Характеристики для расчета
Качественно решить вопрос о том, как узнать дебет скважины, позволяет учет следующего ряда факторов:
- Расстояние между наивысшей точкой подъема воды и дном водозаборного канала.
- Производительность насосного оборудования.
- Статодинамические показатели.
Общий объем воды, который способен насос перекачать за определенное время, характеризует его мощность или производительную силу и определяется заводскими настройками. При этом данный показатель оборудования должен соответствовать характеристикам самой скважины, то есть в первую очередь возможностям ее водоснабжения.
Схема скважины с обозначением основных параметров Источник burenie-chita.ru
Статический уровень воды в скважине – это максимальная высота подъема водного зеркала от дна водозаборного канала. Ее измерение осуществляется от поверхности воды до поверхности грунта. При этом прежде чем начать определение данной величины, скважина не эксплуатируется в течение нескольких часов – чтобы подземный водоносный слой пришел по возможности в свое естественное состояние.
Динамический уровень воды в скважине – что это такое с точки зрения выше рассмотренного состояния, позволяет понять, когда насосное оборудование постоянно работает. В таком случае отток воды наружу через трубопровод равен его притоку в канал из грунтовой толщи.
Определения дебита
После бурения, проводившая работу организация предоставляет протокол испытания, либо паспорт на скважину, в который вносится все необходимые параметры. Однако, при бурении для домохозяйств, подрядчики часто вносят в паспорт приблизительные значение.
Перепроверить достоверность информации или рассчитать дебит вашей скважины можно своими руками.
Однако, абсолютно точно рассчитать продуктивность источника сложно. Расчет показателей требует времени и спецоборудования. Но, полученного результата будет достаточно для понимания возможностей вашего источника.
Динамика, статика и высота столба воды
Прежде чем приступить к измерениям, нужно понять, что такое статический и динамический уровень воды в скважине, а также высота столба воды в скважинной колонне. Замер данных параметров необходим не только для расчета производительности скважины, но и для правильного выбора насосного агрегата для системы водоснабжения.
- Статический уровень – это высота водяного столба при отсутствии водозабора. Зависит от внутрипластового давления и устанавливается во время простоя (как правило не менее часа);
- Динамический уровень – установившейся уровень воды во время водозабора, то есть когда приток жидкости равняется оттоку;
- Высота столба – разница между глубиной скважины и статическим уровнем.
Произвести измерение можно с помощью:
- Электроуровнемера;
- Электрода, замыкающего контакт при взаимодействии с водой;
- Обычного грузика, подвязанного к веревке.
Замер с помощью сигнализирующего электрода
Определение производительности насоса
При расчете дебита необходимо знать производительность насоса во время откачки. Для этого можно воспользоваться следующими способами:
- Посмотреть данные расходомера или счетчика;
- Ознакомиться с паспортом на насос и узнать производительность по рабочей точке;
- Посчитать приблизительной расход по напору воды.
В последнем случае, необходимо на выходе водоподъемной трубы закрепить в горизонтальном положении трубу меньшего диаметра. И произвести следующие замеры:
- Длину трубы (мин 1,5 м.) и ее диаметр;
- Высоту от земли до центра трубы;
- Длину выброса струи от конца трубы до точки падения на землю.
После получения данных необходимо сопоставить их по диаграмме.
Сопоставьте данные по аналогии с примером
Упрощенный расчет
Дебит скважины – это отношение произведения интенсивности водооткачки и высоты водяного столба к разности между динамическим и статическим водными уровнями. Для определения дебита скважины определения используется формула:
Dт =(V/(Hдин-Нст))*Hв , где
- Dт –искомый дебит;
- V – объем откачиваемой жидкости;
- Hдин – динамический уровень;
- Hст – статический уровень;
- Нв – высота столба воды.
Например, мы имеем скважину глубиной 60 метров; статика которой составляет 40 метров; динамический уровень при работе насоса производительностью 3 куб.м/час установился на отметке 47 метров.
Итого, дебит составит: Dт = (3/(47-40))*20= 8,57 куб.м/час.
Удельный дебит
С увеличением производительности насоса, динамический уровень, а соответственно и фактический дебит снижается. Поэтому более точно водозабор характеризует коэффициент продуктивности и удельный дебит.
Для вычисления последнего следует произвести не один, а два замера динамического уровня при разных показателях интенсивности водозабора.
