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:

1. Низкодебитные. Производительность составляет менее 20 м³/сутки.
2. Со средним дебитом — 20-85 м³/сутки.
3. 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.

Динамика, статика и высота столба воды

Для расчетов объема воды используют следующие характеристики:

1. Статический уровень воды.
2. Динамический уровень.
3. Высота столба воды.

Показатели дебита месторождений.

Статику определяют после бурения скважины и установки обсадной трубы. Бурильщики дают время жидкости отстояться внутри колонны. Чаще всего продолжительность процесса отстаивания — не меньше суток, т. к. в течение дня происходит увеличение максимального состояния. Затем замеряют граничное значение в колонне в состоянии покоя до проведения водозабора.

Динамическое состояние узнают при перекачивании жидкости при условии, что отток идентичен притоку. Показатель измеряют 2 раза при различной интенсивности откачки воды со скважины для получения среднего значения ее производительности, чтобы исключить ошибки в расчетах. Замеры рекомендуют осуществлять после непрерывной эксплуатации насоса в течение часа.

Высота столба — это разница между глубиной водоисточника и статическим уровнем.

Статику и динамику измеряют в метрах от границы земли до уровня воды в трубопроводе, высоту столба жидкости — от дна колодца или скважины.

Замеры выполняют с помощью таких устройств:

1. Электрического уровнемера.
2. Сигнализирующего электрода, который замыкает контакт при взаимодействии с жидкостью.
3. Небольшого груза на веревке.

Самым удобным и незатратным способом для самостоятельного испытания является использование груза на веревке. Главные недостатки метода:

• неточность результатов при промокании веревки;
• невозможность проведения замера в глубоком колодце.

Чтобы определить параметры примитивным приспособлением, необходимо выполнить следующие шаги:

1. Прикрепить грузик к веревке и опустить его в колодец или скважину.
2. При опускании груза на дно вытащить шнур, измерить его длину до намокания, сделать отметку. Это показатель статики.
3. Включить насосную систему и выкачивать воду на протяжении 30 минут. Водный горизонт понижается.
4. Выключить насос.
5. Опустить груз на сухой веревке.
6. Измерить показание. Это динамическое значение.

При сравнении 2 параметров разница между ними не должна превышать 1 м. Замеры проводят летом при отсутствии дождя в течение нескольких дней. Вода должна находиться в состоянии покоя.

Более точный результат показывает уровнемер. Прибор может определять граничные значения и градации уровня. При достижении горизонта воды датчик на конце ленты, намотанной на катушку, издает сигнал. На ленте имеются деления, по которым определяют уровень жидкостной глади. Уровнемер применяют на глубине до 600 м

Определение производительности насоса

Производительность насосного оборудования — объем откачанной насосом воды за условную единицу времени. Можно показатель узнать из паспорта, посмотреть по счетчику или посчитать напорный расход.

Опытным путем его измеряют так:

1. Опускают устройство в колодец.
2. Включают на 1 час.
3. Подставляют мерную бутыль.
4. Заполняют водой.
5. Производят замеры секундомером.

Для примера: бутыль емкостью 5 л заполняется 20 секунд. За 1 минуту наполнится 15 л, за 1 час — 900 л, или 0,9 м³. Продуктивность насоса для скважины равна 0,9 м³/ч.

По результатам измерений составляют индикаторные диаграммы, показывающие зависимость дебита от депрессии или давления либо длины выброса струи от расхода, если опыт проводился с использованием трубы, закрепленной на водоподъемной части. По наклону линии рассчитывают коэффициент продуктивности.

Упрощенный расчет

Для определения основных параметров глубоких скважин разных типов в промышленности используют формулу Дюпюи.

Дебит колодцев и скважин непромышленного назначения рассчитывают по более простой формуле:

• V — объем откачиваемой воды;
• Ндин и Нст — динамический и статический уровни;
• Нв — высота столба воды.

Упрощенную формулу можно применять для расчетов дебита колодца в частном секторе.

Удельный дебит

С повышением продуктивности насосного агрегата понижается динамика, уменьшается фактический дебит.

Удельный дебит показывает количество воды при понижении уровня на 1 м и определяется так:

• V1 и V2 — интенсивность 1 и 2 водозабора;
• h1 и h2 — снижение водяного столба при 1 и 2 водозаборе.

