Способ определения динамического уровня жидкости в скважине Советский патент 1989 года по МПК E21B47/04 

10

15

31456550

убедиться , что в межтрубном пространстве 7 устаноиился статический уровень жидкости. Если в течение данного времени показания весового измерителя постоянны, то это означает, что статический .уровень в скважине стабилизирован. Это будет первое взвешивание, которое обозначим G,, т.е. взвешивание напорного трубопровода с насосом при статическом уровне жидкости в скважине.

После этого необходимо произвести заполнение межтрубного пространства 7 жидкостью, для чего в штуцер 8 манометра 91на напорном трубопроводе 1 посредством тройника 40 подсоединяется расходная линия, состоящая из счетчика-расходомера 11, электромагнитного вентиля 12 и датчика 13 уров-20 ня заполнения, который устанавливается на обсадной трубе 14 скважины. Затем производится включение электромагнитного вентиля 12 и одновременно счетчика-расходомера 11. При заполне- 25 НИИ межтрубного пространства 7 скважины посредством датчика уровня происходит одновременное их выключение. При этом снимается второе показание с весового измерителя, т.е. ние напорного трубопровода с насосом при полностью заполненной скважине G,,, и со счетчика-расходомера - расход залитой жидкости в межтрубное пространство Q.

После включения электродвигателя насоса и установления динамического уровня жидкости в скважине (характеризуется стабильным установившимся показанием весового измерителя 3) ПРОИЗВОДЯТ третье взвешивание напорного трубопровода GJ. Дпя определения уровней жидкости в скважине необходимо измерить внутренний диаметр обсадной трубы do5 скважины.

Определение статического уровня жидкости в скважине основано на законе Архимеда F Vpg, но, так как разность весов G,- G,j F Vpg,

тт G 4 - G-i

V

tr

объем вытесненной жидкости напорным трубопроводом с навешенной на него арматурой до статического уровня. Количество залитой воды в скважину от статического уровня и объем напорного трубопровода с-повешенной на нем арматурой (силовой кабель,.хо- . муты, муфты) в сумме должны быть равны объему обсадной трубы скважины, имеем

с

Q + V

Ст

(2)

Так как V

ск

.H

4 ст

V определяется по уравнению (1), а Q - величина измеренная,то после подстановки их значений в уравнение (2) и несложных преобразований имеем уравнение для определения статического уровня жидкости в скважине

Е9ЛЯ+(С, - Ga)

Динамический уровень жидкости в скважине определяется по разности весов при динамическом уровне G и при

взвёшива- 30 остью заполненной жидкостью скважине G.:

Н.

(3)

G, - G,,

Удиир

g

(4)

35

АИМ объем вытесненной жидкости при динамическом уровне.

V

40

где

Лий Н

Лим ср

(5)

Дни

Чр

45

динамический уровень жидкости в скважине; средний диаметр напорного трубопровода с учетом навешенной на него арматуры, определяемый из выражения

V.

ст ср сгПодставив в вьфажение (4.) А« уравнения (5), S

(6)

ст

pg

(1)

(6) и VpT- - из (1) и лроведя преобраер

значе- - из

зование, получим

(G3 - G-2)HcT (

р - плотность жидкостиj

выталкивающая сила жидкости ц

F V

- объем вытесненной телом

жидкостиJ

g - ускорение свободного падения ;

V

tr

объем вытесненной жидкости напорным трубопроводом с навешенной на него арматурой до статического уровня. Количество залитой воды в скважину от статического уровня и объем напорного трубопровода с-повешенной на нем арматурой (силовой кабель,.хо- . муты, муфты) в сумме должны быть равны объему обсадной трубы скважины, имеем

с

Q + V

Ст

(2)

Так как V

ск

.H

4 ст

V опреде Е9ЛЯ+(С, - Ga)

Н.

(3)

G, - G,,

Удиир

g

(4)

АИМ объем вытесненной жидкости при динамическом уровне.

V

0

где

Лий Н

Лим ср

(5)

Дни

Чр

5

динамический уровень жидкости в скважине; средний диаметр напорного трубопровода с учетом навешенной на него арматуры, определяемый из выражения

V.

ст ср сгПодставив в вьфажение (4.) А« уравнения (5), S

(6)

(6) и VpT- - из (1) и лроведя преобраер

значе- - из

ц

зование, получим

(G3 - G-2)HcT (

Н

Аим

Обозначив

Н

GJ - Gi

G,G; Р

Н

п.

АНН

ст

(7)

получим (8)

Пример. Опробование способа, проводят на водоподъемных скважинах. Глубина скважины 73 м, диаметр обсадной трубы 150 мм (0,15 м), наружный диаметр напорного трубопровода 80 мм (0,08 м). В скважине установлен погружной насос ЭЦВ 6-16-110.