Формула определяет его как отношение разности большего и меньшего значений интенсивности водозабора к разности между величинами падения водного столба.
Dуд=(V2-V1)/(h2-h1), где
- Dуд – удельный дебит
- V2 – объем откачиваемой воды при втором водозаборе
- V1 – первичный откачиваемый объем
- h2 – снижение уровня воды при втором водозаборе
- h1 – снижение уровня при первом водозаборе
Возвращаясь к нашей условной скважине: при водозаборе с интенсивностью 3 куб.м/час, разница между динамикой и статикой составила 7 м.; при повторном замере с производительностью насоса в 6 куб.м/час разница составила 15 м.
Итого, удельный дебит составит: Dуд =(6-3)/(15-7)= 0,375 куб.м/час
Реальный дебит
Расчет строится на основании удельного показателя и расстоянии от поверхности земли до верхней точки фильтровальной зоны, учитывая условие, что насосный агрегат не будет погружен ниже. Данный расчет максимально соответствует реальности.
Dт = (Hф-Hст)*Dуд, где
- Dт –дебит скважины;
- Hф – расстояние до начала фильтровальной зоны (в нашем случае примем за 57 м.);
- Hст – статический уровень;
- Dуд – удельный дебит.
Итого, реальный дебит составит: Dт =(57-40)*0,375= 6,375 куб.м/час.
Как видно, в случае с нашей воображаемой скважиной, разница между упрощенным и последующем измерением составила почти 2,2 куб.м/час в сторону уменьшения производительности.
Приток к совершенной скважине. Формула Дюпюи. Коэффициент продуктивности. Индикаторные диаграммы, их построение и применение
Совершенная скважина вскрывает пласт на всю его мощность и при этом вся поверхность скважины является фильтрующей.
Установившийся одномерный поток жидкости или газа реализуется в том случае, когда давление и скорость фильтрации не изменяются во времени, а являются функциями только одной координаты, взятой вдоль линии тока.
Плоскопараллельное течение имеет место в прямоугольном горизонтальном пласте длиной L с постоянной мощностью h. Жидкость движется фронтом от прямолинейного контура питания с давлением ркк галерее скважин (скважины расположены на одной прямой праллельной контуру питания в виде цепочки на одинаковом расстоянии друг от друга) шириной (длиной галереи)Вс одинаковым давлением на забоях скважинрг(рис. 4). При такой постановке задачи площадь фильтрации будет постоянной и равнаS=Bh, а векторы скорости фильтрации параллельны между собой.
Плоскорадиальный потоквозможен только к гидродинамически совершенной скважине радиусом rс. которая вскрыла пласт мощностьюhс круговым контуром питания радиусомRк. а давления на скважине и контуре питания равнырсирксоответственно.
Формулу называют формулой Дюпюи . По ней определяется объемный дебит одиночной скважины в пластовых условиях.При подъеме нефти в скважине происходит ее разгазирование и, вследствие этого, уменьшение объёма. Это уменьшение учитывается введением объёмного коэффициента нефти. Кроме того, на практике чаще всего используется массовый дебит (т/сут.) С учётом этого коэффициента формула записывается
где k-коэффициент проницаемости, дарси; h — мощность пласта, см; Рк и Рс — давление на контуре питания и в скважине, ат; Rк и Rс — радиусы контура питания и скважины, см; μ — вязкость жидкости, сантипуазы; Qr — дебит скважины, см3/сек. Ф. Д. широко применяется в нефтепромысловом деле.
продуктивность — этокоэффициент, характеризующий возможности пласта по флюидоотдаче.
По определению коэффициент продуктивности — это отношение дебита скважины к депрессии: где — коэффициент продуктивности [м³/(сут*МПа)], — дебит скважины [м³/сут], — депрессия , — пластовое давление (на контуре питания) замеряется в остановленной скважине , — забойное давление (на стенке скважины) замеряется в работающей скважине .
Продуктивность по нефти
Коэффициент продуктивности определяется по результатам гидродинамических исследований и эксплуатации скважин.
Используя замеры на квазистационарных режимах (установившихся отборах), получают индикаторные диаграммы (ИД), представляющие собой зависимость дебита от депрессии или забойного давления. По наклону индикаторной линии определяют фактическую продуктивность нефтяной скважины.
