Устройство для определения фильтрационных параметров пласта

 

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 шарнирно 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛиСтИЧЕСкиХ Ц 1 778288 А 1

<сц5 Е 21 В 47/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСИОИ1У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г

g t.r

1 (21) 4876442/03 (22) 23,10.90 (46) 30.11.92, Rem. 1" 44 (71) Всесоюзный комплексный научно" исследовательский и конструкторскотехнологический институт водоснабже" ния, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеоло" гии "Водгео" (72) А.Д. Курманенко„ Б.С. Краков" ский, В.Т. Гребенников, А.С. Кузь" мина и А.А. Иелобаев (56) Опытно-фильтрационные работы.

Под ред. B.È. Шестакова и Л.Н, Баш" катова. И.: Недра, 1974, с. 204, Бузинов С.Н. и Умрихин И.Д. Гидро" динамические методы исследования скважин и пластов. Н.: Недра, 1973, с. 342.

Авторское свидетельство СССР

Y 1472651, кл. Е 21 В 47/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАСТА (57) Использование:,в гидрогеологических и инженерно-геологических изыс каниях. Сущность изобретения: уст« ройство содержит опущенн .t в скважи"

Изобретение относится к гидрогеоло. гическим и инженерно"геологическим зысканиям и гидротехническогo строительства„ в частности к устройствам для опробования водоносных пластов (горизонтов) в скважинах с целью onpegeae vs их Фильтрационных параметров. ну датчик уровня, расположенные на поверхности распрелелитель потока, емкость и соединенный с датчиком уровня регистратор уровня, эжектор в виде подводящего трубопровода, сопла, ка" меры смешения, диффузора и отводящего трубопровода, расположенный на поверх" ности центробежный насос, размещен" ные в емкости диффузорный приемник ра" бочего потока с отражателем на выходе, тарельчатый клапан с уплотнительной прокладкой, сливной патрубок, закреп" ленный 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 центро" бежный насос сообщен через распреде" литель потока своей напорной .частью » с подводящим трубопроводом эжектора и подпоршневой полостью цилиндра, а приемной частью " с нижней частью

»»% емкости, нижняя часть диффузорного приемника потока соединена с.отводя" щим трубопроводом, сливной патрубок (ф сообщен со скважиной, а эжектор уста Я новлен в скважине. 1 ил. (ф

Известны устройства для определения фильтрационных параметров плас» тов, включающие наблюдения за измене нием уровня воды в стволе скважины: при пробных откачках, опережающем on" робовании, использовании испытателей пластов.

1778288

Недостатком таких устройств явля" ется невысокая точность определения фильтрационных параметров пластов при больших расходах времени на исследо"

5 вания °

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

Недостатком такого устройства яв" ляется то, что для его выполнения тре- . буется вода и специальные емкости gg для ее доставки, а также приспособ" ления для налива ее в скважину. Кроме того, условия налива оказывают влия" ние на точность исследований и воспро" изводимость результатов, поскольку из25 менение уровня воды в стволе скважины зависит от глубины залегания уровня, диаметра скважины, скорости залива, характеристик процесса стекания жид" кости по стенкам скважины и Y..n. 30

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения фильтрационных параметров пласта, включающее оголовок с герметичным узлом для подсоединения к обсадной или Фильтровой колонне труб и установленным йа нем патрубком для соединения внутренней полости скважины с атмосферой и размещенные 4р на патрубке манометр и вакууметр,дат" чик уровня воды, соединенный кабелем с самописцем, источник сжатого возду" ха и емкость с водой, сепаратора со>водящей трубкой, газо"газового и га" 45 зо-жидкостного эжекторов с приемным и напорным патрубками, диффузорами, причем приемный патрубок газо"газово"

ro эжектора герметично и соосно вставлен в верхнюю часть сепаратора, диффузор газо"жидкостного эжектора соединен герметично с сепаратором по касательной к его корпусу, напорные патрубки эжекторов присоединены к источнику сжатого газа, а приемный патрубок газо-жидкостного эжектора - к емкости с водой.

