Технический проект сооружений разведочно-эксплуатационной скважины для водоснабжения
3.3 Методика проведения опытных откачек и выбор технических средств для замера уровня и дебита
Опробование скважины состоит из прокачки, пробной и опытной откачек.
Прокачки скважины нужны для очистки ствола от шлама и глинистого раствора. В процессе прокачки замеряют расходы и уровни воды, и количество выносимого песка. Прокачку осуществляют в течение нескольких часов желонкой, эрлифтом или насосами.
Пробную откачку производят в условиях слабой гидрогеологической изученности участка строительства скважин, чтобы определить количество воды, ориентировочный дебит и соответствующее ему понижение воды. Эта откачка осуществляется в течение 1 - 3 смен с одним максимально возможным понижением уровня.
Опытная откачка - один из основных видов работ, по результатам которых оценивают возможность отбора из скважин необходимого количества воды и ее качество.
По результатам опытных откачек определяют:
· Производительность скважины и зависимость дебита от динамического уровня воды.
· Устойчивость дебита или понижение уровня во времени или зависимость из изменения от времени и режима эксплуатации.
· Исходные данные для определения коэффициента фильтрации, радиуса влияния и коэффициента пьезопроводности
· Качество воды
· Связь водоносного горизонта, намечаемого к эксплуатации, с поверхностными водами или другими смежными горизонтами.
· Влияние отбора из скважины на другие близко расположенные водозаборные сооружения и возможную степень взаимодействия между скважинами.
При бурении и откачках в скважинах отбирают пробы, измеряют уровень, температуру и дебит воды. Пробы воды отбирают пробоотборниками, использование которых дает возможность установить химический и газовый состав воды в любой точке скважины.
Пробоотборник ГГП (рис. 3) представляет собой поддон 4 с кольцевым уплотнением 5, имеющий осевой канал, перекрываемый краном 6. Поддон опускается в скважину на мерном тросике 1 на требуемую глубину. Затем с поверхности последовательно сбрасывают корпус 3 и пробку 2, изолирующие воду в приборе от боковой поверхности и верхнего торца. Пробоотборник поднимают на поверхность, поворотом крана вода из прибора сливается, образуя пробу.
Рис. 4. Глубинный пробоотборник ГГП
Для отбора проб воды и растворенного в ней газа используют бесклапанные поршневые пробоотборники ППБ, двух клапанные герметичные пробоотборники ПГ и др. Объем отбираемой пробы составляет 2,5-3 л. Уровень воды в скважине изменяют хлопушками, световыми датчиками, электроуровнемерами. Хлопушка представляет собой корпус с торцовой полостью и ушком, опускаемым в скважину на мерном шнуре. При контакте торца прибора с водой раздается характерный хлопок. Световой датчик имеет корпус, внутри которого размещены лампочка и батарейка, снизу контактирующая с легким полым шариком. В момент достижения датчиком уровня воды шарик всплывает, перемещая батарейку вверх и замыкая ее контакты с лампочкой. Длина мерного шнура в момент появления света укажет уровень воды.
Электроуровнемер (рис.4) представляет собой контактный стержень 2, опускаемый в скважину с помощью гидрогеологической рулетки 4 на одножильном кабеле 3 с мерными метками. В электрическую цепь входят также батарейка 5, лампочка 6 и второй токопровод, соединенный с обсадной колонной 1. При контакте стержня с водой электрическая цепь замыкается. В результате загорается лампочка, а длина кабеля в этот момент показывает положение уровня воды.
Рис.5. Схема работы электроуровнемера
Уровнемеры марок УЭ и ПУ имеют диапазон измерений от 0-50 до 0-500 м при допустимой погрешности от ± 0,2 до ± 0,3 см. Описанные уровнемеры относятся к приборам дискретного действия. Непрерывное измерение уровня воды осуществляется пневматическими, мембранными, поплавковыми, звукометрическими, пружинно-поршневыми уровнемерами.
Заслуживает внимания уровнемер УГ-2М, разработанный в Свердловском горном институте совместно с трестом "Востокбурвод" и используемый для регистрации режима откачки по изменению динамического уровня воды. В комплект уровнемера входят скважинный снаряд, наземный каротажный регистратор для непрерывной записи изменения уровня и лебедка с двухжильным каротажным кабелем. Уровнемер УГ-2М обеспечивает измерение уровня воды в диапазоне 0-100 м при погрешности измерения 0,5 % от верхнего предела. Диаметр скважинного снаряда составляет 50 мм. Температуру воды в скважине измеряют ртутными термометрами, показания которых в момент отсчета мало отличаются от температуры измеряемой жидкости. Существуют также электрические термометры, позволяющие вести непрерывную регистрацию температуры воды в скважине с передачей соответствующей информации на наземный пульт и записью самописцем на диаграмме. Погрешность измерения температуры указанными приборами составляет ± 0,5 °С.
Способы измерения дебита скважины.
Дебит гидрогеологических скважин измеряют следующими способами:
· объемным
· методом водослива
· с помощью водяных счетчиков и диафрагменных расходомеров.
Объемный способ измерения дебита широко распространен и заключается в фиксировании времени t наполнения откачиваемой водой сосуда измеренного объема V. Дебит Q = V/t. Для уменьшения погрешности измерения объем емкости должен быть таким, чтобы при ожидаемом дебите она заполнялась водой не менее чем за 1 мин.
Метод водослива заключается в измерении средней скорости vcp движения откачиваемой воды по желобу и площади поперечного сечения потока F. Дебит Q = vcpF.
Принцип работы водяных счетчиков основан на измерении частоты вращения и крыльчатки, помещенной в трубопровод. Предварительно с помощью объемного метода строят тарировочную кривую вида: Q =?(n).
Принцип работы диафрагменного расходомера основан на измерении перепада давления Ah в потоке воды до и после гидравлического сопротивления (диафрагмы), помещенной в трубопровод. Предварительно строят тарировочную кривую вида: Q = ? (?h ).