Устройство для определения коэффициента фильтрации и пьезопроводности в водонасыщенных грунтах

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<щ779859

Союз Советских

Социалистических.Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

G 01 N 7/00

Е 02 D 1/00 (22) Заявлено 191078 (21) 2677020/25-26 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1511.80, Бюллетень ¹ 42 (53) УДК 624.1З1. .374(088.8) Дата опубликования описания 25. 11. 80 (72) Авторы изобретения

В.Д. Аншин и A. A. Рыжов

Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (71) Заявитель

1 к,-., „.

М- "..к«« (54) УСТРОНСТВО Для ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЗФТРАЦИИ - 1 .: 2,>

И ПЬЕЗОПРОВОДНОСТИ В ВОДОНАСЫЦЕННЫХ ГРУНТАХ 1;а.„-:,;,.

- ;

Изобретение относится к устройст вам для определения фильтрационных характеристик (коэффициента фильтрации и пьезопроводности) пористых водонасыщенных грунтов и других материалов в процессе проходки скважин.

Известно устройство для определения фильтрационных характеристик горных пород при откачках из одиночных скважин (1g, содержащее насос, трубопровод, расходомер, датчик уровня воды и регистратор, причем обычно perHcT Top подключен через кабель к расходомеру и датчику уровня воды в скважине, а трубопровод в нижней части с торца снабжен заглушкой и имеет на боковой поверхности трубопровода отверстия, служащие фильтром при откачивании (или закачивании) жидкости из водонасыаенных грунтов.

Недостатком таких устройств, применяемых при откачках из одиночных скважин, является то, что необходимо предварительно пробурить скважи" ну, из которой будет производиться откачка, укрепить ее стенки обсадными трубами и оборудовать фильтрами.

Известно также устройство для определения коэффициента фильтрации и пьезопроводности в водонасыщенных грунтах 2), в котором не требуется

5 предварительной проходки скважины, включающее источник и сток, выполненные в виде полой штанги с перфорированной поверхностью в верхней и нижней части и торцовыми заглуш10 ками, насос, расходомер и связанный с ними регистратор.

Недостатком этого устройства является то, что полученные с его помощью фильтрационные характеристики

15 водонасыщенных грунтов определяются с низкой точностью, что обусловлено значительными потерями напора как в трубопроводах, по которым течет жидкость к насосу и от насоса, так и в

20 фильтрах (источник и сток). Проведение исследований с помощью этого устройства связано с применением излишнего количества дорогостоящих труб, что также является недостат- .

25 ком устройства.

Цель изобретения — повышение точности определения пьезопроводности и фильтрации путем устранения влияния прокачки жидкости по трубопрово30 дам.

779859

40

Формула изобретения

40

Для этого устройство, -включающее источник и сток, выполненные в виде полой штанги с перфорированной поверхностью в верхней и нижней части и торцовыми заглушками, насос, расходомер и связанный с ними регистратор, снабжено укрепленными на внешней поверхности штанги датчиками давления, связанными с регистратором, а насос и .расходомер установлены между источником и стоком внутри штанги.

На чертеже изображено устройство, продольный разрез.

Устройство состоит из штанги 1, полой штанги 2, насоса 3, фильтров

4, заглушек 5, датчика расходомера б, кабеля 7, датчикон давления 8, регистратора 9.

Устройство работает следующим образом.

При заглублении в водонасыщенные грунты штанги 1, соединенной с полой штангой 2, на заданную глубину включают насос 3, устансгвленный в полой штанге 2. При работе насоса

3 образуется замкнутый поток жидкости, проходящий через внутренюю полость щтанги 2, верхний фильтр 4 и через изучаемые водонасыщейные грун. ты, а затем поступают обратно во внутреннюю полость штанги 2 через нижний фильтр 4. Для исключения движения жидкости через торцы полой штанги 2 установлены заглушки 5. Количество жидкости, протекающей за.еди ницу времени через внутреннее сечение полой штанги 2 (расход a(t)), измеряется расходомером б.

Полученные показания расходомера б и датчиков давлений 8 в виде электрических величин поступают через кабель 7 на двухканальный регистратор

9 и регистрируются им непрерывно с момента пуска насоса 3. Чтобы не пере гружать чертеж, провода, соединяющие расходомер б„ датчики давлений

8 и насос 3 с кабелем 7, на чертеже не показаны. Регистратор 9 выполнен в виде двухканального перьевого самописца с отметчиком времени. При этом, в одном канале регистрируются значения расхода, в другом — значения разности давлений.

Величина коэффициента фильтрации

К определяется для установившегося с » режима по формуле ст

К = — p ° Q (1) ст где ц — значение расхода в установив ст шемся режиме; P — значение разности давлений ст в установившемся- режиме, полученное с помощью датчиков данлений;

G — геометрический коэффициент,, зависящий от взаимного расположения фильтров (стока и истока) и точек, в которых измеряется разность давлений с помощью датчиков давлений.

Если считать верхний и нижний фильтры точечными источником и стоком, соответственно, и обозначить на чертеже верхний фильтр точкой А, нижний фильтр точкой В, точки в которых измеряется разность давлений через М и М, а расстояния между этими.точками через r с соответствую- щими индексами, то G определяется по формуле

1 1 1 ъ "ьм

° %4Г

Разность давлений (разность напоров) в однородном пористом водонасыщенном пространстве при, = B и г =г при неустановившемся режиме

Ай SN определяется следующим выражением

«, а ъ-т)

4("« Рй > ««=

2 0

",«м

4 д . (-т ) att () где т — время, отсчитываемое от момента пуска насоса; параметр интегрирования; а — коэффициент пьезопроводности;

Рл — упругоемкость пласта.

Используя выражение (3) при известных величинах ь P„ (t), К,,» и определяют коэффициент пьезопроводности, Путем выбора оптимальных размеров устройства можно устранить влияние фильтрационных сопротивлений в фильтре и зоне кольматации (если . она есть) на точность определения фильтрационных параметров среды. Так, например, при расстоянии между источником и стоком, превышающем (или равном) в десять раз толщину гравийно-галечниковой обсыпки и зоны кольматации фильтрационные гараметры, определенные по формулам (1-3), будут равны фильтрационным параметрам среды.

Устройство для определения коэффициента фильтрации и пьезопроводности в водонасыщенных грунтах, включающее источник и сток, выполненные. в виде полой штанги с перфорированНоН понерхностью в верхней и нижней части и торцовыми заглушками, насос, расходомер и связанный с .ними регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения пьеэопроводности и фильтрации за счет устранения влияния прокачки жидкости по трубопроводам, оно снабжено укрепленными на внешней поверхности штанги датчиками данле779В59

Составитель E.Сотникова

Редактор Г.Улыбина Техред М.Рейвес Корректор M.й ароши.

Заказ 9314 7 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния, связанными с регистратором, а насос и расходомер установлены между источником и стоком внутри штанги.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник гидрогеолога под ред. М.Е.Альтовского, Госгеолтехиздат, 1962с с. 293 294 329 336.

2. Авторское свидетельство СССР е 492617, кл. E 02 0 1/00, 1970.