Все измерения по предлагаемому способу производят в следующей после- ю ЭРСУ-ЗК, от которого подается довательности. Подготовительные one- питание на датчик 13 уровня. Жид- рации. Установка грузоподъемного уст- кость от приемника - водонапорной ройства (кран грузоподъемностью башни (не показана) через штуцер 8, 30 кН). На крюк подъемного устрой- тройник 10, счетчик-расходомер 11 ства 4 крана навешивается весовой из- is (СТВ-12), электромагнитный вентиль

кабель силовой и др.), в воздухе вы ше статического уровня и остальной ег9 части с насосом, находящимся в воде ниже данного уровня.

Заполнение скважины жидкостью. Заполнение происходит после включения электромагнитного вентиля 12 через регулятор сигнализатор уров20

35

меритель 3 (динамометр ДП-50). При помощи троса (. фМ мм) напорный трубопровод 1 присоединяется к весовому измерителю 3. Рассоединяются фланцы 5 и 6. Из штуцера 8 вывинчивается манометр 9 и на его место устанавли- йается тройник 10, к которому подсоединяется манометр 9. К тройнику 10 подсоединяется счетчик-расходомер 11 (турбинный счетчик воды СТВ-15). На фланце 5 устанавливается датчик 13 уровня регулятора сигнализатора уровня ЭРСУ-ЗМ. К счетчику-расходомеру 11, посредством шланга подсоединяется электромагнитный вентиль 12 (ЕСПА-12) 30 шланг от которого идет в межтрубное пространство скважины. В электрическую цепь ЭРСУ-ЗМ подсоединяется датчик уровня и электромагнитный вентиль ЕСПА-12.

Производится подъем напорного трубопровода 1 с насосом 2 на расстояние 2-3 см между фланцами 5 и 6. Первое взвешивание. Взвешивание напорного трубопровода с насосом производится при установившемся статическом уровне жидкости в скважине, который определяется следующим образом. После поднятия напорн-ого трубопровода с на- сосом на расстояние 2-3 см между фланцами снимается показание с весового измерителя и устанавливается за ним наблюдение. Если в течение 10- 15 мин показание весового измерителя одно и то же, то это означает, что в скважине установился статический уровень. Это показание и является первым взвешиванием напорного трубо- пройода с насосом при статическом уровне жидкости в скважине, которое 55 обозначаем Ср, . ср, 7834Н. BecCf, состоит из веса части заполненного жидкостью напорного трубопровода с навешенной на него арматурой (муфты.

12 (ЕСПА-12) подается в обсадную трубу 14 скважины. При достижении жидкостью датчика 13 уровня произой дет отключение электромагнитного вентиля 12 через ЭРСУ-ЗМ. Затем сни маются показания со счетчика-расход мера 11, т.е. определяется расход залитой жидкости в скважину на ее заполнение от статического уровняJ 25 Q 0,372 м.

Второе взвешивание. После отключения электромагнитного вентиля 12 снимается показание с весового изме рителя 3. Эта величина равна Ф. 6529 Н.

Вес Pj состоит из веса части заполненного жидкостью напорного трубопровода с арматурой в воздухе выше плоскости фланца 6 и остальной его части с насосом, находящемся в жидкости ниже плоскости фланца 6.

Третье взвешивание. Взвешивание производится при установившемся динамическом уровне жидкости в скважине.

Для установления динамического уровня жидкости в скважине производится включение электродвигателя насоса и ведется наблюдение за показа- 45 кием весового измерителя 3. Если показание весового измерителя в течение 10-15 мин постоянно, то это свидетельствует об установившемся в скважине динамическом уровне. В данном случае эта величина равна

40

50

РЗ 9897 Н.

По полученным измерениям производится определение статического по формуле (3) и динамического по форму ле (7) уровней жидкости в скважине: Н 28,450 м, НАИН 69,199 м.

ЭРСУ-ЗК, от которого подается питание на датчик 13 уровня. Жид- кость от приемника - водонапорной башни (не показана) через штуцер 8, тройник 10, счетчик-расходомер 11 (СТВ-12), электромагнитный вентиль

кабель силовой и др.), в воздухе выше статического уровня и остальной ег9 части с насосом, находящимся в воде ниже данного уровня.

Заполнение скважины жидкостью. Заполнение происходит после включения электромагнитного вентиля 12 через регулятор сигнализатор уров

12 (ЕСПА-12) подается в обсадную трубу 14 скважины. При достижении жидкостью датчика 13 уровня произойдет отключение электромагнитного вентиля 12 через ЭРСУ-ЗМ. Затем снимаются показания со счетчика-расходомера 11, т.е. определяется расход залитой жидкости в скважину на ее заполнение от статического уровняJ Q 0,372 м.

Второе взвешивание. После отключения электромагнитного вентиля 12 снимается показание с весового измерителя 3. Эта величина равна Ф. 6529 Н.

Вес Pj состоит из веса части заполненного жидкостью напорного трубопровода с арматурой в воздухе выше плоскости фланца 6 и остальной его части с насосом, находящемся в жидкости ниже плоскости фланца 6.

Третье взвешивание. Взвешивание производится при установившемся динамическом уровне жидкости в скважине.

Для установления динамического уровня жидкости в скважине производится включение электродвигателя насоса и ведется наблюдение за показа- кием весового измерителя 3. Если показание весового измерителя в течение 10-15 мин постоянно, то это свидетельствует об установившемся в скважине динамическом уровне. В данном случае эта величина равна

РЗ 9897 Н.

По полученным измерениям производится определение статического по формуле (3) и динамического по формуле (7) уровней жидкости в скважине: Н 28,450 м, НАИН 69,199 м.

7 1456550 нализ формул (3) и (7) показывачаре ко ме из ро эл из пр ра то

ет, что точность величин Н

СТ

и Н

АМН

зависит от точности измерения величин Q, Р, , 9 и Ф, . Отсюда следует что определение .статического Н и динамического Н уровней жидкости в скважине по предлагаемому способу может быть произведено с заранее заданной точностью. Например, если величины ф, , 9j и , определить с точностью до 1 кг, что не составляет больших сложностей, Q - до 0,1 м, то точность определения статического Нр и динамического Нд„ц уровней жидкости в скважине, произведенных по формулам (3) и (7), составит не- более 0,005 м.

Такой точности данных величин (Нр и Ндщ) получить по известному способу нельзя из-за измерения статического уровня жидкости в скважине с помощью электроуровиемёра, например электроуровнемера ЭВ-Ш.

Основной причиной низкой точности статического уровня с помощью электроуровнемера (других технических средств не имеется) является то, что при опускании гр-уза с электроконтактом (датчиком) при помощи каната, (провода) нельая установить сколько раз произойдет наматьшание каната (провода) вокруг напорного трубопровода. Следовательно нельзя уста8

чается большая погрешность при измерении длины самого каната (длина которого достигает 200 м), При измерении Такой длины каната точность измерения составит десятки сантиметров (по технической характеристике электроуровнемера ЭВ-1м, точность измерения±0,2 м), кроме того, .в процессе работы на канате возникают различные перегибы и закрутки каната (провода), которые ведут к снижению точности измерения.

Формула изобретения

Способ определения динамического уровня, жидкости в скважине, оборудо- ванной погружным, насосом с напорным трубопроводом, включающий определение статического уровня, измерение веса напорного трубопровода t погружным насосом до и после пуска его в работу, определение разности весов, по которой опреде:7яют динамический уровень с учетом глубины статического уровня, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения, заполняют скважину жидкостью и производят взвешивание напорного трубопровода с насосом, измеряют расход жидкости и внутренний диаметр обсадной трубы, а статический

.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для диагностирования условий работы обо-« рудования водоподъемных скважин. Цель - повышение точности определения уровня жидкости (ЗОК) в скважине, оборудованной погруженным- насосом с 1 Изобретение относится к измерительной технике, преимущественно к измерению уровней жидкости в скважинах, оборудованных устройствами для подъема жидкости, и может быть использовано для диагностирования ус- .ловий работы оборудования скважины, в частности водоподъемных скважин. Целью изобретения является повышение точности, определения уровня жидкости в скважине. На чертеже представлена схема устройства, поясняющая способ изме- напорным трубопроводом (ТИ). Для этого сначала определяют статический УЖ в скважине и производят измерение веса напорного ТП с погруженным насосом при установившемся статическом УЖ. Затем скважину заполняют жидкостью, производят взвешивание напорного ТП с насосом и.измеряют расход жидкости и внутренний диаметр обсадной трубы. По разности весов напорного ТП с насосом при статическом УЖ и заполненной жидкостью скважине, измеренному расходу жидкости для заполнения скважины и внутреннему диаметру обсадной трубы определяют статический УЖ. Затем пускают погружной насос в работу и измеряют вес напорного ТП с насосом в установившемся динамическом режиме. Определяют разность весов до и после пуска насоса в работу и по ней с учетом глубины статического УЖ определяют динамический УЖ в скважине. 1 ил. рения уровня жидкости в скважине, общий вид. Сначала необходш о надежно соединить напорный трубопровод. 1 с насосом 2 через весо вой измеритель. 3 с подъемным устройством ,4 (соединение не показано), Затем после рассоединения фланцев 5 и 6 производится подъем напорного трубопровода на высоту 2-3 см. В этом положении снимается показание весового измерителя 3, после чего необходимо выждать 10-15 мин для того, чтобы 4 СД О5 сд

новить, с какой точностью произведе-35 уровень определяют по разности весов

но измерение статического уровня. Здесь точность измерения может достигать даже нескольких метров.

Второй причиной низкой точности измерения Н является то, что полу-

напорного трубопровода с насосом при статическом уровне и заполненной жидкостью скважине, измеренному расходу жидкости для заполнения скважины и внутреннему диаметру обсадной трубы.