No Image

Удельный дебит скважины формула

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

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 м 3 /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 – дебит скважины, м 3 /ч;

H – глубина скважины, м;

V – производительность насоса, м 3 /ч;

Hд – динамический уровень, м

Подставив все значения, получим, что в первом случае дебит скважины равен D1 = 5,7 м 3 /ч.

При втором водозаборе используем насос с расходом 4 м 3 /ч. При этом динамический уровень составил 41м. В этом случае дебит скважины составит D2 = 7,2.м 3 /ч. Тогда удельный дебит скважины рассчитывается по формуле:

Dуд – удельный дебит скважины;

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

Тогда мы получим, что Dуд = 0,375м 3 /ч. Другими словами, при возрастании динамического уровня на 1 м дебит скважины УВЕЛИЧИВАЕТСЯ на 0,375м 3 /ч. Кстати, благодаря этой величине можно посчитать максимальный дебит скважины, то есть дебит, при котором вода в ней опустится до фильтра. То есть Dмакс = Dуд х hмакс. В нашем случае Dмакс = 0,375 х 50 = 18,75м 3 /ч. Максимальная производительность насоса должна быть минимум на 10-15% меньше дебита. Таким образом, в нашу скважину можно установить насос с производительностью не больше 16м 3 /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 – Vск)/Т, где

V – производительность насоса, м 3 /ч;

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

Vск – 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 d 2 /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 2м 3 /ч.. Тогда D = (2 х 0,5 – 10 х 3,14 х 0,079 2 /4)/0,5 = 1,9 м 3 /ч.

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.

Читайте также:  Отвод грунтовых вод с участка

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:

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

По этой формуле дебит скважины составит:

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.

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

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:

Du — удельный дебит
V2 — объем интенсивного отбора (3 м³)
V1 — объем первого отбора (2 м³)
h2 — падение уровня при большей интенсивности, т.е. (38 — 30 = 8 м³)
h1 — 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.

Как посчитать 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 м 3 /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 – дебит скважины, м 3 /ч;

H – глубина скважины, м;

V – производительность насоса, м 3 /ч;

Hд – динамический уровень, м

Подставив все значения, получим, что в первом случае дебит скважины равен D1 = 5,7 м 3 /ч.

При втором водозаборе используем насос с расходом 4 м 3 /ч. При этом динамический уровень составил 41м. В этом случае дебит скважины составит D2 = 7,2.м 3 /ч. Тогда удельный дебит скважины рассчитывается по формуле:

Dуд – удельный дебит скважины;

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

Читайте также:  Как собрать деревянное колесо

Тогда мы получим, что Dуд = 0,375м 3 /ч. Другими словами, при возрастании динамического уровня на 1 м дебит скважины УВЕЛИЧИВАЕТСЯ на 0,375м 3 /ч. Кстати, благодаря этой величине можно посчитать максимальный дебит скважины, то есть дебит, при котором вода в ней опустится до фильтра. То есть Dмакс = Dуд х hмакс. В нашем случае Dмакс = 0,375 х 50 = 18,75м 3 /ч. Максимальная производительность насоса должна быть минимум на 10-15% меньше дебита. Таким образом, в нашу скважину можно установить насос с производительностью не больше 16м 3 /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 – Vск )/Т, где

V – производительность насоса, м 3 /ч;

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

Vск – 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 d 2 /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 2м 3 /ч. Тогда D = (2 х 0,5 – 10 х 3,14 х 0,079 2 /4)/0,5 = 1,9 м 3 /ч.

Как произвести расчет дебита скважины?

Скважина, как и любое гидротехническое сооружение, имеет свои характеристики. Это тип (песчаная или известняковая), глубина, диаметр, производительность. Важнейшим этапом определения ее функциональности является расчет дебита скважины.

Что такое дебит и зачем его считать?

Предельный объем воды, который можно выкачать в единицу времени, называется дебитом (не путать с бухгалтерским термином «дебет»). Вода из водоносного слоя поступает в обсадную трубу, где происходит процесс накопления. При интенсивном выкачивании она заканчивается. Для возобновления работы требуется время. Если водяной столб снижается быстро, то это свидетельствует о низком дебите, если медленно – о высоком. В скважинах, пробуренных в обильных горизонтах, как правило, приток превышает производительность насоса. В таких случаях вода не заканчивается, а ее столб лишь снижается до определенного уровня.

Расчет дебита фонтанной скважины.

Производительность скважины может варьироваться от нескольких кубометров до нескольких тысяч кубометров в сутки. Расчет производительности водозаборной точки необходим, прежде всего, для сопоставления ее мощностей с нуждами потребления. Плановый расход определяется из расчета 0,5 куб. м/час на одну точку (кран). Исходя из этих данных, подбирается оборудование. К примеру, при условии работы одновременно 6 точек необходимо устанавливать насос, выполняющий прокачку 3 куб. м/час. Вопрос: сможет ли водозаборная точка обеспечить такую подачу? Точно измерить производительность затруднительно: она может меняться в зависимости от сезона. Однако и приблизительная информация важна. При бурении артезианских водозаборов данные заносятся в технический паспорт. Заказчик должен лично участвовать при проведении процедуры определения дебита: нужно понимать, что в последующем претензии к несоответствию его технической документации приниматься не будут. Точная информация в паспорте может оказать услугу и в будущем при возникновении технических или юридических проблем.

Измерение и расчет

Определение дебита скважины производится примерно через сутки после ее бурения: уровень воды должен достигнуть максимальной отметки. Для расчета измеряется несколько параметров:

  1. Глубина скважины.
  2. Расположение начала фильтровой зоны (верхняя точка).
  3. Интенсивность отбора (объем в единицу времени).
  4. Статический уровень – отметка воды в неэксплуатируемом состоянии.
  5. Динамический уровень – отметка воды при непрерывной откачке. При работе насоса столб будет снижаться, но на определенной высоте стабилизируется. Эта точка и является динамическим уровнем. При изменении производительности насоса он будет отличаться.

Способ увеличения дебета скважины при помощи желонки.

Замер статического и динамического уровней производится от поверхности земли. Таким образом, чем выше отметка водяного столба, тем показатели этих уровней меньше.

Определить дебит скважины можно по формуле:

Dt – дебит скважины; V – интенсивность откачки; Hдин — динамический уровень, Hстат — статический уровень; Hв — высота столба (определяется как разность между глубиной скважины и статическим уровнем).

Такой расчет содержит одну серьезную погрешность. Он подразумевает, что при изменении производительности насоса падение столба будет происходить строго пропорционально. Однако это не так. В реальности наблюдается прогрессивное падение воды при увеличении мощности насоса. Но для каждой водозаборной точки оно индивидуально. Для более точного вычисления производится повторное исследование с иной интенсивностью отбора. После этого определяется удельный дебит:

Dу – удельный дебит; V1 — интенсивность водоотбора при первом исследовании; V2 — интенсивность водоотбора при повторном исследовании; h1 — разность между динамическим и статическим уровнями при первом исследовании; h2 — разность между динамическим и статическим уровнями при повторном исследовании.

Удельный дебит – величина, показывающая количество воды, добываемое из скважины (колодца) при понижении водяного столба на 1 м.

Реальный дебит можно посчитать по формуле:

Dt – дебит скважины; Hфильтр — глубина начала фильтровой зоны; Hстат — статический уровень; Dу – удельный дебит.

В связи с тем что производительность гидротехнического сооружения непостоянна и зависима от ряда внешних факторов, такое вычисление можно назвать точным лишь условно. Однако оно наиболее близко к истине, и полученные данные можно заносить в паспортную документацию.

Читайте также:  Размеры гнезда для голубей

Основным элементом системы водоснабжения является источник водоснабжения. Для автономных систем в частных домовладениях, на дачах или фермерских хозяйствах в качестве источников используют колодцы или скважины. Принцип водоснабжения прост: водоносный слой наполняет их водой, которая с помощью насоса подается пользователям. При длительной работе насоса, какова бы ни была его мощность, он не может подать воды больше, чем водонос отдает в трубу.

Любой источник имеет предельный объем воды, которую он может отдать потребителю за единицу времени.

Определения дебита

После бурения, проводившая работу организация предоставляет протокол испытания, либо паспорт на скважину, в который вносится все необходимые параметры. Однако, при бурении для домохозяйств, подрядчики часто вносят в паспорт приблизительные значение.

Перепроверить достоверность информации или рассчитать дебит вашей скважины можно своими руками.

Однако, абсолютно точно рассчитать продуктивность источника сложно. Расчет показателей требует времени и спецоборудования. Но, полученного результата будет достаточно для понимания возможностей вашего источника.

Динамика, статика и высота столба воды


Прежде чем приступить к измерениям, нужно понять, что такое статический и динамический уровень воды в скважине, а также высота столба воды в скважинной колонне. Замер данных параметров необходим не только для расчета производительности скважины, но и для правильного выбора насосного агрегата для системы водоснабжения.

  • Статический уровень – это высота водяного столба при отсутствии водозабора. Зависит от внутрипластового давления и устанавливается во время простоя (как правило не менее часа);
  • Динамический уровень – установившейся уровень воды во время водозабора, то есть когда приток жидкости равняется оттоку;
  • Высота столба – разница между глубиной скважины и статическим уровнем.

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.

Замер с помощью сигнализирующего электрода

Определение производительности насоса

При расчете дебита необходимо знать производительность насоса во время откачки. Для этого можно воспользоваться следующими способами:

  • Посмотреть данные расходомера или счетчика;
  • Ознакомиться с паспортом на насос и узнать производительность по рабочей точке;
  • Посчитать приблизительной расход по напору воды.

В последнем случае, необходимо на выходе водоподъемной трубы закрепить в горизонтальном положении трубу меньшего диаметра. И произвести следующие замеры:

  • Длину трубы (мин 1,5 м.) и ее диаметр;
  • Высоту от земли до центра трубы;
  • Длину выброса струи от конца трубы до точки падения на землю.

После получения данных необходимо сопоставить их по диаграмме.

Сопоставьте данные по аналогии с примером

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=(V2-V1)/(h2-h1), где

  • Dуд – удельный дебит
  • V2 – объем откачиваемой воды при втором водозаборе
  • V1 – первичный откачиваемый объем
  • h2 – снижение уровня воды при втором водозаборе
  • h1 – снижение уровня при первом водозаборе

Возвращаясь к нашей условной скважине: при водозаборе с интенсивностью 3 куб.м/час, разница между динамикой и статикой составила 7 м.; при повторном замере с производительностью насоса в 6 куб.м/час разница составила 15 м.

Итого, удельный дебит составит: Dуд =(6-3)/(15-7)= 0,375 куб.м/час

Реальный дебит

Расчет строится на основании удельного показателя и расстоянии от поверхности земли до верхней точки фильтровальной зоны, учитывая условие, что насосный агрегат не будет погружен ниже. Данный расчет максимально соответствует реальности.

Dт = (Hф-Hст)*Dуд, где

  • Dт –дебит скважины;
  • Hф – расстояние до начала фильтровальной зоны (в нашем случае примем за 57 м.);
  • Hст – статический уровень;
  • Dуд – удельный дебит.

Итого, реальный дебит составит: Dт =(57-40)*0,375= 6,375 куб.м/час.

Как видно, в случае с нашей воображаемой скважиной, разница между упрощенным и последующем измерением составила почти 2,2 куб.м/час в сторону уменьшения производительности.

Снижение дебита

В ходе эксплуатации производительность скважины может уменьшаться, основной причиной снижения дебита является засорение, а для его увеличения до прежнего уровня необходимо производить очистку фильтров.

Со временем рабочие колеса центробежного насоса могут износиться, особенно если ваша скважина на песке, в этом случае его производительность станет ниже.

Однако, прочистка может не помочь, если изначально у вас оказалась малодебитная водяная скважина. Причины этого разные: диаметр эксплуатационной трубы недостаточен, она попала мимо водоносного слоя или он содержит мало влаги.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector