Устройство для определения фильтрационных параметров пласта Советский патент 1992 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к гидрогеоло-1 гическим и инженерно-геологическим взысканиям и гидротехнического строительства, в частности к устройствам для опробования водоносных пластов (горизонтов) в скважинах с целью определения их фильтрационных параметров.

Известны устройства для определения фильтрационных параметров пластов, включающие наблюдения за измене- нием уровня воды в сГволе скважины i при пробных откачках, опережающем опробовании, использовании испытателей Пластове

Недостатком таких устройств является невысокая точность определения фильтрационных параметров пластов при больших расходах времени на исследо- с вания.

Известно также устройство для определения фильтрационных параметров пластов, включающее изменение уровня воды в стволе скважины путем налива JQ в нее фиксированного объема воды, наблюдение за процессом его восста- новления и по полученным данным, ис- пользуя известные формулы налива и откачек, определяют фильтрационные 15 характеристики (свойства) вскрытых скважиной горных пород0

Недостатком такого устройства яв- ляется то, что для его выполнения требуется вода и специальные емкости 20 для ее доставки, а также приспособления для налива ее в скважину Кроме того, условия налива оказывают влияние на точность исследований и воспроизводимость результатов, поскольку из25 менение уровня воды в стволе скважины зависит от глубины залегания уровня, диаметра скважины, скорости залива, характеристик процесса стекания жидкости по стенкам скважины и т.п. 30

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения фильтрационных параметров пласта, включающее оголовок с gg герметичным узлом для подсоединения к обсадной или Фильтровой колонне труб и установленным на нем патрубком для- соединения внутренней полости скважины с атмосферой и размещенные 0 на патрубке манометр и вакууметр,датчик уровня воды, соединенный кабелем с самописцем, источник сжатого воздуха и емкость с водой, сепаратора с отводящей трубкой, газо-газового и га- 45 зо-жидкостного эжекторов с приемным и напорным патрубками, диффузорами, причем приемный патрубок газо-газового эжектора герметично и соосно вставлен в верхнюю часть сепаратора, ел диффузор газо-жидкостного эжектора соединен герметично с сепаратором по ( касательной к его корпусу, напорные патрубки эжекторов присоединены к источнику сжатого газа, а приемный пат рубок газо-жидкостного эжектора - к . емкости с водой„

Недостатком известного устройства является инерционность вакуумно-пневматического механизма воздействия на скважину для возмущения уровня воды в ней, что сказывается на точности определения величины фильтрационных параметров пласта „По воспроизведенным для прототипа данным ошибка может достигать 20% и более в зависимости от фильтрацион ных свойств горных пород опробуемого водоносного пласта. Сравнение значений фильтрационных параметров пласта, полученных с помощью предлагаемого устройства и воспроизведенных для прототипа, производилось с данными по ранее проведенным в этих скважинах кустовым откачкам на Егорьевском месторождении фосфоритов в Московской области.

Целью изобретения является повышение точности определения фильтрационных параметров пласта0

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения фильтрационных параметров пласта, содержащее опущенный в скважину датчик уровня, расположенные на поверхности распределитель потока, емкость и соединенный с датчиком уровня регистратор уровня, эжектор в виде подводящего трубопровода, сопла, камеры смешения, диффузора и отводящего трубопровода снабжено расположенным на поверхности центробежным насосом, размещенным в емкости диффузорным приемником рабочего потока с отражателем на выходе, тарельчатым клапаном с уплотнительной прокладкой, сливным патрубком, закрепленным в дне емкости, расположенным над сливным1 патрубком и прикрепленным к стенке емкости цилиндром с крышкой, а также размещенными в цилиндре и шар- нирно соединенными с тарельчатым клапаном штоком и поршнем, при этом1 центробежный насос сообщен через распределитель потока своей напорной частью с подводящим трубопроводом эжектора и подпоршневой полостью с нижней частью емкости, нижняя часть диффузорного приемника потока соединена с отводящим трубопроводом, сливной патрубок сообщен со скважиной, а эжектор установлен в скважине0

На чертеже представлено предлагаемое устройство для определения фильтрационных параметров пласта, общий вид.

Устройство включает центробежный насос 1, установленный на поверхности

рядом со скважиной 2, опущенный в скважину 2 экекторный водоподъемник, J состоящий из подводящего трубопровода) 3, сопла 4, камеры смешения 5, диффу-| зора 6 и отводящего трубопровода 7, емкости 8. установленной над скважиной с закрепленным в ее дне сливным патрубком 9 и размещенным в ней диф- фузорным приемником рабочего потока 10, который соединен муфтой 11 с отводящим трубопроводом 7 и снабжен отражателем на выходе 12, прикрепленным к стенке емкости 8 с помощью t,r.r кронштейна 13 цилиндром 1 с крышкой 15, а также размещенными в цилиндре поршнем 16 и штоком 17, шарнирно прикрепленным к штоку 17 тарельчатым клапаном 18 с резиновой прокладкой 19, трубопровод 20, соединяющий нижнюю часть емкости 8 с приемной частью центробежного насоса 1, напорный трубопровод 21 с распределителем пото- ка 22, соединяющий через угольник 23

подводящим трубопроводом 3.

Вода, от10

15

20

качиваемая из емкости 8, над напором подается к соплу kt а оттуда вместе с эжектируемой водой из скважины 2 поступает в камеру смешения 5, диффу- ор 6, отводящий трубопровод 7, диф- фузорный приемник рабочего потока 10, а затем из-под отражателя 12 в емкость 8„ При этом уровень воды 28 в емкости 8 начинает быстро подниматься. При достижении уровнем воды 28 нижних кромок отражателя 12 центробежный насос выключается о К этому моменту из-за изъятия воды из скважины 2 статический уровень воды 32 резко снизится до положения 33 и начнется процесс его восстановления,, Окончанием восстановления уровня считается момент времени,когда уровень воды 33 в скважине не достигнет до статического 32 на величину,составляющую ме- нее 5% от величины его изменения0 После восстановления уровня воды

и муфту 2 с подводящим трубопроводом 25 д скважине 2, связанное с изъятием ее

J ) | r

782886

подводящим трубопроводом 3.

Вода, от10

15

20

качиваемая из емкости 8, над напором подается к соплу kt а оттуда вместе с эжектируемой водой из скважины 2 поступает в камеру смешения 5, диффу- ор 6, отводящий трубопровод 7, диф- фузорный приемник рабочего потока 10, а затем из-под отражателя 12 в емкость 8„ При этом уровень воды 28 в емкости 8 начинает быстро подниматься. При достижении уровнем воды 28 нижних кромок отражателя 12 центробежный насос выключается о К этому моменту из-за изъятия воды из скважины 2 статический уровень воды 32 резко снизится до положения 33 и начнется процесс его восстановления,, Окончанием восстановления уровня считается момент времени,когда уровень воды 33 в скважине не достигнет до статического 32 на величину,составляющую ме- нее 5% от величины его изменения0 После восстановления уровня воды

25 д скважине 2, связанное с изъятием ее

Использование: в гидрогеологических и инженерно-геологических изыс каниях Сущность изобретения: устройство содержит орущенн. , в скважину датчик уровня, расположенные на поверхности распределитель потока, емкость и соединенный с датчиком уровня регистратор уровня, эжектор в виде подводящего трубопровода, сопла, камеры смешения, диффузора и отводящего трубопровода, рвсположенный на поверхности центробежный насос, размещенные в емкости диффузорный приемник ра бочего потока с отражателем на выходе, тарельчатый клапан с уплотнительной прокладкой, сливной патрубок, закрепленный в дне емкости, расположенный над сливным патрубком и прикрепленный к стенке емкости цилиндр с крышкой, а также размещенные в цилиндре и шар- нирно соединенные с тарельчатым клапаном шток и поршень, при этом центробежный насос сообщен через распределитель потока своей напорной частью с подводящим трубопроводом эжектопа и подпоршневой полостью цилиндра, а приемной частью с нижней частью емкости, нижняя часть диффузорного приемника потока соединена с отводящим трубопроводом, сливной патрубок сообщен со скважиной, а эжектор уста новлен в скважине. 1 ил„ ю 00 00

3, трубопровод 25, соединяющий распре делитель потока 22 с подпоршневой полостью 26 цилиндра 1, рукав 27, отводящий из емкости 8 воду 28 через сливной патрубок 9 в скважину 2, датчик 29 уровня воды,размещенный в скважине, прибор 30, регистрирующий положение и изменения уровня воды в скважине 2, кабель 31, соединяющий датчик 29 с прибором 30 о

Устройство работает следующим обра зом„

В подготовленную для опробования скважину 2 о пускают на кабеле 31 датчик 29 уровня воды на глубину на 1-2 м больше, чем величина возможного возмущения уровня,и соединяют датчик 29 посредством кабеля 31 с вторичным прибором 30 для регистрации положения и изменения уровня воды в скважине 2„ Затем в скважину 2 примерно на эту же глубину опускают эжекторный водоподъемник () и монтируют на устье емкость 8 со всеми трубопроводами, эжекторными узлами и кранами (9-27), а также центробежный насос 10 После этого распределителем потока 22 перекрывают напорный трубопровод 21 (позиция а), в емкость 8 наливают небольшое количество воды и с помощью распределителя потока 22 сообщают (позиция б) напорную часть центробежного насоса 1 через напорный трубо провод 21, угольник 23 и муфту 2k j:

некоторого количества из скважины, производят обратное действие, т,е„ заливают эту воду из емкости 8 в скважину 2 о Для этого распределителем потока 22 сообщают напорный трубопровод 21 с трубопроводом 25 (позиция в) и включают центробежный насос 1„ В результате этого,вода из емкости 8 через насос 1 под напором поступает

в подпоршневую полость 26 цилиндра 1, поршень 16 сдвигается вверх до упора с крышкой 15, тарельчатый клапан 18 мгновенно разуплотняет сливной патрубок 9 и вода 28 через этот патрубок

и рукав 27 поступает в скважину 2„ Когда уровень воды 28 в емкости 8 снизится до верхних кромок сливного патрубка 9 выключаются центробежный насос 1 и с помощью датчика 29 уровня на приборе 30 регистрируют процесс восстановления уровня 3 воды в скважине 2 до статического 32. Такая схема позволяет резко увеличить скорость налива воды в скважину в сравнении с

обычным самотечным отводом ее из бака,

, «V . . . Л

После проведения эксперимента, вначале демонтируется емкость 8 со всеми трубопроводами, эжекторными узлами и кранами (9-27), отсоединяется центробежный насос 1, а затем из скважины 2 извлекается эжекторный водоподъемник (3-7) и на кабеле 31 датчик 29 уровня воды

Величина козфЛициента фильтрации или водопроводимости рассчитывается по существующим гидродинамическим зависимостям (формулам) для опытных на- ливов или откачек по данным кривых восстановления уровня воды в скважинах, полученных после его возмущения предлагаемым устройством., Для расчетов используются средние арифметичес- кие значения, полученные при понижении и повышении уровня,, ( Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность определения фильтрационных парамет- ров водоносных пластов (горизонтов) за счет практически мгновенного изменения уровня воды в скважине путем быстрого изъятия из скважины, либо последующего сброса в нее строго ли- митированных (дискретных) объемов водыо Данные условия наиболее полно соответствуют расчетным зависимостям, полученным при решении математической задачи описывающей данный природ- ный процесс. ,

Сопоставление результатов определения с помощью предлагаемого устройства и воспроизведенных данных для прототипа с наиболее достоверными ре- зультатами, полученными по кустовой откачке, проведены по ряду скважин на Егорьевском месторождении фосфоритов в Московской областис При этом, ошибка в определении величины коэффи- циента водопроводимости составляет соответственно для предлагаемого устройства 6,5-11,2, а для прототипа 11,5-21%. Таким образом использование предлагаемого устройства позволит по- высить точность определяемых параметров на 5-10% за счет наиболее точного соответствия условий постановки и решения математической задачи, описывающей данный процесс Кроме того,

использование предлагаемого устройства улучшает условия эксплуатации, так как устройство компактно и мобильно, не загрязняет окружающую среду,,

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства для определения фильтрационных параметров пласта на 00 опробований составит свыше 100 тысс руб0

Формула изобретения Устройство для определения фильтрационных параметров пласта, содержащее опущенный в скважину датчик уровня, расположенные на поверхности распределитель потока, емкость и- соединенный с. датчиком уровня регистратор, уровня, эжектор в виде подводящего . трубопровода, сопла, камеры смешения, диффузора и отводящего трубопровода, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено расположенным на поверхности центробежным насосом, размещенным в емкости диффузорным приемником рабочего потока с отражателем на выходе, тарельчатым клапаном с уплотнительной прокладкой, сливным патрубком,.закреплен- ((«ым в дне емкости, расположенным над сливным патрубком и прикрепленным к стенке емкости цилиндром с крышкой, а также размещенными в цилиндре и шарнирно соединенными с тарельчатым клапаном штоком и поршнем, при этом , центробежный насос сообщен через pac-j пределитель потока своей напорной частью с подводящим трубопроводом эжектора и подпоршневой полостью цилиндра, а приемной частью - с нижней частью емкости, нижняя часть диффузор- ного приемника потока соединена с от водящим трубопроводом, сливной натру бок сообщен со скважиной, а эжектор установлен в скважине„

16 IS 12

,8 22ппа..2522™ &г5„ / 90 OfcT L /21 Z.o

25 23

22 поз. &

/

V20