется в мерный цилиндр 7, снабженный поплавком 8. Измерение уровня жидкости в мерном цилиндре 7 осуществляется путем взаимодействия поплавка 8 и индуктивной линейки 9. Данные о величине уровня жидкости в мерном цилиндре 7 поступают в блок обработки информации 10, причем начало отсчета определяется по сигналу датчика 11, а окончание отсчета — по сигналу датчика 12. Дебит скважины соответствует объему жидкости в мерном цилиндре 7, измеренному в течение одного спуска насоса. При осуществлении подъема насоса уровень скважинной жидкости уменьшается, вследствие чего во внутреннем объеме обсадной трубы создается разрежение. Это приводит к тому, что газ из резервуара 6 всасывается в полость обсадной трубы 1, жидкость из мерного цилиндра 7 возвращается в резервуар 6 и измерительная установка приводится в исходное состояние. Таким образом, применение предложенного способа позволяет осуществлять непрерывный контроль дебита скважины и накопление базы данных об изменении величины дебита за длительный период эксплуатации скважины.

По сравнению с аналогичными способами измерения дебита скважин предлагаемое техническое решение обладает следующими преимуществами:

— более простой методикой измерения, позволяющей производить замеры в режиме реального времени;

— более простой конструкцией устройства, осуществляющего предложенный способ;

— повышенной точностью и достоверностью измерений, обусловленной прямой зависимостью объема вытесняемого газа от дебита скважины.

Способ измерения дебита скважины, включающий измерение разности объемов скважинной жидкости в пространстве между насосно-компрессорной и обсадной трубами, измеряемой в процессе спуска и подъема полированного штока насоса, отличающийся тем, что разность объемов жидкости в промежутке между насосно-компрессорной и обсадной трубами определяют по объему вытесняемого скважинной жидкостью газа, находящегося в обсадной трубе, причем объем вытесняемого газа измеряют путем вытеснения жидкости из резервуара в мерный цилиндр, при этом фиксируют максимальный уровень жидкости в мерном цилиндре, достигнутый в период спуска полированного штока насоса от предельного верхнего до предельного нижнего положений.

Источник