Что такое дебит скважины и как определить его

Что такое дебит скважины

Дебит — водяной объём, который скважина способна обеспечить в течение часа. Любая скважина обладает как строго определённым диаметром, так и собственным дебитом. Причём последний фактор не всегда напрямую зависит от первого. Например, скважина может иметь диаметр 16 дюймов и выдавать лишь 4 м3 воды, а в 4-дюймовую порой прибывает и по 300 м3 за час.

Точно определить абсолютный дебит скважины достаточно сложно — для этого необходимо время, специальные навыки и знания, а также специализированное оборудование.

Схема устройства скважины
Для определения дебита скважины используют либо насос большой производительности, регулируя водозабор краном на поверхности, либо же производят водозабор двумя различными способами — насосом и эрлифтом

От чего зависит

Выделяют две причины малой подачи воды::

  • Бур не угодил в водоносный горизонт. В подобных случаях проблема может быть устранена путём углубления скважины.
  • Водоносный пласт лишён необходимого потенциала (не в состоянии генерировать надлежащего объёма воды). Тогда придётся бурить водозабор в ином месте.

Во избежание подобных недоразумений эксперты рекомендуют обращаться за помощью лишь к опытным специалистам, которые в состоянии гарантировать успешный исход дела.

Устройство скважины
Чем точнее информация внесена в паспорт скважины, тем больше шансов, что при каких-либо проблемах в будущем скважину удастся восстановить

Дебит скважины вычисляют буровики — исполнители работ. После их окончания подрядчик обычно вручает соответствующий паспорт, где указываются основные технические параметры скважины. Однако дебит — изменяющийся показатель, способный колебаться с учётом сезонной ситуации, особенно в засушливых районах и местности с горно-геологическими нарушениями в породах. Доходит до того, что подчас грунтовые воды полностью исчезают (бывает, что на время, а иногда и насовсем).

Статический и динамический уровни воды в скважине измеряются в метрах от поверхности, т.е. когда фактический уровень воды падает (высота столба уменьшается), значение динамического уровня в метрах увеличивается.

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.

Как определить?

Посчитать его можно двумя простыми способами:

  1. В источник погружаете помпу высокой производительности. Включаете ее и полностью откачиваете воду. Ваша задача – определить реальное ее количество. В качестве мерила лучше использовать большую емкость. Также можно посмотреть технические характеристики насоса по паспорту. Вас будет интересовать, какой объем воды насос способен прокачать за определенную единицу времени. Так, вам необходимо засечь время начала откачки и ее окончания. Этот уровень будет называться статическим. Вам необходимо разделить количество всей перекачанной жидкости на потраченное время. Вот вы и получите объем источника.
  2. Такой метод подразумевает погружение насоса на самое дно. При этом помпа должна иметь такую производительность, которая будет отвечать потребностям в частном доме. В процессе откачки вам следует контролировать степень падения жидкости. Необходимо дождаться момента, когда он стабилизируется, то есть успевать восстанавливаться и удерживаться на одном уровне. Этот показатель называется динамическим.

Читайте также:  Правильно утеплить скважину на зиму своими руками

Определить удельный объем можно так: делите разницу между динамическим и статическим уровнем. То есть это показатель отдачи при понижении уровня воды на один метр. Чтобы узнать реальный объем, для этого высоту водяного столба умножаете на статический уровень и на удельный. Вы сможете определить потенциальную возможность источника, а именно подобрать насос, который будет откачивать воду с такой же скоростью, с какой она поступает.

Динамика, статика и высота столба воды

Значение этих терминов нужно изучить, чтобы понять, как определить дебит скважины. Это основные показатели эффективности скважины в процессе водоснабжения. Измерить их до того, как рассчитать дебит скважины. На основании полученных данных определяется мощность насосного оборудования.
Значение этих терминов нужно изучить, чтобы понять, как определить дебит скважины. Это основные показатели эффективности скважины в процессе водоснабжения. Измерить их до того, как рассчитать дебит скважины. На основании полученных данных определяется мощность насосного оборудования.

