книги из ГПНТБ / Опытно-фильтрационные работы

мерения и регистрации уровня воды в режимных гидрогеологиче­

ся герметичным оголовком и опускается на забой скважины. При необходимости последующих измерений замерные трубки подни­ маются и герметичный оголовок с них снимается.

Петингиль [8] описывает специальное устройство, выполненное на скважинах режимной сети, позволяющее избежать образования ледяных пробок в скважине. Для этой цели у скважины монти­ руется баллон со сжатым воздухом и игольчатым вентилем. Сжа­ тый воздух подается по тонким трубкам в скважину. Трубки опус­ каются на определенную глубину. Выходящий из них воздух

32

устремляется вверх и тем самым способствует движению более ■теплой воды из нижних участков скважины в верхние, что исклю­

Объемный способ нашел широкое применение при проведении гидрогеологических работ и является наиболее простым. Этот спо­ соб рекомендуется' применять, как правило, при расходах не более 1 0 л/сек. Расход Q (в л/сек) можно определить по формуле

где V — объем сосуда, л; t — время наполнения сосуда, сек. Время наполнения сосуда во избежание неточности замеров

должно быть не менее 30—40 сек. Замер расхода производится не менее трех раз, причем замеры не должны отличаться более чем на 5%.

Преимущества способа: простота изготовления, возможен не­ посредственный отсчет измеряемой величины. Недостатки: боль­ шая трудоемкость измерения, громоздкость и нетранспортабелъ- „ ность мерного бака (особенно для определения больших дебитов); невозможность непрерывной регистрации.

При расходах более 10 л/сек объемный способ измерения ста­ новится весьма трудоемким. Для таких расходов возможно при­ менение водосливов. Они могут быть трапецеидального, прямоуголь­ ного и треугольного сечений.

Принцип действия водосливов основан на замере расхода путем измерения в емкости высоты уровня жидкости, непрерывно посту­ пающей и вытекающей через отверстия определенной формы.

Водослив состоит из желоба, перегородки и рейки с нанесенны­ ми делениями для измерения уровня. Определение расхода жидко­ сти, протекающей через водослив, производится по шкале водо­ слива.

Расход воды при использовании трапецеидального водослива

34

В специальной литературе приводятся таблицы для определе­ ния расхода воды для различных типоразмёров водосливов.

Преимущества водосливов: простота конструкции и изготовле­ ния, возможность использования для измерения пульсирующих по­ токов. Недостатки: большие габариты и трудность транспортиров­ ки, необходимость обеспечения равномерности потока по ширине, невозможность автоматического измерения и регистрации.

К расходомерам переменного уровня может быть отнесен дебитомер ВНИИГСа, позволяющий измерять дебит по отсчету зна­ чений уровня по водомерному стеклу, отградуированному в л/сек. Прибор позволяет измерять расход до 64 л/сек с погреш­

ностью ±5°/о- Для измерения расходов широко используются также водосчет­

чики (турбинные и крыльчатые расходомеры). Различают крыльчатые и турбинные скоростные водосчетчики. Водосчетчики изме­ ряют скорость движения жидкости, величина которой для данного трубопровода будет пропорциональна расходу. Промышленное применение получили водосчетчики (водомеры) со спиральной вер­ тушкой и крыльчаткой с горизонтальным и вертикальным распо­ ложением оси (рис. 15). Приборы этого типа измеряют мгновенный суммарный расход жидкости за истекший период времени. Техни­ ческие характеристики наиболее распространенных крыльчатых и турбинных водосчетчиков приведены в табл. 1 0 .

Для обеспечения правильной работы водосчетчиков их следует устанавливать таким образом, чтобы все сечение счетчика было

участок длиной (3-=-5) D, где D — диаметр трубопровода. Преимущества водосчетчиков: невысокая стоимость, простота

эксплуатации, отсутствие электропитания. Недостатки: невозмож­ ность использования при содержании значительного количества песка или другого абразивного вещества, инерционность измери­ тельного устройства затрудняет измерение пульсирующего потока.

Расходомеры переменного перепада давлений основаны на из­ мерениях перепада, создаваемого сужающим устройством, в каче­ стве которых применяются диафрагмы, сопла или трубки Вентури и т. д. Расходомеры переменного перепада давлений состоят из следующих основных частей: 1 ) сужающего устройства; 2 ) изме­ рителя перепада давления — дифференциального манометра;

3)вторичного регистрирующего прибора.

Вкачестве измерителей перепада давления наиболее широкое распространение получили дифманометры ДПЭМ, ДС и ДМ с пределами перепадов давлений от 0 , 1 до 1600 кгс/см2.

Вторичными регистрирующими приборами могут служить авто­ матические самопишущие приборы ДС-1 с дифференциально-транс? форматорной и индукционной схемой, предназначенные для работы в комплексе с датчиками ДМ, ДС, ДПЭМ.

Рис. 15. Счетчик ВВ с горизонтальной вертушкой

1 — корпус; 2 — вертушка; 3 — подшипник; 4 — кронштейн; 5 — червяк; в — чер­ вячная шестерня; 7 —передаточный механизм: 8 — сальник: 9 —счетный меха­ низм; 10 —струевыпрямитель: 11 — регулятор; 12 — рычаг регулятора; 13 — под­ шипник! 14 — шкала

В практике гидрогеологических исследований применяют коль­ цевую диафрагму, помещаемую в конце сливной линии. Диафрагма

.представляет собой кольцо, внутренняя часть ее с одной стороны имеет фаску шириной 5 мм под углом 60°, а с другой — кромку.

Определение расхода производится путем замера уровня в пье­ зометрической трубке Н, устанавливаемой на расстоянии 600 мм от диафрагмы, и по расчетным таблицам [30]. Измерение расхода

36

жидкости с помощью диафрагмы может производиться для ширО' кого диапазона значений расхода.

* Основная погрешность водомеров составляет, как правило, ±5% при 10%-ном расходе от номинального, ± 3% при 15%-ном расходе и ± 2% при нормальном расходе.

Существенным недостатком приборов этого типа является то, что при измерениях вода в трубопроводе должна быть исключи­ тельно чистой, при наличии в воде даже небольшого количества песчаных частиц точность измерения дебита снижается.

Преимущества расходомеров переменного перепада давления: высокая точность измерения и регистрации, возможность непре­ рывной регистрации расхода и количества откачиваемой жидкости. Недостатки: возможность установки только в стационарных усло­ виях, невозможность измерения и регистрации расхода при нали­ чии в воде абразивных частиц.

В практике используются также расходомеры постоянного пере­ пада давлений (ротаметры). Принцип действия этих расходомеров основан на уравновешивании сил, действующих в потоке жидкости на поплавок весом самого поплавка.

Большинство серийно изготовляемых промышленностью рота­ метров рассчитано для измерения или регистрации расхода в пре­ делах 0,87—1,1 л/сек. В последнее время освоен выпуск ротамет­ ров на большие расходы.

Преимущества ротаметров: простота конструкции и изготовле­ ния, возможность измерения расхода загрязненной и агрессивной жидкости, равномерность шкалы, постоянство относительной по-

грешности, большой диапазон измерений Ю : 11 . Недостат­

ки: зависимость показаний от удельного веса и вязкости измеряе­ мого вещества; влияние на показание прибора его отклонения от

37

вертикального положения; небольшие перестановочные усилия, которые приводят к увеличению погрешности измерения при ис­ пользовании датчика в регистрирующих приборах. Технические характеристики некоторых типов ротаметров даны в табл. 1 1 и 1 2 .

Таблица II

Технические характеристики стеклянных ротаметров для местного измерения расхода

В последнее время появились электромагнитные расходомеры, предназначенные для измерения и регистрации электропроводной жидкости, протекающей в трубопроводе. С помощью таких расхо­ домеров можно измерять расход откачиваемой из скважины воды. Электромагнитные расходомеры состоят из следующих основных частей: датчика-преобразователя, измерителя, или регистратора, блока питания и соединительных кабелей.

Действие расходомеров основано на преобразовании в электро­ магнитном датчике расхода жидкости в электрическое напряжение и измерении или регистрации последнего. Энергия на датчик и измеритель подается от блока питания, который присоединяется к промышленной сети. Краткие технические характеристики элек­ тромагнитных расходомеров приведены в табл. 13.

Преимущества электромагнитных расходомеров: высокая на­ дежность датчиков, возможность дистанционного измерения и ре­ гистрации расхода воды, содержащей взвешенные частицы. Недо­ статки: сложность эксплуатации, высокая стоимость, необходимость стабилизированного сетевого питания. __

38

и регистрации дебита скважин обладают как присущими им преи­ муществами, так и недостатками, поэтому все известные приборы следует разграничить по области применения в зависимости от видов проводимых работ. Все работы, в процессе проведения кото­ рых необходимы измерения и регистрация дебита скважин, можно условно разделить на две группы: 1 ) приборы для измерения и регистрации дебита при проведении опытных откачек (полевые приборы); 2 ) приборы для измерения и регистрации дебита на водозаборах (стационарные приборы).

Не останавливаясь на водоподъемных средствах, применяемых при том или ином виде проведения откачек, разграничим откачки с точки зрения наличия или отсутствия электроэнергии промыш­ ленной частоты.

При наличии электроэнергии дебит можно автоматически изме­ рять и регистрировать электромагнитными расходомерами (неза­ висимо от пульсации и степени загрязненности жидкости) и расхо­ домерами переменного перепада.

Если откачиваемая жидкость не содержит песка и буровой мути для измерения расхода, при отсутствии электроэнергии можно при­ менять серийно выпускаемые промышленностью'водосчетчики. Если же жидкость содержит песок, то при небольших дебитах можно применять объемный метод измерения расхода.

Таким образом, существующие приборы позволяют автоматиче­ ски измерять и регистрировать дебит в полевых и стационарных условиях при наличии электроэнергии; измерять дебит воды в поле­ вых условиях.

39

§ 5. ТАМПОНЫ

Спомощью тампонов можно производить опытные нагнетания

иналивы в отдельные интервалы скважины, а также определять напоры водоносных горизонтов. Общим в конструкции всех там­

понов является наличие уплотнительного устройства — пакера, с помощью которого создается изоляция ствола скважины.

Тампоны применяются главным образом в устойчивых породах. По конструкции тампоны подразделяются на одинарные и двойные.

Одинарные тампоны позволяют разбить ствол

Опытные нагнетания в скважины применяются главным обра­ зом в устойчивых породах. Изоляция участка скважины произво­ дится с помощью тампона, состоящего из собственно тампона, колонны упорных труб с натяжными штангами и головки. В комп­ лект тампона входят сменные резиновые кольца, которые разжи­ маются с помощью упорных и натяжных штанг и позволяют при­ менять тампон в скважинах различного диаметра.

40

Регулирование и измерение расхода воды с целью поддержания заданных ступеней давления осуществляется распределительным

41