Реальный дебит

Реальная продуктивность вычисляется по следующей формуле: Др=(Нф-Нст)хДу, где Нф — глубина верхней границы фильтрующего участка обсадной колонны.

Снижение дебита

Если динамика скважины была в норме, но в процессе эксплуатации производительность снизилась, возможными причинами являются засорение трубы или фильтра насоса либо заиливание неиспользуемого водоисточника. Для устранения проблемы прочищают водопровод, фильтры, при нарушении целостности меняют механизмы на новые.

Причины снижения дебита скважины.

Если скважина заплывает песком или илом, в отстойнике при эксплуатации постоянно накапливаются вымываемые частицы, уменьшается полезный объем водоприемника. Скорость накопления зависит от скорости фильтрации. Рабочие колеса центробежного насосного устройства изнашиваются.

Для уменьшения запесочивания и увеличения дебита специалисты рекомендуют устанавливать отделители песка, при заиливании — осуществлять прокачку системы, промывание циркулирующей жидкостью или продувку сжатым воздухом.

Увеличить продуктивность низкодебитной скважины практически невозможно, т .к. бур при работе не попал в водоносный слой или сам пласт имеет малый ресурс воды. Поэтому лучшим решением будет поиск и бурение нового источника.

Что такое дебит скважины и как его определить

Комплексная характеристика, позволяющая оценить возможность выработки поставлять воду в заданном режиме пользования, называется дебит скважины. Нахождение параметра необходимо для выбора эксплуатационного насоса. Снижение величины показателя говорит о проблемах с водозабором.

Скважина – бесплатный источник чистой воды.

Определения дебита

Расходную характеристику источника узнают, основываясь на габаритах выработки и расстоянии зеркала в ней от земной поверхности, которое меняется в зависимости от времени года, погоды, технического состояния скважины. Рассчитывают дебит, воспользовавшись формулой Дюпюи для нефтяных и газовых стволов или упрощенным методом, точности которого достаточно, чтобы определить производительность помпы. При вычислениях расхода находят дебеты удельный и реальный.

Динамика, статика и высота столба воды

Для выполнения расчетов по расходным показателям выработки потребуются исходные данные. К ним относятся: урез жидкости в стволе статический и динамический, высота водного столба. Чтобы узнать характеристики, нужно произвести замеры с помощью шнура, грузика, рулетки.

1. Статический уровень (Нст) узнают спустя 2 часа после завершения работы откачивающего насоса. Эта характеристика, как и динамический урез, показывает расстояние от поверхности земли до зеркала воды в стволе. Шнур с привязанной гайкой опускают до дна, отмечают на нем устье выработки и вытаскивают. Измерение сухого отрезка укажет на величину Нст.
2. Динамический урез (Ндн) определяется при включенном насосе, от производительности которого и зависит. Помпу опускают в скважину по мере падения в стволе уровня воды до тех пор, пока урез не стабилизируется. После откачки выполняют измерение зеркала с помощью шнура. Для большей точности замеры повторяют с насосом другой мощности.
3. Высота столба (Нв) определяется арифметически: из длины скважины вычитают величину статического уреза.

Расположение уровней в скважине и их высота.

По разнице уровней судят о дебите выработки: чем меньше разрыв, тем больше водоотдача скважины. Высокопроизводительный водозабор характеризуется дистанцией 1 м, у артезианских источников статический и динамический уровни совпадают.

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

Расчет на основе удельного расходного показателя дает результат, приближенный к реальному дебиту. При вычислениях учитывается расстояние от устья скважины до начала зоны фильтрации (Нф). С учетом заданных параметров вымышленной выработки принимается, что Нф=28 м. Объективная водоотдача рассчитывается из выражения Др=Дуд*(Нф-Нст). Для рассматриваемых условий Др=0,38*(28-20)=3,04 м³/ч.

Упрощенный расчет показал результат Д=4,8. Реальный дебит оказался ниже вычисленного первым способом расхода на 37%. При выборе насоса для скважины его производительность принимают меньшей на 20%: Снижение дебита.

В последнем случае продлить существование источника помогает оборудование устья скважины герметичным оголовком. Таким образом убирается противодавление атмосферы, которое равно 10 м водного столба. В результате статический и динамический уровни повысятся, дебит выработки увеличится.