Недостатком известного устройства является инерционность вакуумно-пнев" матического механизма воздействия на скважину для возмущения уровня воды в ней, что сказывается на точности on" ределения величины Фильтрационных параметров пласта. По воспроизведенным для прототипа дайным ошибка может достигать

20 и более в зависимости от фильтрацион-

Ф

ых свойств f opHblx пород водоносного пласта. Срав авнение значений Фильтрационных параметров пласта, полученных с помощью предлагаемого устройства и воспроизведенных для прототипа, производилось с данными по ранее пров еденным в этих скважинах кустовым откачкам на Егорьевском мес" торождении фосфоритов в Мо

Московской области., Целью изобретения является повыше"

S ние точности определения фильтрацион". ных параметров пласта.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения филътрационных параметров пласта, содержащее опущенный в скважину датчик уров" ня, расположенные на поверхности рас" пределитель потока, емкость и соеди" ненный с датчиком уровня регистратор уровня, эжектор в виде подводящего трубопровода, сопла, камеры смешения, диффузора и отводящего трубопровода, . снабжено расположенным на поверхнос" ти центробежным насосом, размещенным в емкости диффузорным приемником рабо" чего потока с отражателем на выходе, тарельчатым клапаном с уплотнительной прокладкой, сливным патрубком, эакреп" ленным 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 кла" паном штоком и поршнем, при этом цент" робежный 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 отводя" щим трубопроводом, сливной патрубок сообщен co. скважиной, а эжектор уста" новлен в скважине.

На чертеже представлено предлагае" мое устройство для определения фильт" рационных параметров пласта, общий вид.

Устройство включает центробежный насос 1, установленный на поверхности

5 .17782 рядом со скважиной ?, опущенный в скважину 2 эиекторный водоподъемник, состоящий из подводящего трубопровода

3, сопла 4, камеры смешения 5, диффу"f зора 6 и отводящего трубопровода 7, емкости 8 установленной над скважи"

Э ной 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 от" ражателем на выхоле 12, прикреплен- ным к стенке емкости 8 с помощью ;.с;г кронштейна 13 цилиндром 14 с крышкой 15

15, а также размещенными в цилиндре

14 поршнем 16 и штоком 17, шарнирно прикрепленным к штоку 17 тарельчатым клапаном 18 с резиновой прокладкой

19, трубопровод 20, соединяющий ниж- 20 нюю часть емкости 8 с приемной частью центробежного насоса 1, напорный тру" бопровод 21 с распределителем пото" ка 22, соединяющий через угольник 23 и муфту 24 с подводящим трубопроводом

3, трубопровод 25, соединяющий распре" делитель потока 22 с подпоршневой полостью 26 цилиндра 14, рукав 27, отводящий из емкости 8 воду 28 через сливной патрубок 9 в скважину 2, дат" ЗО чик 29 уровня воды, размещенный в сква" жине, прибор 30, регистрирующий поло" жение и изменения уровня воды в сква" жине 2, кабель 31, соединяющий дат" чик 29 с прибором 30.

Ç5

Устройство работает .следующим об" разом.

В подготовленную для опробования скважину 2 опускают на кабеле 31 дат" чик 29 уровня воды на глубину на 40

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 водо" подъемник (3-7) и монтируют на устье емкость 8 со всеми трубопроводами, эжекторйыми узлами и кранами (9-27), 50 а также центробежный насос 1. После этого распределителем потока 22 пере" крывают напорный трубопровод 21 (по" зиция "а"), в емкость 8 наливают не"

: большое количество воды и с помощью распределителя потока 22 сообщают (позиция "б") напорную часть центро" бежного насоса 1 через напорный трубо" провод 21, угольник 23 и муфту 24 с

88 б подводящим трубопроводом 3. Вода, от" качиваемая из емкости 8, над нагором подается к соплу 4, а оттуда вместе с эиектируемой водой из скважины 2 поступает в камеру смешения 5, диффузор .6, отводящий трубопровод 7, дифI 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 центро" бежный насос выключается. К этому моменту из"за изъятия воды из скважины

2 статический уровень воды 32 резко снизится до положения 33 и начнется процесс его восстановления. Окончани" ем восстановления уровня считается момент времени, когда уровень воды 33 в скважине не достигнет до статичес" кого 32 на величину, составляющую ме" нее 5/ от величины его изменения.

После восстановления уровня воды в скважине 2, связанное с изъятием ее некоторого количества из скважины, производят обратное действие, т.е. заливают эту воду из емкости 8 в скважину 2. 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 14, 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 уров" ня на приборе 30 регистрируют процесс восстановления уровня 34 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.

После проведения эксперимента, вна" чале демонтируЕтся емкость 8 со всеми трубопроводами, эжекторными узлами и кранами (9-27), отсоединяется центро" бежный насос 1, а затем из скважины 2 извлекается эиекторный водоподъемник (3-7) и на кабеле 31 датчик 29 уровня воды.

1778?8Р

Величина коэффициента фильтрации или водопроводимости рассчитывается по существующим гидродинамическим за" висимостям (формулам) для опытных на" ливов или откачек по данным кривых восстановления уровня воды в скважи" нах, полученных после его возмущения предлагаемым устройством. Для расчетов используются средние арифметичес" кие значения, полученные при пониже" нии и повышении уровня.

Использование предлагаемого уст" ройства позволяет повысить точность определения фильтрационных параметров водоносных пластов (горизонтов) за счет практически мгновенного изме" нения уровня воды в скважине путем быстрого изъятия из скважины, либо последующего сброса в нее строго ли" митированных (дискретных) объемов воды. Данные условия наиболее полно соответствуют расчетным зависимостям, полученным при решении математической задачи описывающей данный природ" ный процесс., Сопоставление результатов опреде" ления с помощью предлагаемого устрой" ства и воспроизведенных данных для прототипа с наиболее достоверными ре зультатами, полученными по кустовой откачке, проведены по ряду скважин на Егорьевском месторождении Фосфори" тов в Московской области. При этом, ошибка в определении величины коэффи циента водопроводимости составляет соответственно .для предлагаемого уст" ройства 6,5-11,2, а для прототипа

11,5-214. Таким образом использование предлагаемого устройства позволит по" высить точность определяемых параметров на 5-10< аа счет наиболее точного соответствия условий постановки и решения математической задачи, описывающей данный процесс. Кроме того, t5

45 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 400 опро" бований составит свыше 100 тыс, руб.

Формула изобретения

Устройство для определения Фильт" рационных параметров пласта, содержа" . щее опущенный в скважину датчик уровня, расположенные на поверхности рас" пределитель потока, емкость и:соеди" ненный с. датчиком уровня регистратор уровня, эжектор в виде подводящего " . трубопровода, сопла, камеры смешения, диффузора и отводящего трубопровода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено расположенным на поверхности цент" робежным насосом, размещенным в емкос" ти диффузорным приемником рабочего потока с отражателем на выходе, тарель" чатым клапаном с уплотнительной прокладкой, сливным патрубком,,закрепленным в дне емкости, расположенным наа сливным патрубком и прикрепленным к стенке емкости цилиндром с крышкой, а.также размещенными в цилиндре и шарнирно соединенными: с тврельчатым клапаном штоком и поршнем, при этом центробежный насос сообщен через рас-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 патру бок сообщен со скважиной, а эжектор установлен в скважине.

Реда ктор Я. Хода кова

Составитель А.. Курманенко

Техред M. Моргентал Корректор А. Мотыль

Заказ 4170 Тира* Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент.", г.ужгород, ул. Гагарина,101