Продуктивность по газу
Зависимость дебита газовых скважин от депрессии существенно нелинейна вследствие значительной сжимаемости газа. Поэтому при газодинамических исследованиях вместо коэффициента продуктивности определяют фильтрационные коэффициенты и по квадратичному уравнению:
При малых депрессиях приблизительно коэффициент продуктивности по газу связан с фильтрационным коэффициентом соотношением:
Индикаторная диаграмма — для различных поршневых механизмов графическая зависимость давления в цилиндре от хода поршня (или в зависимости от объёма, занимаемого газом или жидкостью в цилиндре). Индикаторные диаграммы строятся при исследовании работы поршневых насосов, двигателей внутреннего сгорания, паровых машин и других механизмов.
Причины снижения
Если при замерах выясняется, что для заполнения сосуда того же объема начало уходить больше времени, стоит задуматься. Вероятнее всего, причина снижения дебита кроется:
- в неисправности насосного оборудования;
- в загрязнения фильтрационной системы;
- заиливании ствола скважины.
В таком случае достаточно обратиться за помощью к специалистам, которые проведут очистку фильтра насоса, при необходимости – поменяют изношенные или вышедшие из строя элементы.
Если же данные меры не помогают, причина кроется в самой скважине – а точнее, в ее неправильном обустройстве, использовании некачественных или неподходящих материалов, некачественных фильтров и пр. В данном случае лучшим выходом будет подать заявление в фирму, которая проводила бурение, либо обратиться в другую подобную организацию, поскольку исправить положение своими силами не удастся.
Квалифицированные специалисты на время осушат скважину, после чего проведут необходимые диагностические работы и заменят неисправные элементы. Данных мер достаточно для исправления подавляющего большинства возможных неисправностей в работе водоносных скважин.
Кроме того, дебит может снижаться из-за перемен в климате – например, из-за серьезной засухи и отсутствия атмосферных осадков. Данные изменения временны и не оказывают какого-либо воздействия на скважину или насосное оборудование, поэтому остается лишь запастись терпением и ждать изменения погоды.
Расчеты производительности насосов
Перед покупкой насоса обязательно оценивают технические параметры оборудования. Особое значение имеет его мощность и производительность. Они влияют на срок эксплуатации, эффективность перекачивания воды из скважины. Не должно быть технических ограничений для беспрерывной транспортировки в системе водоснабжения.
Если вы пренебрежете расчетами мощности, слабые агрегаты не смогут работать без сбоев из-за постоянной нагрузки на механизм. Чрезмерная нагрузка на двигатель обернется поломками. Аналогично и со слишком мощными насосами, которые будут потреблять большое количество электроэнергии. За счет холостой работы двигателя есть риски перегрева устройства. Также из-за увеличенных нагрузок быстрее изнашиваются детали насоса.
Работа насоса должна соответствовать объемам перекачиваемой воды. Мощность устройства должна быть оптимальной, поскольку чрезмерная нагрузка на двигатель оборачивается перегревом, недостающая мощность не справляется с выкачиванием воды.
Для получения показателей производительности измеряют дебит скважины (о нем речь шла выше в статье). Напор оборудования рассчитывается от точки установки насоса до уровня воды. К полученному значению прибавляют еще высоту точки забора воды и давление. Полученный результат еще множат на 1,15 (коэффициент сопротивления воды в метрах).
Расчет производительности на конкретном примере
Чтобы понимать схему математического просчета, проще всего разобрать формулу на конкретном примере. Для этого установим выдуманные значения и по ним установим, какой производительности насос понадобится в данном случае.
Для формулы возьмем следующие показатели:
- глубина погружения насоса – 50 метров;
- вся глубина скважины – 70 метров;
- расстояние источника воды от емкости для перекачивания – примерно 30 метров;
- предельная точка водозабора – 7 метров;
- давление – 2,5 атмосфер.
Подставляем указанные значения в формулу:
(50+70+30+7+2,5) х 1,15 = примерно 160 метров. Этой производительности будет достаточно для бесперебойного перекачивания воды из скважины к частному дому.
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:
ДУД=(P2-P1):(h2-h1),
где:
- 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:
ДУД=(2,5-1,44):(26-23)=0,38 м³/ч
То есть отдача скважины возрастет на эту величину, если HДН 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
Формулы и методики
Площадь помещения – 20 м2, высота потолков – 2,7 м. Кратность обработки – раз в неделю, метод – протирание. Потолок обработке не подвергается. Для того, чтобы совместить мытье и дезинфекцию, используют дезсредства с моющим эффектом.
Расчет:
Размер кабинета и оборудование, расположенного в нем, позволяет предположить, что площадь обработки при проведении генуборки составит примерно 80 м2. Из них:
- S стен – 50 м2;
- S пола – 20 м2;
- S обрабатываемой мебели и оборудования – 10 м2.
Приблизительный вес тряпок, используемых для уборки – 1 кг.
Норма расхода исходя из метода обработки указана в инструкции к дезсредству:
- 100 мл на 1 м2 поверхности (при протирании);
- 4 л на 1 кг ветоши (при замачивании).
Таким образом, для обработки пола необходимо не меньше 2 л состава, для обеззараживания оборудования и мебели – 1 л, для стен – 5 литров, для замачивания тряпок и инвентаря для уборки – 4 л.
Следовательно, для проведения генеральной уборки процедурного кабинета понадобится 12 литров готового дезраствора – 8 л для уборки кабинета и 4 л для обеззараживания ветоши.
Концентрация рабочего раствора, указанная в инструкции – 0,2%, от есть 0,2 мл на 99,8 мл воды. Для того, чтобы получить литр рабочего раствора, нужно взять 2 мл средства и 998 мл воды. Соответственно, для приготовления 12 литров: 2 мл * 12 = 24 мл.
Согласно графику уборок, в месяц в процедурном кабинете проводится 4 генеральные уборки. Для расчета потребности в дезсредствах на месяц: 24 * 4 – 96 мл. Таким образом, запас дезинфицирующего средства для процедурного кабинета на 30 дней составить 96 мл.
Для обработки одного комплекта стоматологических инструментов необходимо 0,5 – 1 л готового дезраствора, определенного путем фактического измерения объема.
Концентрация раствора – 0,1%, срок хранения – 5 дней. Будем исходить из 50 посещений, то есть рассчитаем объем раствора для обработки 50 комплектов инструментов.
Расчет потребности дезсредств в ЛПУ стоматологического профиля:
- для обеззараживания 50 комплектов инструментов необходимо: 50 * 0,5 (1,0) = 25 (50) л дезраствора;
- рабочий раствор используется на протяжении 30 дней, хранится он 5 дней, следовательно: 30 : 5 = 6 (раз необходимо будет развести препарат).
- общая потребность в десредстве (в литрах): 0,01 * 0,1 * 25 (50) * 6 = 0,15 (0,3) л в месяц
Таким образом, общая месячная потребность в препарате для дезинфекции и ПСО стоматологических комплектов при 50 посещениях в день составит 150 (300) мл.
При так называемой «безведерной» уборке, предполагающем предварительное замачивание мопов в растворе дезинфицирующего средства, расход последнего значительно сокращается – примерно в 20 раз для мопов и в 8 раз для салфеток.
При расчете потребности дезинфицирующего состава для обеззараживания поверхностей исходят из норм расхода готового раствора на 1 м2.
Расчет определения потребности в препарате при использовании мопов нормативными документами не регламентирован.
Если салфетки и мопы предварительно замачиваются, то расчетный объём готового раствора препарата на 1 моп или салфетку составит 250-300 (150-200) мл. Этого должно хватить на 20 м2 и 8 м2 поверхности. Таким образом, объем используемого средства сокращается в 20 и в 8 раз.
При заполнении Журнала учета расходования дезсредств в графе «Нормы расхода» заносится объем 250-300 мл (15-200 мл – для салфеток), а в графу «Итог» — эти же значения, но сокращенные в 20 или 8 раз.
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:
ДУД=(P2-P1):(h2-h1),
где:
- 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:
ДУД=(2,5-1,44):(26-23)=0,38 м³/ч
То есть отдача скважины возрастет на эту величину, если HДН 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
Динамика, статика и высота столба воды
Значение этих терминов нужно изучить, чтобы понять, как определить дебит скважины. Это основные показатели эффективности скважины в процессе водоснабжения. Измерить их до того, как рассчитать дебит скважины. На основании полученных данных определяется мощность насосного оборудования.
