Способ определения динамического уровня жидкости в скважине

 

.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 погруженнымнасосом 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 изменапорным 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) yg 4 Е 21 В 47/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A8TQPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2.1) 4270075/22-03 (22) 29.04.87 (46) 07.02.89. Бюл. ¹ 5 (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский и технологический институт монтажа, эксплуатации и ремонта машин и оборудования животноводческих и пти= цеводческих ферм (72) С.П.Захаренич, В.В.Войтеховский, Д.С.Захаревич и С.Н.Жуков (53) 551,491.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1024587, кл. Е 21 В 47/04, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО

УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ (57) .Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для диагностирования условий работы обо рудования водоподъемных скважин.

Цель — повышение точности определе-. ния уровня жидкости (УЖ) в скважине, оборудованной погруженным насосом с

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 (ТП). 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 за" полненной 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 pasность весов до и после пуска насоса в работу и по ней с учетом глубины статического УЖ определяют динамический УЖ в скважине. 1 ил.

Сл рения уровня жидкости в скважине, об- 1, ) щий 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, чтобы

1456550 убедиться, что в межтрубном пространстве 7 установился 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 10 трубопровода с насосом при статическом уровне жидкости в скважине.

После этого необходимо произвести заполнение межтрубного пространства

7 жидкостью, для чего в штуцер 8 ма- 15 нометра 9iHa напорном трубопроводе 1 посредством тройника ЛО 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. взвешива- ЭО ние напорного трубопровода с насосом при полностью заполненной скважине

С, и со счетчика-расходомера — расход залитой жидкости в межтрубное пространство Q, 35

После включения электродвигателя насоса и установления динамического уровня жидкости в скважине (характеризуется стабильным установившимся показанием весового измерителя 3) 40 прризводят третье взвешивание напорного трубопровода G . Для определения уровней жидкости в скважине необходимо измерить внутренний диаметр обсадной трубы d05 скважины. 45

Определение статического уровня жидкости в скважине основано на законе Архимеда F = Vpg но, так как разность весов С, — G2 = F = Vpg, 50

G i — С2

V ст pg где — плотность жидкости;

Š— выталкивающая сила жидкости

Ч вЂ” объем вытесненной телом жидкости

g — ускорение свободного падения;

Ч вЂ” объем вытесненной жидкости

Ст 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,.хомуты, муфты) в сумме должны быть равны объему обсадной трубы скважины, имеем (2) G — G2 = V><,„ g, (4) где V — объем вытесненной жидкости при динамическом уровне. (5) Аи«дин ср где Н „щ — динамический уровень жидкости в скважине, S — средний диаметр напорного трубопровода с учетом навешенной на него арматуры, бпределяемый из выражения (6) Подставив в выражение (4) значение V>„„ èç уравнения (5), S — из (6) и Ч, — из (1) и лроведя преобра9 зование, получим (7) С »- С2

Обозначив - ††" через и получим

G< — G2 (8) V Q + V

, d2

Так как Ч,„= — -"- Н,, Ч, определяется по уравнению (1), à Q — величина измеренная,то после подстановки их значений в уравнение (2) и несложных преобразований имеем уравнение для определения статического уровня жидкости в скважине

4(0 P9 +(G< — G2)3

Н (3) ст И р@<<2 с«

Динамический уровень жидкости в скважине определяется по разности ве- сов при динамическим уровне G и при полностью заполненной жидкостью скважине G

9 = 9897 Н.

По полученным измерениям производится определение статического по формуле (3) и динамического по формуле (7) уровней жидкости в скважине:

H, = 28,450 м, 5 14565

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- 1р довательности. Подготовительные опе-рации. Установка грузоподъемного устройства (кран грузоподъемностью

30 кН), На крюк подъемного устройства 4 крана навешивается весовой из- 15 меритель 3 (динамометр ДП-50). При .помощи троса (ф 17 мм) напорный трубопровод 1 присоединяется к весовому измерителю 3. Рассоединяются фланцы

5 и 6. Из штуцера 8 вывинчивается 2р 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-15). На 25 фланце 5 устанавливается датчик 13 уровня регулятора сигнализатора уровня ЭРСУ-3М. К счетчику-расходомеру 11, посредством шланга подсоединяется электромагнитный вентиль 12 (ЕСПА-12) ЗР

1 шланг от которого идет в межтрубное

I пространство скважины. В электрическую цепь ЭРСУ-ЗМ подсоединяется датчик уровня и электромагнитный вентиль

ЕСПА-12 . 35

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 пронзво- 4р дится при установившемся статическом уровне жидкости в скважине, который определяется следующим образом. После поднятия напорного трубопровода с насосом на расстояние 2-3 см между 4б фланцами снимается показание с весового измерителя и устанавливается эа ним наблюдение. Если в течение 1015 мин показание весового измерителя одно и то же, то это означает, что 5р в скважине установился статический уровень. Это показание и является первым взвешиванием напорного трубопровода с насосом при статическом уровне жидкости в скважине, которое обозначаем ф . (, = 7834Н. Вес(, состоит из веса части заполненного жидкостью напорного трубопровода с навешенной на него арматурой (муфты, 50 6 кабель силовой и др.), в воздухе выше статического уровня и остальной

его части с насосом, находящимся в воде ниже данного уровня.

Заполнение скважины жидкостью.

Заполнение происходит после включения электромагнитного вентиля 12 через регулятор сигнализатор уровня ЭРСУ-ЗМ, от которого подается питание на датчик 13 уровня. Жидкость от приемника — водонапорной башни (не показана) через штуцер .8, тройник 10, счетчик-расходомер 11 (СТВ-12), электромагнитный вентиль

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 уровня!

Q = 0,372 мз .

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

6529 Н, Вес Р состоит из веса части заполненного жидкостью напорного трубопровода с арматурой в воздухе вы-. ше 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 показанием 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

1456550

Анализ формул (3) и (7) показывает, что точность величин Н и Н ®, зависит от точности измерения величин Q, <Р,, Р и У . Отсюда следует, что определение, статического Н, и динамического Н4 „ уровней ЕНрКОсТН в скважине по предлагаемому способу может быть произведено с заранее заданной точностью. Например, если ве- 10 личины Р, 9> и Pq определить с точностью до 1 кг, что не составляет больших сложностей, Q — до 0,1 м, то точность определения статического Н, и динамического Н „ц уровней жидкости в скважине, произведенных

IIo формулам (3) и (7), составит не. более 0,005 м.

Такой точности данных величин (H, и Н „„ ) получить по известному способу нельзя из-за измерения статического уровня жидкости в скважине с помощью электроуровнемера, например электроуровнемера ЭВ-1Yi.

Основной причиной низкой точности

25 статического уровня с помощью электроуровнемера (других технических средств не имеется) является то, что при опускании груза с электроконтактом (датчиком) при помощи каната. (провода) нельзя установить сколько раз произойдет наматывание каната (провода) вокруг напорного трубопровода. Следовательно нельзя устаHoBHTb с какой точностью произведе- 35 но измерение статического уровня.

Здесь точность измерения может дости-. гать даже нескольких метров.

Второй причиной низкой точности измерения Н- является.то, что полу- 40 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 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.

Ф о р м у л а изобретения

Способ определения динамического уровня. жидкости в скважине, оборудованной погружным насбсом 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, отличающийся 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.

1456550

Составитель Г.Маслова

Техред М.Коданич

Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Гунько

Заказ 7469/27 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4