Способ определения давления подземных вод

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и предназначено для геогидродинамических систем при контроле режимов подземных вод в инфильтрационных скважинах. Цель - повышение точности измерения за счет уменьшения гидростатической составляющей измеряемой величины. Способ определения давле

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 21 B 47/06,47/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЛ КОМИТЕТ пО иэОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4656470/03. (22) 28.02.89 (46) 15.10.91. Бюл. 3Ф 38 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (72) В,В.Бадов и А.А.Киселев (53) 622.241.8(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 360462, кл. Е 21 В 47/12, 1969.. ЖÄÄ 1684490 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

ПОДЗЕМНЫХ ВОД (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям и предназначено для геогидродинамических систем при контроле режимов подземных вод в инфильтрационных скважинах. Цель — повышение точности измерения за счет уменьшения гидростатической составляющей измеряемой величины, Способ определения давле16ц4490

Р

2д = п пах

p g ния подземных вод осущес1вляют тем, что вскрывают водоносный горизонт буровой скважиной 1, оборудованной колонной труб

2 с фильтром 3, над которым устанавливают датчик 4 давления, выше которого 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 гидростатической 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 hm)n и максимальный hmax 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 условия

P = (hmax hmln)p g, где р — плотность воды;

5 g — ускорение силы тяжести.

С целью повышения точности измерений и воэможности использования высокочувствительного датчика давления, датчик 4 устанавливают выше фильтра 3 на отметке

10 где Ед — высота установки датчика давления

15 от верхней отметки фильтра скважины.

Выше датчика 4 давления в колонне труб создают водонепроницаемое перекрытие 5 на отметке, учитывая соотношения

2Д Znep 5 hmin

20 где Znep — превышение водонепроницаемого перекрытия над фильтром скважины, Таким образом, давление подземных вод, выраженное в единицах высоты водяного столба над верхней отметкой фильтра

25 3, определяют иэ выражения

Н =Яд+

p g где Н вЂ” давление подземных вод, выражен30 ное в единицах высоты водяного столба;

Р— гидростатическое давление, измеренное датчиком давления, Пример. Как известно, погрешность измерения уровня подземных вод, обуслов35 ленная инерционностью открытой пьезометрической скважины, оценивают по формуле

ы„ч кГ

40 где Л Нс — ошибка измерения напора подземных вод. обусловленная инерционностью скважины;

16) 1190

Г1 (!Q - площадь свободного поперечного сечения скважины;

V— - скорость изменения давления (напора) подземных вод;

К вЂ” коэффициент фильтрации породы:

1 — длина фильтра, Присо,=10 м, V=10 м/сут, К=10 м/сут и 1 = 1 м, ошибка измерения напора подземных вод. обусловленная инерционностью скважины, составляет

ЛН=- — 10 м, 10 .1

Составитель В.Салащенко

Редактор M.Koáûëÿíñêàÿ Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Шевкун

Заказ 3493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, 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, поскольку 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 F yy. = 4,0 см, ход

20 которого под действием перепада давления

0,! кг/см 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 гидростатическое давление от О до 100 кП и при этом его чувствительность cocTBBllRGT 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 си;,üфона позволяет повысить чувствительносгь устройства, а следовательно и T0;ность измерения давления подземных вод.

Таким образом, данное техническо . решение позволяет существенно снизить инерционность измерительной системы, использовать BblcoKoчувствительные 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 и с ятем. что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения гидростатической составляющей измеряемой величины, определяют минимальный и максимальный пьеэометрические 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.