Способ определения динамического уровня жидкости в скважине

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (П(5 ц 4 Е 21 В 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСА ЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ У 5учно-исследовательский институт мони ремонта машин и новодческих и птиВ,В.ВойтеховскийН.Жуков88. 8)идетельство СССРВ 47/04, 1980.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГУРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ(57) .Изобретение относится к измерительной технике и предназначено длядиагностирования условий работы оборудования водоподъемных скважин,Цель - повышение точности определения уровня жидкости (УЖ) в скважине,оборудованной погруженным насосом с бретенией технике осится к измери" тел ественно измерению уровней жидкости в скважинах, оборудованных устройствами для подъема жидкости, и может быть использовано для диагностирования у ловий работы оборудования скважины, в частности водоподъемных скважин.Целью изобретения является повышение точности. определения уровня жидкости в скважине.На чертеже представлена с устройства, поясняющая спосо хемаб изме(2.1) 420075/22-0(71) Всесоюзный нский и технологичтажа, эксплуатацииоборудования живоцеводческих ферм(56) Авторское свФ 1024587, кл. Е напорным трубопроводом (ТП). Дляэтого сначала определяют статическийУЖ в скважине и производят измерениевеса напорного ТП с погруженным насосом при установившемся статическомУЖ. Затем скважину заполняют жидкостью, производят взвешивание напорногоТП с насосом и,измеряют расход жидкости и внутренний диаметр обсаднойтрубы. По разности весов напорногоТП с насосом при статическом УЖ и за"полненной жидкостью скважине, измеренному расходу жидкости для заполнения скважины и внутреннему диаметру обсадной трубы определяют статический УЖ. Затем пускают погружнойнасос в работу и измеряют вес напорного ТП с насосом в установившемсядинамическом режиме. Определяют разность весов до и после пуска насосав работу и по ней с учетом глубиныстатического УЖ определяют динамический УЖ в скважине. 1 ил. рения уровня жидкости в скважине, общий вид.Сначала необходимо надежно соединить напорный трубопровод, 1 с насосом 2 через весовой 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, чтобыубедиться, что в межтрубном пространстве 7 установился статическийуровень жидкости. Если в течениеданного времени показания весовогоизмерителя постоянны, то это означает, что статический, уровень вскважине стабилизирован. Это будетпервое взвешивание, которое обозначим С, т.е. взвешивание напорного 10трубопровода с насосом при статическом уровне жидкости в скважине,После этого необходимо произвестизаполнение межтрубного пространства7 жидкостью, для чего в штуцер 8 манометра 9 на напорном трубопроводе 1посредством тройника 10 подсоединяется расходная линия, состоящая изсчетчика-расходомера 11, электромагнитного вентиля 12 и датчика 13 уровня заполнения, который устанавливается на обсадной трубе 14 скважины,Затем производится включение электромагнитного вентиля 12 и одновременно.счетчика-расходомера 11. При заполнении межтрубного пространства 7 скважины посредством датчика уровня происходит одновременное их выключение.При этом снимается второе показаниес весового измерителя, т.е. взвешива- ЭОние напорного трубопровода с насосомпри полностью заполненной скважинеС , и со счетчика-расходомера - расход залитой жидкости в межтрубноепространство Я. 35После включения электродвигателянасоса и установления динамическогоуровня жидкости в скважине (характеризуется стабильным установившимсяпоказанием весового измерителя 3) 40прризводят третье взвешивание напорного трубопровода С. Для определенияуровней жидкости в скважине необходимо измерить внутренний диаметр обсадной трубы Й скважины. 45Определение статического уровня жидкости в скважине основано на законе Архимеда Р = Чр, но, так как разность весов С, - С 2 = Р = ЧЬ,50С 4 - СаЧст рд фгде- плотность жидкости; Р - выталкивающая сила жидкости Ч - объем вытесненной теломжидкости,я - ускорение свободного падения;Ч - объем вытесненной жидкости Стнапорным 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,.хомуты, муфты) в сумме должны быть равны объему обсадной трубы скважины, имеем(4) где Ч - объем вытесненной жидкости при динамическом уровне.(5) Аидиср ф где Н щ - динамический уровень жидкости в скважине;Яср - средний диаметр напорноготрубопровода с учетом навешенной на него арматуры, определяемый из выражения(7) С - С 2Обозначив - в в " через и, получимС - С 2Н=пН (8) Ч = Ц + ЧфрД 2Так как Ч= в "- Н , Ч, определяется по уравнению (1), а Я - величина измеренная,то после подстановки их значений в уравнение (2) и несложных преобразований имеем уравнение для определения статического уровня жидкости в скважине40 Р 9 +(С - С 2)1Н (3)ст ИД 2сДинамический уровень жидкости в скважине определяется по разности ве- сов при динамическим уровне С и при полностью заполненной жидкостью скважине СР = 9897 НПо полученным измерениям производится определение статического по формуле (3) и динамического по формуле (7) уровней жидкости в скважине:Н = 28,450 м,5 14565П р и м е р. 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 довательности. Подготовительные опе рации. Установка грузоподъемного устройства (кран грузоподъемностью 30 кН), На крюк подъемного устройства 4 крана навешивается весовой из Б меритель 3 (динамометр ДП). При помощи троса ( ф 17 мм) напорный трубопровод 1 присоединяется к весовому измерителю 3. Рассоединяются фланцы 5 и 6. Из штуцера 8 вывинчивается 20 манометр 9 и на его место устанавливается тройник 10, к которому подсоединяется манометр 9. К тройнику 10 подсоединяется счетчик-расходомер 11 (турбинный счетчик воды СТВ). На 25 фланце 5 устанавливается датчик 13 уровня регулятора сигнализатора уровня ЭРСУ-ЗМ. К счетчику-расходомеру 11, посредством шланга подсоединяется электромагнитный вентиль 12 (ЕСПА) 30 шланг от которого идет в межтрубное пространство скважины. В электрическую цепь ЭРСУ-ЗМ подсоединяется датчик уровня и электромагнитный вентиль ЕСПА. 35Производится подъем напорного трубопровода 1 с насосом 2 на расстояние 2-3 см между фланцами 5 и 6. Первое взвешивание. Взвешивание напорного трубопровода с насосом пронзво дится при установившемся статическом уровне жидкости в скважине, который определяется следующим образом. После поднятия напорного трубопровода с насосом на расстояние 2-3 см между 4 б фланцами снимается показание с весового измерителя и устанавливается эа ним наблюдение. Если в течение 10- 15 мин показание весового измерителя одно и то же, то это означает, что б 0 в скважине установился статический уровень. Это показание и является первым взвешиванием напорного трубопровода с насосом при статическом уровне жидкости в скважине, которое обозначаем (, . ц), = 7834 Н, Вес(, состоит из веса части заполненного жидкостью напорного трубопровода с навешенной на него арматурой (муфты,50 6кабель силовой и др.), в воздухе выЪше статического уровня и остальнойего части с насосом, находящимся вводе ниже данного уровня.Заполнение скважины жидкостью.Заполнение происходит после включения электромагнитного вентиля 12через регулятор сигнализатор уровня ЭРСУ-ЗМ, от которого подаетсяпитание на датчик 13 уровня. Жидкость от приемника - водонапорнойбашни (не показана) через штуцер .8,тройник 10, счетчик-расходомер 11(СТВ), электромагнитный вентиль12 (ЕСПА) подаетсявобсаднуютрубу 14 скважины. При достижениижидкостью датчика 13 уровня произойдет отключение электромагнитноговентиля 12 через ЭРСУ-ЗМ. Затем снимаются показания со счетчика-расходомера 11, т.е. определяется расходзалитой жидкости в скважину на еезаполнение от статического уровня0 = Оэ 372 мзВторое взвешивание. После отключения электромагнитного вентиля 12снимается показание с весового измерителя 3. Эта величина равна Ф6529 Н,Вессостоит из веса части заполненного жидкостью напорного трубопровода с арматурой в воздухе вы-.ше плоскости фланца 6 и остальнойего части с насосом, находящемся вжидкости ниже плоскости фланца 6.Третье взвешивание. Взвешиваниепроизводится при установившемсядинамическом уровне жидкости вскважине.Для установления динамическогоуровня жидкости в скважине производится включение электродвигателя насоса и ведется наблюдение за показанием весового измерителя 3. Если показание весового измерителя в течение 10-15 мин постоянно, то это свидетельствует об установившемся вскважине динамическом уровне. В данном случае эта величина равнаАнализ формул (3) и (7) показывает, что точность величин Н и Н,зависит от точности измерения величин Я, Р, , Р и У . Отсюда следует,что определение, статического Н, идинамического Н уровней жидкостиАиив скважине по предлагаемому способуможет быть произведено с заранее эа"данной точностью. Например, если величины Ф, У и Р определить с точностью до 1 кг, что не составляетбольших сложностей, Я - до 0,1 м,то точность определения статического Н, и динамического Нц уровней 15жидкости в скважине, произведенньгхпо формулам (3) и (7), составит неболее 0,005 м.Такой точности данных величин(Н , и Н ) получить по известномуспособу нельзя из"за измерения статического уровня жидкости в скважинес помощью электроуровнемера, например электроуровнемера ЭВМ.Основной причиной низкой точности25статического уровня с помощью электроуровнемера (других техническихсредств не имеется) является то, чтопри опускании груза с электроконтактом (датчиком) при помощи каната.(провода) нельзя установить сколькораз произойдет наматывание каната(провода) вокруг напорного трубопровода, Следовательно нельзя установить, с какой точностью произведено измерение статического уровня.Здесь точность измерения может достигать даже нескольких метров,Второй причиной низкой точностиизмерения Н является.то, что полу чается большая погрешность прн измерении длины самого каната (длина которого достигает 200 м). При измерении такой длины каната точность измерения составит десятки сантиметров (по технической характеристике электроуровнемера ЭВм, 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 изобретенияСпособ определения динамического уровня. жидкости в скважине, оборудованной погружным насосом с напорным трубопроводом, включающий определение статического уровня, измерение веса напорного трубопровода с погружным насосом до и после пуска его в работу, определение разности весов, по которой определяют динамический уровень с учетом глубины статического уровня, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, заполняют скважину жидкостью и производят взвешивание напорного трубопровода с насосом, измеряют расход жидкости и внутренний диаметр обсадной трубы, а статический уровень определяют по разности весов напорного трубопровода с насосом при статическом уровне и заполненной жидкостью скважине, измеренному расходу жидкости для заполнения скважины и внутреннему диаметру обсадной трубы.Корректор Г.Решетник актор Н.Гуньк Заказ 7469/27 Тираж 514ИПИ Государственного коо делам изобретений и оМосква, Ж, Раушска одписн ета СС рыти наб. 4/5 13035 водственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектна