Формула расчета глубины скважины

Обновлено: 07.07.2024

Глубина скважины: методы измерения после бурения

Владельцы частных домов, руководствуясь желанием быть независимыми от централизованного водоснабжения с его нестабильными условиями работы, делают выбора в пользу собственной скважины.
Глубина бурения скважины на воду – важный момент, который нужно предварительно изучить. Ее глубина зависит от многих факторов и параметров местности.

Перед тем как заняться разработкой скважины, и созданием проекта с последующими буровыми работами, необходимо определить глубину. Есть несколько критериев, от которых она зависит.

Глубина скважины

глубина залегания водных пластов. Для выяснения параметров, делают пробу при помощи бура, с последующим анализом участка на предмет геологических характеристик;
ландшафт территории. Вода на ровной поверхности зачастую располагается на малой глубине, а участок с возвышенностями рекомендовано бурить на низменности;
предназначение скважины. Качество воды из верхних слоев, часто не соответствует нормам, которые предписаны для нее. В связи с этим процесс бурения скважины проводят на большей глубине. Если скважина будет использоваться для полива растений на участке, то ее обустраивают в виде абиссинского колодезя.
дебет скважины – получаемый объем воды за определенный отрезок времени. Другими словами – это производительность источника. В абиссинских скважинах индекс составляет – 0,5 м³/ч, в песчаных колодцах – 1,5 м3/ч, максимальный показатель зафиксирован у артезианских источников – 3-4 м³/ч.

Примечание. Приблизительная стоимость разведочного бурения скважины колеблется в пределах 500-700 рублей.

Магнитный метод

Магнитный способ считается наиболее популярным при выяснении глубины скважины. Он предоставляет точную информацию о нахождении глубинных водоносных пластов.

Метод заключается в использовании катушки каротажного кабеля с магнитными метками. Принцип его действия существенно совпадает с механическим, но улучшен наличием считывающего устройства. Магнитные метки нанесены на ленту через определенные расстояния. Их обрабатывают с помощью приемного устройства. В результате получают точные сведения о расположении груза. В промежутках между метками глубина определяется при помощи специального ролика, расположенного на катушке.

Глубина бурения

Перед началом бурения скважины, выясняют особенности месторасположения водоносных пластов. Параметры могут отличаться даже на маленькой территории, а это означает, что ориентироваться на участок по соседству не корректно. Учитывая то, что в настоящее время нет приборов, которые бы точно устанавливали глубину залегания подземных вод, работу проводят, основываясь на полученные данные пробного бурения в каждом отдельно взятом регионе.

На практике часто используют метод изучения состояния растений на местности. В таком случае растительность выступает в качестве индикатора воды.

Важно! Определенные источники требуют получения разрешения на бурение скважин, а их использование подлежит уплате налогов. Колодезь, имеющий глубину около 5 м не нуждается в регистрации и оплате. Скважины с параметрами более 15 м подлежат постановке на учет.

Закон Российской Федерации «О недрах» гласит о том, что бурение скважины под воду, а также использование источников с первого водоносного пласта, допустимо без оформления особого учета. Речь идет о песчаных скважинах и абиссинском колодце. Учитывая геологические показатели почвы, в некоторых регионах предельная глубина бурения составляет 35 метров.

Так называемое, колонковое пробуривание на пробу, относится к самому надежному методу вычисления глубины залегания подземных вод. Если в процессе работ появляется влажный песок, это указывает на то, что бурение необходимо остановить. Паузу делают для того, чтобы дождаться пока канал заполнится водой. После чего, ее выкачивают и устанавливают дебет. В случае получения необходимых показателей, приступают к формированию скважины. Недостаточные параметры расчетов сигнализируют о том, что буровые работы необходимо продолжить до последующего слоя воды.

Показатели воды напрямую зависят от пласта, из которого она попадает в водопроводную систему. К сожалению, не всю воду можно использовать для питья. Для определения состава, жидкость отвозят на лабораторную экспертизу. Выбор горизонта для буровых работ, формирует размер налогообложения.

