Удельный дебит скважины формула

Дебит скважины - формулы определения

Этот показатель является основной характеристикой водозаборного устройства на участке, определяющей возможность удовлетворить потребность в живительной влаге его хозяина. Дебит скважины характеризует ее способность отдавать гарантированное количество воды без снижения ее динамического уровня в заборной трубе при работающем насосе.

Рис.1. Схема определения основных характеристик

Дебит скважины – зависимая характеристика, на нее влияет конструкция водозаборного устройства, мощность насоса, площадь фильтрующей поверхности водозаборника, качество вскрытия водоносного слоя. В то же время этот показатель является паспортной характеристикой объекта и во многом определяет восстановительные и ремонтные мероприятия при затухании водозабора.

Содержание статьи:

Определение дебита

По окончании обустройства источника рекомендуется дать ему отстояться в течение суток. За это время установится стабильный уровень воды в эксплуатационной трубе. Расстояние от устья ствола до этого уровня дает нам первый показатель – динамический уровень. Замер производится по шнуру с грузиком по сигналу всплеска воды.

Более точным и удобным можно признать способ замера с использованием нехитрого приспособления, на котором к шнуру с грузилом прикреплен двухжильный проводок с оголенными контактами. Жидкость замыкает контакты при касании, на противоположном конце загорается низковольтная лампочка. Шнур размечается колечками изоленты на мерные участки. Такое приспособление элементарно изготавливается собственноручно.

Далее, в эксплуатационную трубу опускают насос определенной мощности, он должен располагаться ниже динамического уровня но выше фильтрующего участка рабочей трубы.

Откачка воды в таком положении производится в течение часа, затем измеряется уровень воды (от горловины). Таким способом определяется часовая производительность скважины, зависящая от мощности насоса.

Откачку продолжают до установления в заборной трубе стабильного нижнего уровня и замеряют его значение – это динамический уровень. При наличии этих данных вопрос как определить дебит скважины можно считать решенным.

Применяется формула:

Д_т= П_ч /( В_дин – В_ст) х В_столб,где

Д_т – дебит скважины;

П_ч – часовая производительность, м³/час;

В_дин – динамический уровень, метр;

В_ст – статический уровень, метр;

В _столб – высота водяного столба в скважине, определяема как разница между ее глубиной и значением динамического уровня. Расчеты, полученные таким образом, не является объективными.

Для получения более точных данных производится вторая откачка воды насосом большей мощности. Такое мероприятие позволит уточнить значение дебита водозабора.

Для этого применяется соотношение:

Д_уд = О₂ – О₁/В₂ – В₁, где

Д_уд – удельный дебит скважины;

О₂ – интенсивность отбора жидкости при второй откачке, м³/час;

О₁ – то же, в результате первой откачки.

Реальное значения дебита позволяет рассчитать формула:

Д_р =( В_ф – В_стат) х Д_уд, где

Д_р – реальное значение дебита скважины, м³/час;

В_ф – расстояние от устья скважины до начала фильтрующего участка на эксплуатационной трубе;

В_стат – значение статистического уровня;

Д_уд – удельный дебит.

Это показание и должно быть внесено в паспорт водозаборного устройства. В повседневной жизни оно мало употребимо. Но когда скважина начнет затухать, значение дебита подскажет ремонтниками, какие меры по восстановлению устройства необходимо применить.

Строго говоря, человеку, эксплуатирующему водозабор, значение дебита нужно только для уточнения мощности насоса, подающего воду. Основная забота – обеспечение потребления на бытовые и хозяйственные нужды. Учитывая наличие в хозяйстве порядка 7 точек водопотребления (краны, смесители, санузлы и прочее) достаточно количества в 0,5 м³/час и это по максимуму при условии одновременного использования всех точек. Разумеется, этого никогда не бывает.

Однако, имеет место и другой подход.

Скважины по производительности разделяются на три класса:

Низкодебетные.
Среднедебитные.
Высокодебитные.

Первые из них – это, обычно, из верховодных слоев. Качество воды в них низкое, в любое время можно ожидать дальнейшего его снижения при наличии неблагоприятных природных, а чаще – связанных с жизнедеятельностью человека. Глубина таких слоев от 5 метров, совершенно очевидно, что фильтрующей способности грунта недостаточно для качественной естественной очистки воды. Дебит таких водонесущих слоев ограничен и составляет от 0,5 до 1,5 м³/час, а жизненный цикл обычно не превышает 5 лет.

Скважины со средним дебитом представляют последующие водоносные пески, залегающие на глубине от 15 метров. Вода из этих слоев достаточно качественно фильтруется и, после проверки в лаборатории, ее можно потреблять даже в сыром виде. Дебит их составляет от 2-х кубометров в час. Правильно обустроенная скважина может работать до 15 лет. Если при проверке дебита он окажется ниже указного показателя, то возможны две причины:

некачественное вскрытие водоносного слоя, следовательно, жизненный цикл водозабора будет недолог;
водоносный слой не обладает достаточной водоотдачей и его следует проходить, продолжая бурение, либо искать другое место для скважины;

Высокодебитные скважины с известковых водоносных горизонтов отличаются хорошим качеством воды и высоки дебитом. Однако факт определенного дебита ниже 3,0 кубометров в час должен насторожить заказчика. Возможно некачественное вскрытие пласта. В этом случае скважину разбуривают и проводят испытания на дебит повторно.

Гидродинамическое совершенство скважины

Этот вопрос исследовался многими учеными, в числе которых и представители российской науки. Однако наиболее точная формула, пригодная для оценки любых скважин, включая нефтегазоносные и водяные, разработана французским ученым Дюпюи.

Совершенной в гидродинамическом отношении считается скважина, которая вскрывается на всю протяженность слоя и в таком состоянии, без применения обсадки стенок, способна отдавать максимально возможный для нее объем содержимого. Формула Дюпюи описывает такое состояние следующим образом:

, где

k – способность к проницаемости, мкм²;

h – размер несущего пласта по толщине, м;

m – показатель вязкости, Па*с;

R_c, R_k — радиус ствола и питательного контура.

Классификация несовершенств пробуренных стволов

Дюпюи классифицирует дефекты стволов следующим образом

несовершенство вскрытия представляет собой неполное прохождение

пласта по его толщине. Обозначается как С1;

несовершенство как характер открытия пласта, означает наличие

перфорированной обсадки стенок скважины. Обозначение – С2.

несовершенство по Дюпюи, связанное с качеством вскрытия пласта

Обозначается как S (скин-эффект) – ухудшение свойств проницаемости в зоне забоя.

S = Sб + Sп + Sц, где

Sб – эффект во время первичного вскрытия бурением;

Sп –вскрывание перфорированием;

Sц – цементация стенок.

Формула Дюпюи, которая дает возможность рассчитать гидравлически несовершенные скважины:

Коэффициент несовершенства по Дюпюи выражается следующим соотношением:

Приведенные зависимости позволяют с высокой вероятностью определять предполагаемый дебит скважины для принятия решения о возможности ее эксплуатации. Низкодебетные скважины не эксплуатируются ввиду их убыточности.

Возможно вам также будет интересно почитать:

Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

oburenie.ru

Как определить удельный дебит скважины

Дебит скважины – самая важнейшая ее характеристика. Именно она определяет возможности скважины для обеспечения водоснабжения и необходимую производительность насоса. Дебит скважины определяет компания. Которую ее пробурила и он вписывается в паспорт на нее (см. статью «Паспорт скважины»). Но в ряде случаев эта величина неизвестна владельцу скважины. Например, ее пробурили «шабашники» за небольшие деньги, не удосужившись при этом даже ее прокачать, не говоря уже об определении ее дебита. Или скважиной долгое время не пользовались, затем ее реанимировали. И, естественно, новый дебит скважины неизвестен. Более, того, дебит, определенный бурильщиками (даже если все правильно сделано), верен ТОЛЬКО именно для этой производительности насоса. И если у владельца скважины насос имеет другие технические характеристики, для него дебит может быть совсем другим! Как же корректно измерить эту величину? Для начала поймем, почему дебит скважины на воду зависит от производительности насоса.

Это легко сообразить, если понимать, что максимальный теоретический дебит скважины зависит от разности давления в водоносном слое и внутри скважины и площади фильтра. При откачке воды в скважине, естественно, понижается ее динамический уровень, а значит, возрастает разность указанных давлений, а вслед за ней и дебит скважины. Так как же правильно определить дебит скважины? Для его более точного определения необходимо произвести два водозабора из скважины насосами разной производительности. Покажем, как это делается на конкретном примере.

Итак, у нас имеется скважина, имеющая глубину (до фильтра) – 50 м. Статический уровень установился на отметке 30 метров. То есть высота водяного столба составляет 50-30 = 20 м.

Пусть первый водозабор производится насосом с расходом 2 м³/ч. При этом динамический уровень составил 37 м (для определения динамического уровня вода должна откачиваться не менее, чем 1 час). Дебит скважины рассчитывается по формуле:

D = H x V/ (H_д– H_ст), где:

D – дебит скважины, м³/ч;

H – глубина скважины, м;

V – производительность насоса, м³/ч;

H_д – динамический уровень, м

H_ст– статический уровень, м

Подставив все значения, получим, что в первом случае дебит скважины равен D₁ = 5,7 м³/ч.

При втором водозаборе используем насос с расходом 4 м³/ч. При этом динамический уровень составил 41м. В этом случае дебит скважины составит D₂ = 7,2.м³/ч. Тогда удельный дебит скважины рассчитывается по формуле:

D_уд = (D₂ - D₁)/ (h₂ – h₁), где

D_уд – удельный дебит скважины;

h₁ и h₂– высоты падения уровня воды, в нашем случае это, соответственно, 7 и 11 метров.

Тогда мы получим, что D_уд = 0,375м³/ч. Другими словами, при возрастании динамического уровня на 1 м дебит скважины УВЕЛИЧИВАЕТСЯ на 0,375м³/ч. Кстати, благодаря этой величине можно посчитать максимальный дебит скважины, то есть дебит, при котором вода в ней опустится до фильтра. То есть D_макс= D_удх h_макс. В нашем случае D_макс = 0,375 х 50 = 18,75м³/ч. Максимальная производительность насоса должна быть минимум на 10-15% меньше дебита. Таким образом, в нашу скважину можно установить насос с производительностью не больше 16м³/ч.