Под статическим уровнем понимают глубину шурфа, заполненного водой, при условии, что забор жидкости не производится. Чтобы определить его, нужно обеспечить простой источника в период не менее 60 минут. Динамическим уровнем именуется величина глубину водяного столба, который установится, если забор жидкости будет равным притоку. Величина необходима для расчета дебита скважины.
А под высотой водяного столба предполагают расстояние от дна до отметки статического уровня. При измерении есть одна особенность. Этот параметр определяется от дна, в то время, как остальные – от нулевой отметки (от поверхности земли). А чтобы лучше понять, что такое дебит скважин, нужно рассмотреть принцип проведения расчетов и разобраться в особых требованиях к процедуре.
Определение производительности насоса
При расчете дебита понадобится еще один показатель, участвующий в расчетной формуле,- производительность (Р) откачивающего насоса для скважины. Узнают величину из паспорта помпы или маркировки, нанесенной на шильдике – закрепленной на корпусе прибора металлической бирке.
Если информацию обнаружить не удалось, пользуются расходомером, счетчиком или определяют расход при помощи мерного сосуда и секундомера.
Расчет производительности скважины.
Порядок проведения измерений:
- взять канистру установленной емкости, например, 20 л;
- запустить насос на воде, находящейся в скважине;
- направить струю из шланга в емкость и отметить время секундомером;
- определить период наполнения канистры по отметке хронометра.
Если помпа закачала контейнер за 50 секунд, то ее производительность составляет 20/50=0,4 л/с. Тогда часовой расход в кубометрах получится 0,4*3600/1000=1,44 м³/ч.
Упрощенный расчет
Для определения дебита подземной выработки пользуются формулой Д=Р/(Ндн-Нст)*Нв. Значения показателей расшифрованы выше.
В качестве примера рассматривается ситуация, характеризующаяся обстоятельствами:
- глубина скважины – 30 м, столб воды в ней Нв=10 м;
- статический уровень Нст=20;
- динамический урез Ндн=23 м;
- производительность откачивающего насоса может посчитаться согласно предыдущему примеру: Р=1,44 м³/ч.
В формулу подставляются значения показателей. Д=1,44/(23-20)*10=4,8 м³/ч. Точность представленного расчета обеспечивает возможность выбора подходящего для скважины насоса.
Удельный дебит
Когда на скважину ставят насос мощнее, динамический уровень падает, а с увеличением его абсолютного значения фактический дебит снижается. Более объективную оценку водозабору дает удельный расход, который характеризуется объемом откачанной воды при понижении уровня на 1 м ствола. Для вычисления показателя проводят повторное определение динамического уровня при иной производительности насоса.
Формула удельного дебита имеет вид Дуд=(Р2-Р1)/(h2-h1), где:
- Р1, Р2 – интенсивность первой и второй откачек, м³/ч;
- (h2-h1) – разница снижений уреза воды после каждой из процедур.
В продолжение предыдущего примера: насос 2 имеет ресурс 2,5 м³/ч. Динамический уровень с 23 возрос до 26 м. В таких условиях удельный дебит Дуд=(2,5-1,44)/(26-23)=0,38 м³/ч – на эту величину увеличится отдача скважины, если Ндн возрастет на 1 м.
При среднем дебите водозаборных выработок на дачных участках 2,0 м³/ч, увеличение расхода на 0,38 вызовет понижение зеркала на 1 м. Исходя из этого, скважинный насос опускают ниже динамического уровня не меньше чем на 100 см.
Реальный дебит
Главное требование – отметка, на которой установлен насос, должна быть выше, чем аналогичный показатель для фильтровального пласта. Необходимо измерить, как глубоко от земли находится фильтровальная зона. При этом в формулу Дюпри включен показатель удельного дебита, который рассчитывается, как указано выше.
Кроме того, нужно знать величину статического уровня. Если эти данные имеются, то для расчета нужно высчитать разницу между ним и глубиной фильтрационной зоны, а полученную величину умножить на удельный дебит. В качестве примера можно использовать данные из предыдущего раздела.
В этом случае чтобы получить реальные значения дебита нужно сделать следующее:
Этот способ измерения дает более точные результаты, чем упрощенный. Однако он более трудоемкий, и не всегда применим. Нужен второй насос, которого под рукой можеть просто не оказаться. По-другому невозможно измерить удельные показатели, а значит, этот способ применить уже нельзя.