Под статическим уровнем понимают глубину шурфа, заполненного водой, при условии, что забор жидкости не производится. Чтобы определить его, нужно обеспечить простой источника в период не менее 60 минут. Динамическим уровнем именуется величина глубину водяного столба, который установится, если забор жидкости будет равным притоку. Величина необходима для расчета дебита скважины.

Как измерить статический и динамический уровень воды.

А под высотой водяного столба предполагают расстояние от дна до отметки статического уровня. При измерении есть одна особенность. Этот параметр определяется от дна, в то время, как остальные – от нулевой отметки (от поверхности земли). А чтобы лучше понять, что такое дебит скважин, нужно рассмотреть принцип проведения расчетов и разобраться в особых требованиях к процедуре.

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.

Дебит скважины
Дебит скважины

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

Главное требование – отметка, на которой установлен насос, должна быть выше, чем аналогичный показатель для фильтровального пласта. Необходимо измерить, как глубоко от земли находится фильтровальная зона. При этом в формулу Дюпри включен показатель удельного дебита, который рассчитывается, как указано выше.

Кроме того, нужно знать величину статического уровня. Если эти данные имеются, то для расчета нужно высчитать разницу между ним и глубиной фильтрационной зоны, а полученную величину умножить на удельный дебит. В качестве примера можно использовать данные из предыдущего раздела.

В этом случае чтобы получить реальные значения дебита нужно сделать следующее:

Dт =(57-40)*0,375= 6,375 куб.м/час.

Этот способ измерения дает более точные результаты, чем упрощенный. Однако он более трудоемкий, и не всегда применим. Нужен второй насос, которого под рукой можеть просто не оказаться. [info-box type=»bold»]По-другому невозможно измерить удельные показатели, а значит, этот способ применить уже нельзя.[/info-box]

Расчет дебита артезианки

Реальный пример. За основу возьмем следующую формулу: D = H * V / (Hд – Hст), где

  • Нд и Нст – указывается динамический и статический показатель.
  • Н – высота столба артезианской скважины.
  • V – показатель производительности насоса.

Итак, в нашем случае водозабор имеет глубину 50 метров, а насос производительность 2 м3/час. После измерений статический уровень 30 метров, а динамический 37 метров. Водяной столб определяем так: 50 (глубина водозабора) – 30 (стат. ур.) = 20 метров. Выполнив все вычисления по формуле, мы получаем, что в час он составляет 5,6 м3.

Как рассчитывается дебит скважины по упрощенной методике

Чтобы определить этим способом дебит скважины, использую формулу:

Д=P:(Hдн-Hст)×Hв

Причем значение символов соответствует ранее использованным.

Например, возьмем конкретную ситуацию со следующими исходными данными:

  • величина статического уровня Hст равняется 20м;
  • величина динамического уровня Hдн равняется 23 м;
  • глубина скважины составляет 30 м;
  • величина водяного столба Hв равняется 10 м;
  • производительность насоса (P) равна 1,44 м³/ч.

Если подставить в формулу указанные значения, то получим:

Д=1,44:(23-20)×10=4,8 м³/ч

В результате с достаточной точностью можно определиться и с мощностью скважинного насоса.

Насос в скважине

С выбором скважинного насоса не случится ошибки, если дебит скважины определен верно

Как посчитать по формуле Дюпюи?

фото3

Стоит заметить, ее можно использовать только в условиях напорной воды. Также существует еще одно важное условие – процесс откачивания должен осуществляться исключительно с одним понижением. Формула Дюпюи для расчета запаса воды выглядит так: Q = S / S1 * Q1, где

  • Q1 – указывает на количество после окончания откачки.
  • S1 – указывает на удельное понижение уровня жидкости в процессе водозабора.
  • S – глубина зеркала.

Как глубина погружения насоса влияет на производительность?

Погружные насосы, в соответствии с инструкцией, необходимо размещать, как можно дальше от скважинного фильтра. В то же время нормальное расстояние до статического водного уровня должно быть не менее 1 метра.

Внимание! Оптимальная глубина расположение насоса — точка наиболее интенсивного притока воды.

При этом выбирая, на какой глубине установить насосную станцию, следует учитывать, что производительность водозаборного источника снижается пропорционально удалению от дна. То есть, на глубине 40 метров, где в шахте расположен фильтр, выдача жидкости будет максимальной и по расчетам составит 3,6 м³/час.

