Способ определения давления подземных вод

(5 Е 21 НИЯ тносится к геофизичем и предназначено для ких систем при контроных вод в инфильтрациЦель - повышение я за счет уменьшения оставляющей измеряесоб определения давлеследовательский инженернойГОСУДАРСТВЕННЫЛ КОМИТЕТпО иэОБРетениям и ОткРытияПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССЯ 360462, кл. Е 21 В 47/12, 1969.(54) СПОСОБ ОПРЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД (57) Изобретение о ским исследования геогидродинамичес ле режимов подзем онных скважинах точности измерени гидростатической с мой величины, Спо ЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ16134490 РЕД = ЬпахР 9 ния подземных вод осущес 1 вляют тем, что вскрывают водоносный горизонт буровой скважиной 1, оборудованной колонной труб 2 с фильтром 3, над которым устанавливают датчик 4 давления, выше ко 1 орого устанавливают водонепроницаемое перекрытие 5, проводят гидрогеологическое исследование и определяют при этом минимальный и максимальный пьезометрический уровни подземных вод над фильтром 3 скважины 1. Датчик 4 давления и водонепроницаемое Изобретение относится к геофизическим исследованиям и может быть использовано в геогидродинамических системах для контроля за режимом подземных вод в инфильтрационных скважинах,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения гидро- статической составляющей измеряемой величины,На чертеже изображена схема реализации способа определения подземных вод,На чертеже обозначены буровая скважина 1, оборудованная колонной труб 2 с фильтром.3, над которым измеряют давление установленным датчиком 4 давления, выше которого устанавливают водонепроницаемое перекрытие 5, Проводят гидрогеологическое исследование и определяют при этом минимальный и максимальный пьезометрические уровни подземных вод над фильтром 3 скважины 1. Датчик 4 давления и водонепроницаемое перекрытие 5 устанавливают ниже минимального пьезометрического уровня подземных вод, причем давление подземных вод определяют с учетом минимального и максимального пьезометрического уровня подземных вод,Способ реализуют следующим образом.Скважину 1 бурят до заданной отметки и оборудуют колонной труб 2 с фильтром 3, устанавливаемым на забое скважины 1. Выше фильтра 3 затрубное пространство скважины 1 тампонируют слабопроницаемым материалом, после чего производят выдержку скважины, необходимую для восстановления уровня подземных вод. По результатам предварительных гидрогеологических исследований определяют минимальный йюп и максимальный Ьпах уровни подземных вод.Предел измерения Р шкалы датчика 4 давления, т.е, давления подземных вод, выперекрытие 5 устанавливают ниже минимального пьезометрического уровня подземных вод, определение давления подземных вод ведут с учетом минимального и максимального пьезометрического уровня подземных вод, а предел измерения датчика 4 давления выбирают равным разности между максимальным и минимальным пьезометрическими уровнями подземных вод. 1 ил,раженное в единицах высоты водяного столба, выбирают из условияР =. (Ьвах - Ьщп)Рц,где Р - плотность воды;5 д - ускорение силы тяжести.С целью повышения точности измерений и воэможности использования высокочувствительного датчика давления, датчик 4устанавливают выше фильтра 3 на отметке 10 где Ед - высота установки датчика давления 15 от верхней отметки фильтра скважины.Выше датчика 4 давления в колоннетруб создают водонепроницаемое перекрытие 5 на отметке, учитывая соотношенияд перМп20 где Епр - превышение водонепроницаемого перекрытия над фильтром скважины,Таким образом, давление подземныхвод, выраженное в единицах высоты водяного столба над верхней отметкой фильтра 25 3, определяют иэ выражения Н =2 Д+РР 9где Н - давление подземных вод, выражен ное в единицах высоты водяного столба;Р - гидростатическое давление, измеренное датчиком давления,П р и м е р. Как известно, погрешностьизмерения уровня подземных вод, обуслов ленная инерционностью открытой пьезометрической скважины, оценивают по формуле вч-кГ40 где Л Нс - ошибка измерения напора подземных вод. обусловленная инерционностью скважины;16111490 вс - площадь свободного поперечного сечения скважины;Ч - скорость изменения давления (напора) подзем н ы х вод;К - коэффициент фильтрации породы;- длина фильтра,Присо,=10 м, Ч =10 м/сут, К=10 м/сут и 1 = 1 м, ошибка измерения напора подземных вод. обусловленная инерционностью скважины, составляет Ьн=- - 10 м, 10 1 25 30 35 40 Составитель В.СалащенкоРедактор М.Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун Заказ 3493 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 что существенно больше допустимой метрологической погрешности измерения уровня воды в скважине,Действительная инерционность измерительной системы еще больше, посольку водообмен между породой и скважиной осуществляется через фильтр, расположенный в нижней части скважины. Поэтому при изменении уровня в движение приводится практически вся масса воды в скважине, а этот процесс обладает собственной системы, но не находит своего отражения в известных расчетных зависимостях,В рассматриваемом примере датчиком давления является сама скважина (оборудованная колонной труб с фильтром, расположенным в заданном интервале глубин), большая инерционность которой обусловпена значительным удельным водообменом между внутренним объемом скважины и горной породой, равным 10 л на 1 м изменения напора подземных вод. Установка датчика гидростатического давления или плавающего пьезографа в скважину, оборудованную открытой колонной труб, не изменяет ее чувствительности и инерционности, Если в колонне труб выше датчика давления, но ниже уровня воды создать водо н е и ран ицаемое перекрытие, то чувствительность системы скважина-датчик давления определяется чувствительностью только датчика давления,Примем, что чувствительным элементом датчика давления является сильфон с эффектной площадью Рфф. = 4,0 см, ход2 45 5 10 15 20 которого под действием перепада давления2О, кгlсм составляет - 0,3 мм,Тогда изменение напора подземных вод на 1 м вод, ст. вызывает изменение обьема сильфона (а стало быть обьема воды в скважине под водонепроницаемым перекрытием) примерно на 0,12 мл, т.е, почти на 5 порядков меньше, чем в открытой скважине,устройство позволяет измерить гидро- статическое давление от О до 100 кПа и при этом его чувствительность составляет 3-4 см вод.ст. на 1 Гц, а точность измерений не уступает точности показаний уровнзмеров других известных конструкций,Использование в качестве чувствительнсго элемента менее жесгкого силь фона позволяет повысить чувствительносгь устройства, а следовательно и точность измерения давления подземных вод.Таким образом, данное техническое решение позволяет существенно снизить инерционность измерительной системы, использовать высокочувствительные датчики давления и тем самым повысить точность измерений. формула изобретения Способ определения давления подземных аод, содержащий вскрытие водоносного горизонта буровой скважиной, оборудованной колонной труб с фильтром, над которым измеряют давление установленным датчиком давления, выше которого устанавливают водонепроницаемое перекрытие и проводят гидрогеологические исследования,отл ича ю щи й с ятем. что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения гидростатической составляющей измеряемой величины, определяют минимальный и максимальный пьезометрические уровни подземных вод над фильтром скважины, датчик давления и водонепроницаемое перекрытие устанавливают ниже минимального пьезометрического уровня подземных вод, причем давление подземных вод определяют с учетом минимального и максимального пьезометрических уровней подземных вод.