Зачатую, дебиты скважин не столь велики и при откачивании достаточно мощным насосом, он полностью выкачивают из них воду. В этом случае дебит скважины определяется по формуле:

D = (V x T – V_ск)/Т, где

V – производительность насоса, м³/ч;

T – время, за которое вода из скважины будет полностью выкачана, ч;

V_ск – объем воды в скважине до начала откачивания, определяется как h x S, где:

h– высота водяного столба (разность между глубиной скважины до фильтра и статическим уровнем), м;

– площадь поперечного сечения скважины (π х d²/4, где d – внутренний диаметр обсадной трубы).

Для примера. Пусть у нас имеется скважина глубиной 30 метров. Статический уровень 20 метров. Внутренний диаметр обсадной трубы 79 мм (3 дюйма). Вода из скважины была откачана за 30 минут (0,5 часа – определяется разностью времени от начала откачки, до тех пор, пока не сработает защита от сухого хода или с водой не пойдут воздушные пузыри) насосом с производительностью 2м³/ч.. Тогда D = (2 х 0,5 – 10 х 3,14 х 0,079²/4)/0,5 = 1,9 м³/ч.

Инструмент для бурения: долото шарошечное 151 диаметр тцв.

aquabur.ru

удельный и реальный расчет по формуле

Во время бурения скважины очень важно найти дебит. Дебит скважины – это такое понятие, которое включает в себя глубину водоносного слоя, позволяет определить давление подачи воды, а также дает гарантию, что вода из скважины будет подаваться постоянно с определенным напором.

Поэтому перед бурением требуется геологоразведка, важно правильно выбрать место, нужно исключить форс-мажоры и ответственно подойти к работе. Отсюда следует, что необходимо доверять процедуру бурения только проверенным специалистам, за плечами которых огромный стаж на рынке этих услуг.

Что это такое?

Отвечая на вопрос о том, что такое дебит скважины, имеется в виду объем жидкости, который мы сможем получить за указанный промежуток времени.

Говоря об объеме, имеют в виду количество кубических метров воды, которые будут выкачаны за 1 час. Этот факт зависит от многих критериев, в том числе и от выбора оборудования.

Понимая процедуру бурения, мы сразу же рассматриваем такое понятие, как диаметр скважины. При этом, в зависимости от выбора места бурения, дебит скважин с двумя одинаковыми диаметрами может быть разным. Как мы и сказали ранее, он зависит от выбора оборудования и определяется количеством водных масс, которым наполнится скважина за промежуток времени.

В некоторых случаях за 1 час может быть выкачано порядка 4 кубических метров воды, что характеризует скважину как источник с небольшим дебитом. Иногда при равном диаметре можно выкачать до 300 кубометров.

Заранее определить, какой будет ваша скважина, достаточно трудно. В основном, если организация уже не раз бурила в вашем районе, то представители компании знают, на какую глубину нужно бурить, чтобы воды хватило под ваши нужды. В остальном количество воды определяется использованием мощного насоса, либо с помощью эрлифта.

Динамика, статика и высота столба воды

Давайте детально разберемся в основных понятиях:

Под уровнем статического формата понимается величина, где расположена вода, когда ее не выкачивают.
Что касается динамического показателя, то этот критерий представляет собой разницу между притоком и оттоком воды во время водозабора.
Высотой водного столба называют фактическое расположение воды относительно дна. Что касается производительности насоса, то здесь определяют объем жидкости, который можно перекачать за час.

Говоря про замер дебита скважины, рассматривая все вышеперечисленные понятия, крайне важно выделять именно статический уровень отметки воды. Для этого следует не трогать воду в промежуток времени не менее часа. Именно за это время будет набран столб воды, равный статическому параметру. Затем скважину сливают, засекают время, за которое будет полностью опустошена емкость.

После этого снова ждут, чтобы скважина набралась и делают замер вновь. Если за несколько этапов откачивания воды показатели схожи и соответствуют суточному потреблению заказчика, значит, проект бурения успешен.

Дебит скважины, что это такое? Это объем воды, выкачанный за 1 час при условии простоя не менее 60 минут с ее последующим наполнением до аналогичных показателей.

То есть, вы должны понимать, что обязательное условие работы – это ее своевременное наполнение, что обеспечит бесперебойную подачу воды. В противном случае не исключен режим сухого хода насоса, что приведет к перегреву и выходу оборудования из строя.

Как самостоятельно можно попробовать замерить высоту столба воды в скважине:

Определение производительности насоса

Рассчитывая дебит, всегда используют эталонный насос. За эталон берется нормальный уровень показателей откачивания жидкости за 1 час. Чтобы понять, какими показателями обладает оборудование, нужно изучить техническую документацию. Кроме того, можно засечь время, и откачать необходимое количество жидкости за расчетный интервал.

Определить производительность насоса можно и самым простым способом, так сказать, без наличия специализированных средств. Для этого на выходе из скважины делают переход с большего диаметра на меньший. Здесь устанавливают трубу меньшего диаметра отрезком минимум полтора метра. Зная размер зауженной трубы, измеряют высоту до земли. Затем открывают кран, включают систему и измеряют путь от окончания зауженной трубы до точки падения воды на землю. Это позволит определить напор.

Важным условием проводимой работы является использование насоса, мощность откачки которого способна обеспечить производительность не менее пикового расхода воды за 1 час.

Как рассчитать дебит скважины и правильно выбрать скважинный насос:

Упрощенный расчет

Дебит характеризуют формулой. Для этого необходимо знать и понимать, как определить упрощенный дебит скважины. Здесь нужно найти разность между динамическим и статическим уровнем воды и рассчитать интенсивность производительности откачки водяного столба, после чего поделить интенсивность на расчетную разницу.

Полученная формула будет выглядеть следующим образом: дебит равен объему выкачанной жидкости, разделенному на разницу между динамикой и статикой, а полученное значение умножить на высоту столба.

Ответить на вопрос о том, как рассчитать дебит скважины, лучше всего на реальном примере:
Предположим, что наш источник имеет глубину 80 м, статический столб составляет 50 м, насос способен откачивать порядка 3 кубических метров, динамический уровень равен 60 м. Чтобы подсчитать дебит, надо выкачанный объем жидкости (3) разделить на разницу (60 м – 50 м) и умножить полученное значение на 20.
Это значит, что наша скважина будет давать порядка 6 кубических метров в час.

Это совершенно нормальное значение для семьи из четырех человек. С такой скважиной вы сможете обслуживать ванную комнату, кухню, и даже расположить на своем участке баню или сауну. Не забываем, что расчеты сделаны с учетом небольшой погрешности.

Удельный дебит

Те, кто только собирается бурить скважину для себя, задаются вопросом о том, как определить удельный дебит скважины. Здесь нужно учесть то, что если мы будем наращивать производительность скважины, то такие критерии, как динамический и статический уровень воды, будут по факту снижаться.

Для лучшего понимания процесса лучше использовать такой критерий, как удельный дебит. Под ним понимается объем жидкости, который будет выдаваться насосом при условии высокой интенсивности отбора с учетом величины снижения на каждый метр опустошения скважины.

Чтобы посчитать этот критерий, необходимо сделать несколько водозаборов. Важно учесть разницу относительно второго и первого откачивания. Значение из подсчета необходимо поделить на разницу между уменьшением уровня воды при первом водозаборе воды и снижением уровня при втором водозаборе.

Поэтому, работая с нашей условной скважиной, давайте увеличим производительность оборудования в два раза. То есть, у нас был насос 3 кубометра подачи, стало 6 кубических метров. Итого, разницу в 3 кубических метра делим на условную разницу между двумя водозаборами в 6 м, получаем половину кубического метра удельного дебита в 1 час.

Теперь вы имеете представление о том, как рассчитать удельный дебит скважины. В случае чего, вы сможете принять работу по бурению скважины на должном уровне.

Реальный дебит

В расчетах применяют понятие, как реальный дебит. Здесь, важно учитывать, что насос, независимо от мощности, не будет погружен ниже, чем фильтрационная зона.

Этот критерий рассчитывается просто, из учета расстояния до фильтрационной зоны, где разность статического и динамического уровня, умножается на значение удельного дебита. Реальный дебит, как правило, меньше. Его показания, относительно упрощенного дебита ниже, примерно, на 15-20 процентов.

Снижение дебита

Использование скважины показывает, что со временем объем воды может уменьшаться. Этому способствуют разные факторы вплоть до загрязнения, снижения наполняемости, уменьшение уровня питьевой воды под землей. Кольца устройства могут износиться, с чем рано или поздно столкнуться владельцы скважины на песке.

Если скважина находится еще на гарантии, то самое время вернуться к исполнителю услуги по бурению. Возможно, ваша скважина попала мимо водоносного слоя, либо она засорена. В таком случае демонтируют оборудование, принимают все возможные меры и в случае необходимости бурят новое отверстие в земле.

Важные моменты и полезные советы в обустройстве скважины

В заключение хотелось бы привести в пример некоторые моменты обустройства, на которые необходимо обратить внимание.

Система автоматики должна включать в себя реле холостого хода. Благодаря этому узлу, в случае падения дебита и нахождения насоса без воды система просто отключится. Это предотвратит выведение оборудования из строя.

Такие системы необходимо устанавливать при большом количестве потребляемой воды за 1 час, а также при слабой наполняемости скважины.

Выбирая насос, необходимо учитывать его мощность. Здесь важно определить для себя не только количество потребляемых киловатт в час, но и понять, что расстояние от насоса до активного оборудования в части выбора места установки гидроаккумулятора и реле давления должно быть учтено. То есть, считайте длину шланга, на которую насос может подавать воду без потери давления с учетом его нижней точки до места установки гидроаккумулятора.

Устанавливайте обратный клапан. Этот узел позволит воде не сливаться обратно, а, напротив, задерживаться в трубе. Обратный клапан устанавливается в насос и опускается вместе с ним в скважину. Насос должен быть подвешен на металлическом тросе и ни в коем случае не висеть на шланге (о правилах установки скважинного насоса мы более подробно рассказываем в отдельном материале).

Чтобы исключить загрязнение, что в последующем может привести к уменьшению выхода воды на поверхность, рекомендуется устанавливать оголовок.

Принцип повышения дебита скважины при его падении, путем установки оголовка:

Рекомендуют производить монтаж гидроаккумулятора и прочих услуг автоматики в котельной, где уровень влажности ниже, что продлит срок службы электромеханических узлов системы.

Рекомендуется не экономить на емкости гидроаккумулятора. Стоит помнить, что только половина его емкости будет заполнена водой, поскольку вторая половина содержит в себе сжатый воздух. Гидроаккумулятор емкостью на 100 литров содержит не более 50 литров. Чем больше емкость, тем реже будет включаться насос, что в конечном счете продлит срок его эксплуатации. Это также даст больше времени на наполнение скважины.

Обязательно оборудуйте приямок глубиной не менее 2 м. На выходе трубы утепляйте ее, а также располагайте саму трубу из приямка в котельную дома на большем уровне, чем глубина промерзания грунта в вашем регионе. Считается, что для ЦФО труба должна быть зарыта не менее, чем на глубину 1,6 метра.

provodoprovod.ru

Дебит скважины

Есть предельный объем жидкости, который можно извлечь из скважины за единицу времени. Этот объем и называется дебитом. Показатель зависит, во многом, от климатического условия и сезона. Причем значение его может меняться и отличаться от предыдущих замеров и ежемесячно, и еженедельно.

Определение дебита скважины

В данном случае следует пользоваться тем объемом воды, который необходим, а не тем количеством, который можно добыть. Для этого подсчитывается число всех кранов в доме и на участке. Ориентировочный забор каждым краном принимается, как 0,5 м³. Например, если 10 вентилей, то максимальная производительность насоса ориентируется на 5 м³. И это в случае, если все приемники будут открыты одновременно. По завершении бурения, скважина несколько суток отстаивается. Затем замеряется уровень в эксплуатационной трубе. Столб воды без применения откачки считается статистическим уровнем. Если вода при непрерывном отборе не меняет своего зеркала, это и есть динамический уровень. Если интенсивность отбора не превышает водоотдачу, то через некоторое время зеркало стабилизируется на определенном интервале.

Замер дебита скважины

Правильная эксплуатация скважины - пример длительной ее работы. Для этого нужно периодически контролировать напор воды, хотя бы, раз в квартал. Используя секундомер, заполняется какая-нибудь мерная посуда. Если при каждом заполнении, времени затрачивается больше, стало быть, дебит уменьшается.

Срочные меры заключаются в том, что, прежде всего, извлекается насос и измеряется уровень. Замер производится тонкой веревкой или тросом с закрепленным на конце грузом. В случае засорения скважины, нужно провести работы с желонкой. Дебит может резко снизиться, с сохранением уровня на прежнем месте. Это будет означать, что засорен и фильтр. Очистку фильтра можно произвести поршнем из резинового кольца, двигая им вниз вверх.

Если вода не увеличивается, тогда придется менять фильтр заново. Замеры дебита это наблюдение за уровнем в скважине и проверка скорости нагнетания воды. Замеры рекомендуется осуществлять постоянно с одинаковой периодичностью, а показатели заносить в одну таблицу для памяти и удобства контроля ситуации в стволе.

Расчет дебита скважины

Основными показателями в расчете дебита являются статический и динамический уровни воды. Оба они измеряются от поверхности земли до зеркала, способом веревки и груза. Если, между статическим и динамическим уровнем разница небольшая, значит дебит нормальный, и не превышает интенсивности насоса. При дебите, меньшем производительности насоса, уровень будет падать до полного исчезновения. Объем выкачанной жидкости и время, за которое она была извлечена, позволяет сделать примитивный расчет, поделив объем на время.

Формула дебита скважины и пример расчета

Наглядный расчет дебита приводится на конкретном примере.

Скважина, глубиной 100 м выдает 2 м³/час. Фильтровая зона начинается с интервала 96 м, а статический уровень фиксируется на глубине 80 м. Получается, что столб воды в эксплуатационной колонне составляет 20 м. (100 м - 80 м)

Опробование показало, что из скважины выкачивается 4 м³/ч. После этого измеряется уровень в эксплуатационной колонне и получается, что уровень снизился на 4 метра. То есть динамический уровень составил 84 м, при откачке 4 м³/час. Данные показатели должны обязательно заноситься в буровой журнал скважины. Итак, дебит рассчитывается по формуле:

где:

Dt - дебит (м³/ч)
V - объем забора (м³/ч)
Hd - динамический уровень
Hs - статистический уровень
Hw - высота столба

По этой формуле дебит скважины составит:

или 10 м³/час.

Фактически, увеличение забора воды происходит быстрее, то есть реальная отдача будет ниже расчетного.

Точную ситуацию может прояснить величина удельного дебита, которую можно получить повторным водозабором и с другой интенсивностью.

Удельный дебит скважины

Считается основным параметром, отражающим сумму факторов, влияющих на продуктивность скважины.

Определяется он мощностью водоносного пласта. Зависимость эта связана и от конструкции забойной части.

Очень важно, чтобы трещиноватые известняки не были перекрыты сплошной обсадной колонной. Иначе скважина может оказаться перекрытой от линзы и стать безводной. То есть, ствол вскрывает обильный горизонт, но если не учитывать строение, состав и характер проницаемости пород, то она становится низкодебитной.

Итак, после первого забора уровень зеркала стабилизируется и достигает статического состояния. Повторная откачка, но уже 3 м3/час и снова замер динамического уровня. Имея данные двух замеров:

где:

Du - удельный дебит
V2 - объем интенсивного отбора (3 м³)
V1 - объем первого отбора (2 м³)
h3 - падение уровня при большей интенсивности, т.е. (38 - 30 = 8 м³)
h2 - падение уровня при меньшей интенсивности (34 - 30 = 4 м³).

То есть удельный дебит составляет:

0,25 м³, что означает увеличение динамического уровня на 1 метр, при приросте дебита на 0,25м³.

Таким образом, чем точнее информация будет записана в журнал скважины, тем проще будет с проблемами ее эксплуатации в перспективе.

byrim.com

Дебит скважины: определение и расчет

Дебит скважины - это основной параметр скважины, показывающий, сколько воды можно из нее получить за определенный промежуток времени. Измеряется данная величина в м³/день, м³/час, м³/мин. Следовательно, чем больше дебит скважины, тем выше ее производительность.

Определять дебит скважины нужно в первую очередь для того, чтобы знать на какой объем жидкости вы можете рассчитывать. Например, хватит ли воды для бесперебойного использования в ванной комнате, в огороде для полива и т.д. Кроме того, данный параметр отлично помогает в выборе насоса для подачи воды. Так, чем он больше, тем более производительный насос можно использовать. Если же покупать насос не обращая внимания на дебит скважины, то может случиться так, что он будет высасывать воду из скважины быстрей, чем она будет наполняться.

Статический и динамический уровни воды

Для того, чтобы рассчитать дебет скважины необходимо знать статический и динамический уровни воды. Первая величина обозначает уровень воды в спокойном состоянии, т.е. в тот момент, когда откачка воды еще не производилась. Вторая величина определяет устоявшийся уровень воды во время работы насоса, т.е. когда скорость ее выкачивания равна скорости наполнения скважины (вода перестает убывать). Другими словами, данный дебит напрямую зависит от производительности насоса, которая указывается в его паспорте.

Оба эти показателя измеряются от поверхности воды до поверхности земли. Единица измерения при этом чаще всего выбирается метр. Так, к примеру, уровень воды был зафиксирован на отметке 2 м, а после включения насоса он установился на отметке 3 м, следовательно, статический уровень воды равен 2 м, а динамический - 3 м.

Также здесь хотелось бы отметить, что если разница между двумя этими величинами не значительная (например, 0,5-1 м), то можно сказать, что дебет скважины большой и скорее всего выше производительности насоса.

Расчет дебита скважины

Как же определяется дебит скважины? Для этого требуется высокопроизводительный насос и мерная емкость для выкаченной воды, желательно, как можно больших размеров. Сам же расчет лучше рассматривать на конкретном примере.

Исходные данные 1:

Глубина скважины - 10 м.

Начало уровня фильтрационной зоны (зона забора воды с водоносного слоя) - 8 м.

Статический уровень воды - 6 м.

Высота столба воды в трубе - 10-6 = 4м.

Динамический уровень воды - 8,5 м. Данная величина отражает оставшееся количество воды в скважине после откачки из нее 3 м³ воды, при затраченном времени на это 1 час. Другими словами, 8,5 м - это динамический уровень воды при дебете 3 м³/час, который снизился на 2,5 м.

Расчет 1:

Дебит скважины рассчитывается по формуле:

D_ск= (U/(H_дин-Н_ст))·H_в = (3/(8,5-6))*4 = 4,8 м³/ч,

где:

Вывод: дебет скважины равен 4,8 м³/ч.

Представленный расчет очень часто применяется бурильщиками. Но он несет в себе очень большую погрешность. Так как этот расчет предполагает, что динамический уровень воды будет увеличиваться прямопропорционально скорости выкачивания воды. Например, при увеличении откачки воды до 4 м³/ч, согласно ему, уровень воды в трубе падает на 5 м, а это неверно. Поэтому есть более точная методика с включением в расчет параметров второго водозабора для определения удельного дебита.

Что нужно при этом делать? Необходимо после первого водозабора и снятия данных (предыдущий вариант), дать воде устояться и вернуться к своему статическому уровню. После этого произвести выкачивание воды с другой скоростью, например, 4 м³/час.

Исходные данные 2:

Параметры скважины те же.

Динамический уровень воды - 9,5 м. При интенсивности водозабора 4 м³/ч.

Расчет 2:

Удельный дебит скважины рассчитывается по формуле:

D_у= (U₂-U₁)/(h₂-h₁) = (4-3)/(3,5-2,5) = 1 м³/ч,

где:

В итоге получается, что повышение динамического уровня воды на 1 м способствует приросту дебита на 1 м³/ч. Но это только при условии, что насос будет находиться не ниже начала фильтрационной зоны.

Реальный дебит здесь вычисляется по формуле:

D_ск = (Н_ф-Н_ст)·D_у= (8-6)·1 = 2 м³/ч,

где:

H_ф = 8 м - начало уровня фильтрационной зоны.

Вывод: дебет скважины равен 2 м³/ч.

После сравнения видно, что величины дебита скважины в зависимости от методики расчета отличаются друг от друга более, чем в 2 раза. Но второй расчет то же не точный. Дебит скважины, вычисленный через удельный дебит, лишь приближен к реальном значению.

Способы увеличения дебита скважины

В заключении хотелось бы упомянуть о том, как можно увеличить дебит скважины. Способа по сути дела два. Первый способ - это прочистить эксплуатационную трубу и фильтр в скважине. Второй заключается в том, чтобы проверить работоспособность насоса. Вдруг именно по его причине снизилось количество добываемой воды.

Поделиться статьей с друзьями:

svoydomtoday.ru

Удельный дебит скважины

Удельный дебит является основным параметром, отражающим всю сумму факторов, от которых зависит водообильность скважины. Он определяется не только ее водообеспеченностью, но и проницаемостью пород и мощностью вскрытого водоносного горизонта. Кроме того, он зависит от конструкции приемной части самой скважины.
Опыт показывает, что водопроницаемость пород и, следовательно, удельные дебиты скважин значительно изменяются даже на небольших расстояниях. Иногда удельный дебит одной скважины составляет 20 м³/ч, а удельный дебит скважины, пройденной на тот же водоносный горизонт на небольшом расстоянии от первой, не превышает 1—2 м³/ч, хотя по глубине и конструкции эти скважины отличаются незначительно.
Очень важно при проектировании разведочно-эксплуатационных скважин определить слой, в котором водоносные породы наиболее проницаемы; этот слой должен быть полностью захвачен приемной частью скважины. При получении воды из аллювиальных песков нужно учитывать, что по мере приближения к подошве аллювиальной толщи крупность песков и их проницаемость обычно увеличиваются. Очень часто наиболее интенсивная открытая трещиноватость водоносных известняков, образующих артезианские водоносные горизонты, приурочена к самым верхним слоям толщи; если же эти слои будут перекрыты глухой колонной обсадных труб, то скважина практически может оказаться безводной.

Трещиноватые породы могут залегать иначе. Например, как указывает В. М. Гаврилко (1951), породы мергельно-меловой толщи верхнего мела в одном из районов Днепровско-Донецкой мульды образуют по вертикали три зоны, отличающиеся фильтрационными свойствами:

1) слабопроницаемую зону заиливания мощностью 5—10 м, находящуюся на контакте с покрывающими породами;
2) зону мощностью 20—30 м, породы которой имеют максимальную трещиноватость и большую проницаемость;
3) зону плотных мергелей, практически водоупорных, залегающих на 30—40 м ниже кровли мергельно-меловой толщи.

При таком характере фильтрационных свойств толщи приходится проектировать приемные части разведочно-эксплуатационных скважин в интервале залегания пород второй зоны, при этом удельные дебиты скважин достигают 40 м³/сутки. Те скважины, в которых водоносные породы второй зоны закрыты, оказываются практически безводными.

Изменчива проницаемость трещиноватых кристаллических и закарстованных пород. Как будет освещено далее, наиболее проницаемые зоны приурочены здесь к контактам различных пород, или к полосам тектонических разрывов, или связаны с развитием древней и современной гидрографической сети и т. д.

Из сказанного видно, что положение приемной части скважины оказывает большое влияние на ее удельный дебит. Скважина может вскрыть водообильный водоносный горизонт, но вследствие того, что не учтены состав, строение и характер водопроницаемости пород, она может дать мало воды.

Во время откачки уровень воды в стволе скважины устанавливается ниже уровня воды в застольной части водоносного горизонта, вследствие чего понижается удельный дебит скважины. Это обусловлено искривлением линий токов (в несовершенных скважинах, а для безнапорных вод и в совершенных скважинах), а также сопротивлением фильтра.

Влияние первого фактора иллюстрируется следующей схемой. Если из точки А пересечения поверхности грунтовых вод со стенкой скважины провести линию равного напора, то она будет иметь вид кривой с выпуклостью во внешнюю сторону (рис. 3). У подошвы водоносного горизонта (точка В) эта кривая будет иметь вертикальное направление. На участке, заключенном между этой кривой и стенками приемной части скважины, а также и в стволе самой скважины уровень воды должен находиться ниже уровня воды в точке А, иначе вода не будет двигаться в скважине. Таким образом, здесь резко падает уровень воды.

Основываясь на данных экспериментальных исследований, С. К. Абрамов предложил следующую эмпирическую формулу для определения скачка уровня воды у ствола скважины при ее откачке

где ?h — скачок уровня в м;
Q — дебит скважины в м³/сутки;
S — понижение уровня воды в скважине в м;
k — коэффициент фильтрации водоносных пород в м/сутки;
F — рабочая площадь фильтра в м², равная ?dl (здесь d — диаметр фильтра, l — его длина).
Коэффициент ? для совершенных скважин С. К. Абрамов рекомендует ориентировочно принимать:

для сетчатых и гравийных фильтров - 0,15 — 0,25 (в среднем 0,20)
для дырчатых, щелистых и проволочных фильтров - 0,06—0,08 (в среднем 0,07)

Для несовершенных скважин указанные значения коэффициента ? увеличиваются в 1,2—1,5 раза; поправки увеличиваются с уменьшением отношения величины погружения фильтра к мощности водоносного горизонта.

Уравнение (III.9) показывает, что чем больше дебит скважины и понижение уровня воды в ней и меньше проницаемость водоносных пород, а также чем меньше диаметр и длина приемной части скважины, тем больше скачок уровня воды. Это следует учитывать при определении предполагаемого удельного дебита проектируемой разведочно-эксплуатационной скважины.

При малом диаметре скважины и небольшой длине ее приемной части в зоне водоносного горизонта, непосредственно прилегающей к скважине, значительно увеличивается скорость фильтрации, что вызывает дополнительные потери напора. Эти потери еще больше возрастают, если скорость движения воды превышает критическую скорость перехода ламинарного движения в турбулентное.

И. Ф. Володько (1953) на основании проведенных им исследований дает предельные значения эксплуатационных дебитов скважин, при которых ламинарное движение не переходит в турбулентное при подходе воды к приемной части скважины. Из рис. 4 видно, что в маломощных водоносных горизонтах, приуроченных к мелкозернистым и среднезернистым пескам, даже в скважинах с небольшими расчетными дебитами не следует устанавливать фильтры с диаметром менее 100 мм. Для обеспечения большей водообильности диаметры приемных частей разведочно-эксплуатационных скважин должны быть не менее 150—200 мм.

Р. Смит (1963) для определения влияния, диаметра скважины на ее удельный дебит q предложил эмпирическую формулу

где Q — общий дебит скважины; с — коэффициент, зависящий от диаметра и конструкции приемной части скважины.

Так, сравнивая две скважины, пробуренные в штате Огайо (около г. Кантона), глубиной 32 м каждая, он получил коэффициент с для одной скважины равным 6,1, а другой 0,03. Первая скважина имела диаметр фильтра 330 мм, вторая же 660 мм (включая гравийную обсыпку).

Другие элементы конструкции приемной части скважины (скважность перфорированного каркаса, тип фильтра и т. п.) также отражаются на ее дебите, так как создают дополнительные сопротивления движению воды. Поэтому при проектировании разведочно-эксплуатационной скважины нужно выбирать такую конструкцию приемной части, которая для данных водоносных пород обеспечит минимальные входные сопротивления движению воды.
Из приведенных ранее уравнений Дюпюи (III.1) и (III.2) удельный дебит водозаборной скважины q равен:

для совершенных скважин, питающихся грунтовыми (ненапорными) водами
для совершенных скважин, питающихся артезианскими (ненапорными) водами

По уравнениям (III.11) и (III.12) удельные дебиты скважин, питающихся грунтовыми водами, уменьшаются при увеличении понижения уровня воды в них, а удельные дебиты артезианских скважин остаются постоянными независимо от понижения уровня воды (рис. 5 и 6). Однако опыт показывает, что удельные дебиты артезианских скважин при значительном увеличении общего дебита становятся меньше вследствие возрастания сопротивлений движению воды, проходящей через фильтр и породы, окружающие приствольную часть скважины.

При проектировании одиночной разведочно-эксплуатационной скважины обычно трудно определить ее предполагаемый удельный дебит. Чаще всего для этого используется опыт бурения, опробования и эксплуатации существующих водозаборных скважин, находящихся в этом районе и питающихся тем же водоносным горизонтом. Однако окончательно удельный дебит разведочно-эксплуатационной скважины устанавливается уже после ее бурения во время пробной или опытной откачки. Не всегда прогноз удельного дебита скважины в дальнейшем подтверждается, поэтому в проекте эту величину не следует завышать. При прогнозировании удельного дебита проектируемой скважины необходимо учитывать особенности местных гидрогеологических условий и намечаемую конструкцию ее.

Проектирование разведочно-эксплуатационных скважин для водоснабжения.
Белицкий А.С., Дубровский В.В., Издательство "Недра", 1968

1igp.ru

Что такое дебит скважины и как его определить?

Количество поступающей через насос из колодцев и скважин воды зависит не только от мощности оборудования, но и от ресурса водоносного слоя. Для определения продуктивности источника в добывающей промышленности введено такое понятие, как «дебит скважины».

Дебит — характеристика скважины, определяющая количество воды.

Определения дебита

Дебит — основной интегральный параметр, характеризующий буровую скважину, колодец или трубу. В переводе с французского языка обозначает «сбыт» или «расход». По своему звучанию слово похоже на бухгалтерский термин «дебет», но путать эти 2 понятия нельзя, они имеют разный смысл.

Дебит источника — количество воды, которое выдает водоносный слой за условную единицу времени, или производительность водозаборной скважины. Показатель измеряется в м³/ч или л/мин и не является константой.

На продуктивность влияют многие факторы:

состояние и ресурс источника;
сезонность;
погодные условия;
интенсивность осадков;
движение подземных вод.

Скважины подразделяются на 3 группы:

Низкодебитные. Производительность составляет менее 20 м³/сутки.
Со средним дебитом — 20-85 м³/сутки.
Высокодебитные — более 85 м³/сутки.

Основные данные для определения дебита.

Добывающая воду компания по завершении технологического процесса выдает официальный документ или протокол испытаний.

В паспорте указываются все данные, полученные в ходе замеров:

координаты скважины;
описание грунта, на котором расположен источник;
глубина расположения водоносного пласта;
размеры трубопровода;
технико-эксплуатационные характеристики оснастки;
дебит.

Бурильщики предлагают определенный тип насосного оборудования на основании полученных данных. При изготовлении колодцев и скважин на территории дачных массивов в документе могут быть описаны приблизительные значения.

Чтобы самостоятельно определить дебит источника или перепроверить полученные сведения, нужно разбираться в замерах. Точно измерить показатели не удастся, для этого требуется профессиональное оборудование и много времени, но можно узнать возможности собственного источника и наличие запаса для нормального водоснабжения.