Тогда как на глубине 28 метров выдача составит 1,8 м³/час, а на глубине равной статическому уровню дебит будет совсем небольшим. Чтобы обеспечить оптимальную производительность бытового водоснабжения, насос необходимо разместить на глубине от 28 до 35 м.

Почему снижается?

Существует несколько причин, почему максимальный уровень объема снижается, три часто встречаемые:

  1. Источник заилился. Основная причина этому в том, что абиссинский колодец, на известняк или другой вид, бурили непрофессионалы. Важно соблюдать особую технологию, чтобы исключить фактор заиливания.
  2. Водоносный пласт исчерпал свои ресурсы. Причиной этому может быть то, что недалеко от вас кто-то пробурил скважину глубже. Допустим, у вас она имеет глубину до 25 метров с дебитом, которого вполне хватит для небольшого домика. А поблизости построили коттеджный поселок, который данный объем не удовлетворяет. Они решили бурить глубже. Как следствие, питание прекратилось, так как вода ушла глубже. А иногда ресурс источника исчерпывается по причине особенности геологии вашего региона или сильной засухи и прочее.
  3. Фильтр скважины на песок забился глиной. Это сильно сказывается на среднесуточной норме, которую будет выдавать источник.

Как восстановить дебит своими руками?

Существует два способа:

  1. Компрессионно-дисперсионный. Для этого необходимо опустить вибрационный агрегат. Под воздействием силовых волн все скопления грязи или других отложений начинают разрушаться. Это обеспечивает стабилизацию уровня жидкости.
  2. Химические реагенты. Суть их действия в том, что они проникают в щели, трещины и тому подобное. В результате этих действий все засорения разрушаются. Как следствие, щебенка или другой донный фильтр очищается. В некоторых случаях это содействует повышению среднего уровня воды.

Важно! Перед тем как приступить к работе, рекомендуется выполнить ряд действий, направленных на обследование количества и качества водоносного слоя. Также необходимо определить глубину насоса и зеркала воды.

Как повысить дебит?

В процессе эксплуатации производительность скважинного водозабора уменьшается. Главная причина снижения дебита – засорение дна. Чтобы повысить производительность до начального показателя, почистить фильтр и шахту сооружения.

Но чистка источника не поможет, если дебит изначально был невысоким.  Причины этому могут быть разные: узкий диаметр эксплуатационной трубы, шахта попала мимо водоносного слоя или он содержит мало влаги.

Как увеличить дебит скважины с минимальными затратами? Самый простой способ — это установка герметичного оголовка.

Атмосферное давление на уровне моря при температуре 0°С показывает 760 мм ртутного столба. Можно рассчитать атмосферное давление для воды зная, что плотность ртути в 13,6 раз выше, плотности воды: 0,76 × 13,6 = 10,336 м.

Если наполнить скважину водой и монтировать на нее герметичный оголовок, то можно убрать атмосферное давление. В результате, если статический уровень был равен 15 м, и убрать атмосферное давление, которое составляет приблизительно 10 метров ртутного столба, то статический уровень поднимется до 5 метров от земли.

Пропорционально статическому уровню, благодаря герметичному оголовку, повысится динамический уровень, а значит увеличится производительность, то есть дебит, водозаборной конструкции.

Но есть и другие способы повысить дебит скважинного колодца – пневмоимпульсная обработка фильтра, использование акустического порохового генератора и другие методики, однако установка герметичного оголовка является самым простым вариантом.

Благодаря консультантам santehnikportal.ru вы знаете, как определить дебит скважины на воду, и как повысить производительность колодца при помощи герметичного оголовка.

Повышение КПД установки

Пользователи должны знать, что водоносный слой не стабилен. Его уровень колеблется в незначительных пределах, но в один прекрасный день воды может вообще не стать. В подобной ситуации производится определение целесообразности дальнейшего использования участка. Выполняется расчет дебита колодца. Если разность между статическим и динамическим уровнем отсутствует, то в этом случае нужно пробурить участок на 4-5 м.

Рекомендации по вычислению дебита скважины
Для повышения кпд установки используется специальное оборудование

Указанного значения достаточно для того, чтобы найти ушедшую воду. Как только ее следы найдены, нужно повторно посчитать значение дебита.

Дальнейший порядок действий выглядит следующим образом:

  • Измеряется пропускная способность труб и фильтров – часто нужно их прочистить для увеличения КПД;
  • Проверяется плотность прилегания прокладок насосного оборудования;
  • Повторно проверяются исходные данные – часто пользователю не удается корректно их рассчитать.

Дебит участка – показатель, говорящий о способности давать определенный объем живительной влаги. Зависит он от глубины водоносного горизонта, слоев, которые его перекрывают, и характеристик используемого оборудования. Чем меньше делается ошибок, тем дольше потребитель получает Н2О. Случись так, что КПД участка падает, насосное оборудование сразу переводится в режим «по требованию». Делается это для замедления износа узлов.

Способы расчета этого показателя

Как мы сказали ранее, методов для расчета этого показателя существует несколько.

Чаще всего используют две методики –  стандартную, и  с применением упомянутой нами выше формулы Дюпюи.

Стоит сразу сказать, что второй способ хотя и сложнее, но дает более точный результат, поскольку французский инженер всю свою жизнь посвятил изучению этой сферы, в результате чего в его формуле используется гораздо больше параметров, чем в стандартной методике. Однако, мы рассмотрим оба способа.

Дебит нефти

Стандартный расчет

Эта методика основана на следующей формуле:

D = H x V / (Hд – Hст), где

D – это значение дебита скважины;

Н – это высота водного столба;

V – производительность насоса;

Нд – динамический уровень;

Нст – статический уровень.

За показатель статического уровня в данном случае берется расстояние от начального уровня подземных вод до начальных почвенных  слоев, а в качестве динамического уровня используется абсолютная величина, которую определяют с помощью замера уровня воды после её откачивания, используя измерительный инструментарий.

Существует понятие оптимального показателя дебита нефтеносного участка месторождения. Его определяют как для определения общего уровня депрессии конкретной скважины, так и для всего продуктивного  пласта целиком.

Формула расчета среднего уровня депрессии подразумевает значение забойного давления Рзаб = 0. Дебит конкретной скважины, который был рассчитан для оптимального показателя депрессии, и является оптимальным значением этого показателя.

Однако такая формула позволяет рассчитать  оптимальный дебит не на любом месторождении.

Механическое и физическое давление на пласт  может привести к обрушению некоторых частей внутренних стенок ствола. Вследствие этого, потенциальный дебит нередко приходится уменьшать механическим способом, чтобы не нарушать бесперебойность  добычи и сохранить прочность и целостность стенок ствола.

Как видите, стандартная формула является простейшей, в результате чего результат она дает с достаточно существенной погрешностью. Чтобы получить более точный и объективный результат, целесообразно использовать пусть и более сложную, но гораздо более точную формулу Дюпюи, учитывающую большее количество важных параметров конкретного участка.

Источники

  • https://septik.guru/kanalizaciya/chto-takoe-debit-skvazhinyi.html
  • https://VodaSovet.ru/scvazhina/debit-skvazhiny
  • https://WodaKachka.com/skvazhiny/remont-i-ekspluatatsiya/chto-takoe-debit-kak-uvelichit.html
  • https://zen.yandex.ua/media/vodatyt/chto-takoe-debit-vodianoi-skvajiny-i-kak-ego-rasschitat-5ea8ffb02d358a45e1c90d15?feed_exp=ordinary_feed&from=channel&rid=2355326518.538.1590636255650.86813&integration=site_desktop&place=layout&secdata=CLCOvKGcLiABMAJQDw%3D%3D
  • https://allremont59.ru/inzhenerka/vodosnab/debit-skvazhiny-kak-rasschitat.html
  • https://SantehnikPortal.ru/vodosnabzhenie/debit-skvaziny.html
  • https://kanaliza.ru/kolodtsy-i-skvazhiny/vychisljaem-debit-skvazhiny-7-rekomendacij
  • https://neftok.ru/raznoe/debit-nefti.html

[свернуть]