Применение расчетных характеристик

При ознакомлении с методикой расчета возникает вопрос, зачем нужно значение дебита обычному потребителю. На самом деле, водоотдача является единственным способом оценить, хватит ли мощности водозабора для удовлетворения потребности жильцов или владельцев дома в воде до того, как будут подписаны документы о приемке.

Поэтому опытные заказчики поступают следующим образом:

По количеству потребителей в доме рассчитывается потребное количество воды, это примерно 200 литров на человека, плюс хозяйственные и технологические затраты — еще 1500 л. на дом. Если посчитать, для семьи из четырех человек получается максимальное потребление 2,3 куба в час;
При составлении договора на бурение в проекте принимается значение производительности скважины не менее 2,5-3 м3 в час;
После выполнения бурения и определения оптимального уровня водозабора нужно выполнить откачивание воды, измерение динамического уровня и рассчитать водоотдачу при максимальном расходе своего насоса, купленного под обеспечение нужд дома.

Проблема заключается в том, что для расчета дебита специалисты бурильной компании выполняют контрольную откачку воды своим насосом, одновременно выполняют расчет по своим данным. Мощность водоотдачи при откачке воды из скважины маломощным насосом и насосным агрегатом с заданной производительностью может существенно отличаться. Скорость притока при небольшом расходе может быть достаточной для поддержания динамического показателя на уровне, достаточном для работы насоса. То есть, не менее полутора метров над корпусом насоса.

При откачке воды мощным агрегатом, даже если расчет показывает приемлемое значение дебита по прошлым измерениям, скорость наполнения может быть явно недостаточной для поддержания требуемого значения динамического уровня. Это значит, что в период засухи в благополучной, по расчетным данным, скважине воды явно не хватит для нормальной работы.

Особенности расчета дебита

Причиной несоответствия результатов расчета дебита и водоотдачи скважины для насосов различной мощности можно условно считать такое явление, как уменьшение высоты столба над входом в заборное устройство погружного насоса. Даже без математики понятно, что чем выше высота динамического столба, тем выше начальное давление, соответственно, для очень продуктивной артезианской скважины или насоса малой производительности дебит будет завышенным.

Более правильной методикой расчета считается определение дебита для нескольких насосов различной мощности. Для этого используется понятие удельного дебита, получаемого расчетом по формуле

где U2, U1 – расход для мощного и слабого насосов соответственно, h2, h1 — величина падения уровня воды для каждого замера. Указанная формула определяет прирост объема воды скважины с изменением динамического столба на один метр.

Для расчета наиболее точного значения водоотдачи необходимо умножить величину удельного дебита Dу на высоту водяного столба, от зеркала до входа в водозаборное отверстие насоса.

Для практического определения высоты статического уровня можно использовать нехитрое приспособление в виде поплавка и небольшого груза, подвешенных на расстоянии метра на тонком капроновом шнуре. Таким способом измеряют глубину воды в колодцах. Опуская груз в ствол, нужно засечь длину шнура, на которой появится слабина, так узнаем статический показатель. Расстояние до входа в насос можно измерить по длине шланга плюс длина корпуса.

Водоносные пласты

Прежде чем определиться с глубиной бурения скважины на участке, необходимо разобраться с особенностями и характеристиками пластов, отвечающих за наполнение колодцев влагой.

Слои, из которых скважины наполняются водой, подразделяются на три группы:

верховодка – верхний слой, глубина которого колеблется в пределах 4-7 м. О стойкости водонапорного пласта говорить не приходится, поскольку его попросту не существует. Влагу применяют для хозяйственных нужд, к примеру, для полива растений. Вода часто мутная из-за примеси песка и других компонентов;
второй пласт находится на глубине 10 – 18 метров. Вода для питья попадает в колодец из этого слоя. Грунтовые воды, проходящие через фильтрацию скважины, намного чище, чем из колодезя. В любом случае, нельзя исключать присутствие токсичных компонентов и примесей, которые часто наблюдаются во время паводков с наступлением весны. Пользователи отмечают при этом неприятный запах сероводорода. Отравление можно предотвратить, если сделать лабораторное исследование воды на предмет соответствия нормативам санэпидемстанции;
артезианские водные пласты расположены на третьем горизонте. Глубина залегания варьируется от 25 до 40 м. Параметры зависят от ландшафта территории и достигают 60 метров. Артезианская вода – самая полезная и чистая, ее можно пить без опасений.

Типы скважин на воду

Централизованные водные скважины делятся на 3 вида:

абиссинский колодец с водой из верхних пластов;
скважина на песке и использованием бура для достижения грунтовых вод;
артезианский источник на максимальной глубине.

Бурение скважин на песок осуществляют при помощи шнекового метода бурения. Глубина подземных вод находится ниже поверхности почвы, составляет 15-20 метров. Проходя через песок, вода очищается и может использоваться в качестве питьевой. Эксплуатировать скважину можно в любое время года на постоянной основе.

После бурения артезианских скважин из них добывают чистейшую воду. Источники оборудуют на глубине 15-50 метров для частного пользования, и до 200 м – для промышленного.

Примечание Регулярное обслуживание гарантирует эксплуатацию на период больше 50 лет. Чем глубже пробурить скважину, тем лучше по качеству вода.

Механический метод

Наиболее простым и доступным способом считается механический. Для него потребуются всего лишь шнур, металлический груз и рулетка. Груз привязывают к шнуру и аккуратно спускают вниз до тех пор, пока натяжение не уменьшиться. После этого самодельное устройство вынимают и при помощи рулетки определяют размер его мокрого участка. Эта величина и представляет собой глубину скважины. Для осуществления замера таким способом рекомендуется применять специальную гидрогеологическую рулетку. Она представляет собой гибкую линейку с прикрепленным грузом на конце.

К недостаткам такого метода относится невозможность измерить динамический уровень воды. С помощью этого способа допускается измерять сооружения глубиной не больше 10 м.

Этапы создания скважины на воду

определение типа бурения в зависимости от характеристик почвы;
подготовка оборудования и техники;
при необходимости установки кессона, роют котлован заданных размеров. Высота определяется параметрами оборудования;
бурение первого участка будущей скважины и установка обсадной колонны с правильным подбором материалов, прочности, которого должно хватить, чтобы выдержать давление слоев грунта;
бурение второго участка и укрепление трубами;
снижение скорости пробуривания по достижении пластов глины и песка, с организацией прокачки и очищения отверстия, заполненного водой;
установка донных фильтров, после определения качества воды;
неудовлетворительные показатели качества жидкости, подразумевают продолжение процесса бурения до следующего пласта, который может находиться на 2-4 м ниже предшествующего;
фиксация обсадной трубки после завершения работ с буром и проверка герметичности с последующей установкой крышки;
на последнем этапе прокладывают трубопровод к месту использования воды.

Глубина скважины с питьевой водой зависит от комплекса факторов, в которые входит ландшафт территории, геологические особенности почвы, дебет источника. Анализ характеристик и пробное бурение помогут получить исчерпывающий ответ на поставленную задачу.

Выбор конструкции скважины

Наиболее важным моментом в строительстве объектов является процесс выбора и обоснования конструкции — в последствии от него зависит качество и затратность выполненных работ. В соответствии со своим предназначением, разведочные скважины должны:

позволить опробовать определенное количество вскрываемых водоносных горизонтов,
быть экономически целесообразными,
иметь как можно меньший диаметр ствола,
позволить повторно использовать обсадные трубы и фильтр,
быть готовыми к качественному ликвидационному тампонажу.

Сооружение скважин сегодня производится с применением способов:

вращательного с прямой и обратной промывкой,
вращательного с продувкой воздухом,
ударного
ударно-вращательного.

Каждый из них имеет свои особенности и область рационального применения, в соответствии с гидрогеологическими условиями и перечнем поставленных задач. В современном строительстве чаще применяют способы с обратной и прямой промывкой глиносодержащим раствором.

Конструкция скважин на воду эксплуатационных должна позволить:

вскрывать продуктивные водоносные пласты с целью эксплуатации, с минимальным сопротивлением профильтровых колонн,
эксплуатировать объект на протяжении длительного периода при минимальных темпах спада производительности,
обеспечение качественной изоляции пластов воды, кроме тех, которые планируется эксплуатировать одновременно,
получить экономию по стоимости материалов и трудовых затрат,
иметь скважину наименьшего возможного диаметра,
получать минимальное сопротивление при подъеме насосом воды.

Требования к скважинам на воду достаточно специфичны и имеют друг с другом сложные взаимосвязи. При решении вопроса обоснования и выбора той или другой конструкции должны учитываться и анализироваться многочисленные факторы.

Объем скважины и его расчет - по формуле и онлайн

Скважина - это отверстие в земле в виде цилиндра, который имеет большую длину и незначительный диаметр. Объем скважины определяется для того, чтобы:

Содержание:

Обьем скважины и его расчет

Задача всех водозаборных скважин - с помощью специального оборудования поднимать воду с глубин и доставлять в колонку или в дом.

заранее узнать, сколько воды в единицу времени можно получить. Это дебит источника.
расчет позволяет понять, сколько грунта будет извлечено при ее возведении.

Чтобы вычислить объем скважины, расчет может выполняться по следующей формуле:

V=0,785*D 2 *L

здесь V – это объем скважины;

D – полезный (внутренний) диаметр обсадной трубы;

L – длина обсадной трубы/глубина погружения установки.

Перед тем как рассчитать объем скважины по этой формуле, учтите следующее:

Значение диаметра пересчитывают в метры.
Длину обсадной трубы определяют в метрах, суммируя длину всех звеньев (кроме выступающей части).
Объем в куб. метрах, исходя из внутреннего диаметра обсадной трубы

Если скважина имеет участки разных размеров, диаметр уменьшается с глубиной, то нужно найти общий объем, рассчитав емкость каждого интервала и сложив:

Vскв=Va+Vb+Vc,

здесь Va, Vb, Vc — объемы разных участков.

Еще один вариант вычисления - использовать наш онлайн-калькулятор, который поможет быстро рассчитать объем скважины.

Калькулятор объема скважины онлайн

Диаметр. Зависит от типа и габаритов насоса, его конструкции.
Глубина. Зависит от объема/чистоты воды, мощности насоса.

На объем скважины еще влияет окружность обсадной трубы. Поскольку труба может быть выполнена из разных материалов, сечение у каждой отличается. Труба подбирается, прежде всего, по финансовым возможностям и может быть из стали, пластика или асбестобетона. В нашей компании мы используем только металлические трубы.

Пример расчета объема скважины

К примеру, есть небольшое хозяйство с участком, где глубина залегания грунтовых вод до 50 м. В этом случае уместно использовать шахту диаметром 100 мм и погружной насос достаточной мощности. Применяем формулу V=0,785*D 2 *L и получаем расчет объема скважины 0,785*0,100 2 *50 = 0,3925 м 3

Кроме того, можно рассчитать и истинный напор воды. Для этого объем умножается на расход. При этом полезно учитывать поправочные коэффициенты, которые зависят от структуры воды, вида почвы, ее загрязненности и т.п.

Видео о способе расчета дебита (производительности) скважины

Формулы объема скважины, технологических отходов и коммуникационного средства

Для заполнения паспорта изготовленной скважины используются расчетные данные источника. Например, определение объема скважины по формуле, учитывающей параметры насоса, дает возможность найти ее дебит. Эта величина, характеризующая производительность источника, позволяет узнать, способен ли он отдать на поверхность нужное количество воды.

Формула вычисления объема.

Расчет объема скважины и коммуникационного средства

Вычислить этот показатель можно по формуле:

Однако при добыче нефти и газа стволы имеют большие размеры и сложную конфигурацию. Глубина такого устройства достигает 3 км и больше. При подходе к нефтяному (газовому) горизонту для предотвращения выброса среды на поверхность скважину глушат с помощью растворов или пресной воды. Чтобы правильно рассчитать необходимое количество жидкости, нужно знать объем ствола устройства.

В связи с тем, что по высоте колонны ее диаметр неодинаков и уменьшается с глубиной, рассчитывают емкость каждого интервала изготовления шахты.

Если скважина имеет 3 участка с разными размерами, то общий объем будет равен:

Еще одна формула вычисления объема.

Обсадные колонны, укрепляющие стенки колодца, уменьшают его емкость, что отражается на количестве жидкости необходимой для глушения.

Объем коммуникационного устройства определяется по формуле:

Расчет объема технологических отходов бурения для скважины

Наиболее опасными видами отходов при изготовлении шахты скважины считаются отработанный промывочный раствор и буровой шлам или выбуренная порода. Они учитываются при расчете потерь промывочного раствора в процессе его очистки.

Величина технологических отходов на искомом интервале изготовления шахты вычисляется по формуле:

Данные рассчитываются для каждого участка ствола, пробуренного долотом своего диаметра. Среди значений емкости колонны на рассчитываемом интервале сверления выбирают большее. Эта величина используется для определения количества бурового раствора на каждом участке по формуле:

Эти величины нужны для расчета запаса технологического раствора, требуемого для безопасного проведения работ по освоению геологоразведочных либо ремонта действующих скважи.

Формула Дюпюи: правильный расчет дебита скважины

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 [МПа],
— пластовое давление (на контуре питания) замеряется в остановленной скважине [МПа],
— забойное давление (на стенке скважины) замеряется в работающей скважине [МПа].

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.

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.

Динамика и статика измеряется в метрах от земли, а высота столба от дна скважины. Произвести измерение можно с помощью:

Электроуровнемера;
Электрода, замыкающего контакт при взаимодействии с водой;
Обычного грузика, подвязанного к веревке.

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.

Измерение динамического уровня и дебита скважины нужно производить насосом с производительностью не менее вашего расчетного пикового расхода воды.

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.

Упрощенный метод измерений включает замер динамического уровня при работе насоса с одной производительностью, для частного сектора этого может быть достаточно, но для определения точной картины – нет.

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.

Удельный дебит скважины – объем воды, выдаваемой при снижении ее уровня за каждый метр. Формула определяет его как отношение разности большего и меньшего значений интенсивности водозабора к разности между величинами падения водного столба.

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 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 (HФ). Тогда реальный дебит скважины (ДР) можно вычислить, используя формулу:

Например, допустим, что величина HФ 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.

Что такое дебит нефтяной скважины?

Дебит – объем жидкости, поставляемой через скважину за определенную единицу времени. Многие пренебрегают его расчетам при установке насосного оборудования, но это может оказаться фатально для всей конструкции. Интегральная величина, определяющая количество нефти рассчитывается по нескольким формулам, которые будут приведены ниже.

Дебит часто называют производительностью насоса. Но эта характеристика немного не подходит под определение, так как все свойства насоса имеют свои погрешности. И определенный объем жидкостей, и газов иногда в корне отличается от заявленного.

Изначально этот показатель должен просчитываться для выбора насосного оборудования. Когда вы будете знать, какой производительностью участок, можно будет сразу исключить из выбираемого списка оборудования несколько неподходящих агрегатов.

Обязательно нужно рассчитывать дебит в нефтедобывающей промышленности, так как малопроизводительные участки будут нерентабельны для любого предприятия. И неправильно подобранная насосная установка из-за упущенных расчетов может принести компании убытки, а не предполагаемую со скважины прибыль.

Он обязателен к подсчету на всех типах нефтедобывающих предприятий – даже дебиты близлежащих скважин могут слишком отличаться от новой. Чаще всего, огромная разница лежит в величинах, подставляемых в формулы для подсчета. К примеру, проницаемость пласта может существенно отличаться на километре под землей. При плохой проницаемости, показатель будет получаться меньше, а значит, и прибыльность скважины будет уменьшаться в геометрической прогрессии.

Дебит нефтяной скважины подскажет не только как правильно выбрать оборудование, но и где его установить. Установка новой нефтяной вышки –рискованное дело, так как даже самые умные геологи не могут разгадать тайны земли.

Да, созданы тысячи моделей профессионального оборудования, которое определяет все нужные параметры для бурения новой скважины, но лишь результат, увиденный после этого процесса, сможет показать правильные данные. Исходя из них, и стоит высчитывать прибыльность того или иного участка.

Формула расчета дебита скважин

Высота водного столба;
Производительность насоса;
Статический и динамический уровень.

Статический уровень в этом случае – расстояние от начала подземных вод до первых слоев почвы, а динамический уровень – абсолютная величина, получаемая при замере уровня воды после откачивания.

Также существует понятие, как оптимальный показатель дебита нефтяного месторождения. Определяется он, как для общего установления уровня депрессии отдельной скважины, так и всего пласта в целом. Формула высчитывания среднего уровня депрессии месторождения определяется, как Р заб=0. Дебит одной скважины, который был получен при оптимальной депрессии, и будет являться оптимальным дебитом нефтяной скважины.

Однако такая формула и сам показатель оптимального дебита применяется не на каждом месторождении. Из-за механического и физического давления на пласт, может происходить обрушение части внутренних стенок нефтяных скважин. По указанным причинам, часто приходится уменьшать потенциальный дебит механическим способом, чтобы сохранить бесперебойность процесса добычи нефти и сохранения прочности стенок.

Но Дюпюи был не просто умным человеком, но и отличным теоретиком, поэтому он разработал две формулы. Первая – для потенциальной продуктивности и гидропроводности, которые вырабатывают насос и месторождение нефти. Вторая – для неидеального месторождения и насоса, с их фактической продуктивностью.

Рассмотрим первую формулу:

N0 = kh/ub * 2Pi/ln(Rk/rc).

Эта формула для потенциальной производительности включает в себя:

N0 – потенциальная продуктивность;

Kh/u – коэффициент, определяющий свойство гидропроводности нефтяного пласта;

B – коэффициент расширения по объему;

Pi – Число П = 3,14…;

Rk – радиус контурного питания;

Rc – долотный радиус скважины по расстоянию до вскрытого пласта.

Вторая формула имеет такой вид:

N = kh/ub * 2Pi/(ln(Rk/rc)+S).

Этой формулой для фактической продуктивности месторождения сейчас пользуются абсолютно все компании, которые бурят нефтяные скважины. В ней поменяны только две переменные:

N – фактическая продуктивность;

S–скин-фактор (параметр фильтрационного сопротивления течению).

В некоторых способах для повышения дебита нефтяных месторождений, применяется технология гидравлического разрыва пластов с полезным ископаемым. Она подразумевается образованием механическим способом трещин в продуктивной породе.

Естественный процесс снижения дебита нефтяных месторождений происходит с показателем в 1-20 процентов в год, исходя из первоначальных данных этого показателя при запуске скважины. Применяемые и описанные выше технологии могу интенсифицировать выработку нефти из скважины.

Периодически может проводиться механическая регулировка дебита нефтяных скважин. Она знаменуется повышением забойного давления, что приводит к снижению уровня добычи и высокому показателю возможностей отдельно взятого месторождения

Для повышения показателей и уровня дебита может применяться также термокислотный метод обработки. С помощью нескольких видов растворов, таких как кислотная жидкость, производится очистка элементов месторождения от смолянистых отложений, соли и других химических компонентов, мешающих качественному и результативному проходу добываемой породы.

Кислотная жидкость изначально проникает в скважину и заполняет площадь перед пластом. Далее производится процесс закрытия задвижки и под давлением кислотный раствор проникает в глубинный пласт. Оставшиеся детали этой жидкости промываются нефтью или водой после продолжения работы по добыче.

Расчет дебита следует проводить периодически для формирования стратегии векторного развития нефтедобывающего предприятия.

Основные показатели при расчете

Дебит скважины практически всегда учитывает такие характеристики, как статический и динамический уровень залегания воды.

Статический и динамический уровень воды в скважине.

В обоих случаях при расчете мощности водозабора находится горизонтальный уровень жидкости от поверхности земли до зеркала. Для того чтобы с точностью узнать глубину колодца, можно использовать подручные средства. Это может быть простая веревка с подвешенным грузом, трос. Уровень воды определить несложно. Достаточно зафиксировать длину веревки, при которой груз начнет погружаться в воду. Статический уровень отличается тем, что с его помощью оценивается расстояние непосредственно от зеркала до поверхности земли в состоянии покоя, то есть до предварительной откачки.

Что же касается динамического уровня, то он находится после работы насосного оборудования. По мере откачки подземной воды происходит значительное опускание зеркала воды. Это и есть динамический уровень. Нередко на практике встречается такая ситуация, когда после проведенной откачки уровень воды не изменяется. Это свидетельствует о том, что приток новой подземной воды равен тому объему, который откачивается. Таким образом, скважина очень быстро наполняется новой водой. В данной ситуации мощность водозабора будет равна мощности насоса. Последняя величина должна быть указана в инструкции по применению агрегата или в его паспорте.

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.

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

Как правило, замеры производятся с соблюдением следующего алгоритма:

Статический уровень (Hст) 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 Hст.
Динамический уровень (HДН) 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.
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.

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

В результате почасовая производительность составит:

Уравнения притока жидкости в скважине. Формула Дюпюи

Приток жидкости в скважины происходит под действием разницы между пластовым давлением и давлением на забое скважины. Так, как движение жидкости в пласте происходит с весьма малыми скоростями, то оно подчиняется линейному закону фильтрации — закону Дарси.

Для установившегося плоскорадиального потока однородной жидкости по закону Дарси дебит скважины можно определить по формуле

где Q — дебит скважины (объем жидкости, поступающей на забой скважины в единицу времени); k — проницаемость пласта; h — толщина пласта; Рпл — пластовое давление; Рз — забойное давление в скважине;
— вязкость жидкости; RK и rс — радиусы контура питания и скважины, соответственно.

а. Формула (4.8), называемая формулой Дюпюи, широко используется для расчета дебита гидродинамически совершенных скважин (скважины с открытым забоем, вскрывшие пласты на всю толщину (а)).

б. Гидродинамически несовершенная по степени вскрытия — Если скважина имеет открытый забой, но вскрыла пласт не на всю толщину (б).

в. Гидродинамически несовершенная по характеру вскрытия — Скважина, вскрывшая пласт на всю толщину, но соединяющиеся с пластом посредством перфорации ( в).

г. Есть скважины и с двойным видом несовершенства — как по степени, так и по характеру вскрытия (г).

Вблизи ствола гидродинамической несовершенной скважины происходит искажение плоскорадиальной формы потока и возникают дополнительные фильтрационные сопротивления потоку жидкости.

К каким последствиям может привести недостаточный дебит водозаборного сооружения?

Малый дебит водозаборных сооружений может приводить к ряду затруднений на этапе обустройства, эксплуатации и ремонта. Кратко опишем эти затруднения.

Прежде чем обустроить скважину на песок с малым дебитом, придется потратить прилично времени на выбор насосного оборудования с подходящими параметрами. Большинство центробежных погружных насосов рассчитаны на добычу не менее 1000 литров воды в час. Маломощные насосы нужно еще поискать. И даже если найдена подходящая марка насоса, не факт что она будет в наличии.

При использовании насосов с большой производительностью для скважин с малым дебитом приходится решать вопрос по организации защиты насосного оборудования. Установка датчиков холостого хода приводит к удорожании системы водоснабжения на этапе обустройства и к увеличению расходов на этапе обслуживания.

Кроме этого увеличение затрат на обустройство может быть связано с использованием больших накопительных емкостей. Это решение так же приводит к увеличению затрат на обслуживание и ремонт.

Малодебитные скважины могут служить значительно меньше по времени. Связано это с возможными частыми осушениями фильтровой части. В результате на этом отрезке могут возникать химические процессы, ведущие к выходу скважины из строя.

Малый дебит скважины может стать причиной выхода из строя водопротребляющего оборудования. Но это тема отдельной статьи.

Как рассчитать объём скважины на воду по точной формуле

Скважина

По своей форме скважина представляет собой цилиндрическое отверстие в грунте. Расчет объема скважины по точной формуле позволяет определить, сколько земли придется извлечь для утилизации, а также вычислить количество воды, которое она может предоставить жильцам дома за единицу времени. Этот показатель называется дебитом источника.

Что такое дебит?

Под этим термином понимают количество жидкости, которое можно добывать в единицу времени непрерывно без осушения источника. Иными словами это количество пребывающей жидкости, которой наполняется скважина за единицу времени. Характеризуется этот показатель литрами в час.

Расчет объема скважины

Чтобы объем скважины был правильно вычислен, расчеты рассчитывают по определенной формуле. Объемом считают внутренний диаметр обсадной трубы, который известен изначально. Длина становится понятной после окончания буровых работ.

Величину диаметра необходимо пересчитать в метры. Для этого применяют формулу перерасчета дюймов в метры.
Длина обсадных труб определяется как сумма всех звеньев за минусом выступающей части. Также в метрах.
Объем – количество кубометров полезного объема, исходя из внутреннего диаметра обсадных труб.

Точная формула содержит большее количество исходных данных, но дает возможность оценить объем скважинного столба с большей точностью.

В расчетах учитывают:

количество воды в скважине в кубометрах (не в литрах);
объем эксплуатационных колонн;
количество раствора, вытесняющего железо в насосной трубе;
объем шланга, вытесняющего жидкость.

При этом учитывается коэффициент запаса. Затруднения может вызвать подсчет эксплуатационных колонн. Для этого число ПИ, равное 3,14, умножают на двойной диаметр, а полученный промежуточный результат делят на глубину самого столба.

Самой распространенной ошибкой является неверное исчисление объема. Во всех формулах используются кубические метры, а не литры. Измеряя диаметр трубы линейкой, учитывают, что результат замера будет в сантиметрах, которые требуется перевести в метры.

Но если все сделать правильно, результат подсчетов подскажет, сколько нужно материалов, и какой именно резервуар придется монтировать в грунте, чтобы скважина, наполняясь водой, была достаточно производительным источником, чтобы обеспечить все нужды семьи, проживающей в доме. Особенно сложного ничего нет. Достаточно внимательно подойти к вопросу, и при помощи элементарных математических действий получить искомые цифры.

Оцените автора ( 2 оценки, среднее 3 из 5 ) Задать вопрос / Дать совет Отменить ответ Егорка 22.05.2020 в 02:27

Всё это филькина грамота. Послушал я вас, но зря. Только компрессором можно определить реальный дебет скважины. А понижение динамического уровня на практике отнюдь не так линейно, как вам хотелось бы.
К примеру, из последнего что помню:
Глубина скважины до низа фильтра 20 метров. Статика 2 метра, динамика 3 метра при откачке ручейком 0.6 куба в час.
По вашей формуле там должно было оказаться не меньше 6-7 кубов в час, если качать с фильтров. А по факту оказалось 1.2 куба. Вот так вот. Качаешь пол куба в час и вода практически не опускается, качаешь куб, и мгновенно падает динамика. При том, что фильтр заводской, через который качали и по 10 кубов в час.

14.06.2020 в 07:52

Читайте также: