Про динамический и статический уровень воды в скважине
Уровень воды в скважине нужно знать, чтобы верно спроектировать водоснабжение домовладения, ведь от этого зависит подбор оборудования, и бюджет, заложенный на водоснабжение объекта. В этой выкладке расскажем о том, как не ошибиться при расчете уровня воды в скважине.
Когда бурение скважины уже осуществлено, водяной столб устанавливается на какой либо отметке. Подъем воды напрямую зависит от разницы давлений. В глубине земли давление очень высокое – вода содержится в трещинах либо пустотах внутри пород. В момент, когда буровая установка прокалывает верхний слой пород, давление падает. В связи с этим (как мы знаем из школьного курса физики), жидкость поднимается наверх, где давление понижено. На определенной отметке давление выравнивается, и образуется статическое зеркало. В случае, если давление на глубине очень сильное, вода самоизливается на поверхность.
Когда из скважины откачивают воду, уровень жидкости в ней снижается. Как раз во время откачки определяется динамическая глубина скважины. Разница между динамической и статической глубиной связана с продуктивностью (дебитом скважины). Чем больше воды можно взять из источника, тем меньше разница между этими значениями.
Как измерить статический уровень воды в скважине
Все делается по старинке, очень просто. Нужен длинный шнур и грузило. Замерять можно примерно выждав около часа после бурения (либо прекращения откачки). Нужно опустить груз на шнуре в скважину. Мокрая часть шнура покажет расстояние до дна, сухая же – дистанцию до статического уровня водяного зеркала. Замерять уровни воды в скважине можно так же современными приборами, такими как гидростатический датчик и скважинный глубиномер (при их наличии)
Как измерить динамический уровень воды в скважине
Когда производится откачка жидкости из скважины, уровень воды в ней падает, но не достигает дна. На определенной отметке падение водяного столба прекращается. Эта отметка и есть динамический уровень воды в скважине. Высота его будет меняться при изменении скорости откачки. Замер динамического уровня воды нужно начинать примерно после часа от момента включения насоса. Если сделать это раньше, замер может оказаться неверным. Важно отметить, что в идеале, у артезианских скважин разница статического и динамического уровня воды не превышает 1 метра.
Итого, статический уровень воды в скважине – это расстояние от земли до поверхности жидкости в источнике; замеры производятся при выключенном насосе. Динамический же уровень воды – это глубина водного зеркала при включенном насосе. Оба этих параметра не являются статичными, и при пользовании скважиной, могут меняться. Проверять данные характеристики скважины нужно примерно 1 раз в 5 лет.
Динамический уровень в скважине
Основными характеристиками скважины, определяющими ее эксплуатационные показатели, являются:
– статический уровень воды;
Рассмотрим, как они взаимоувязаны между собой и как влияют на динамический уровень. Для начала давайте поймем, что этот уровень характеризует. После бурения скважины, в ней устанавливается статический уровень воды, высота которого (или глубина относительно поверхности земли) определяется исключительно давлением в водоносном горизонте, на который пробурена скважина. То есть этот уровень не зависит ни от диаметра скважины, ни от каких-либо еще ее характеристик (см. статью «Статический уровень скважины»). Сразу скажем, что статический уровень – величина, несмотря на название, непостоянная. При большом потреблении воды из водоносного пласта, давление в нем, естественно, падает и статический уровень воды тоже падает. Также заметим, что если забора воды из скважины нет, ее дебит равен нулю – вода в нее из водоносного пласта не поступает, так как давление в скважине и в пласте одинаково.
Теперь в скважину опускают скважинный насос и начинают откачивать воду. Уровень воды в скважине начинает уменьшаться, и теперь столб воды в ней не уравновешивает давление в водоносном горизонте. В скважину начинает поступать вода. Чем ниже столб воды в скважине, тем сильнее в нее поступает вода. В определенный момент времени, объем поступающей за единицу времени воды в скважину сравнивается с объемом откачиваемой воды, то есть с производительностью насоса. С этого времени уровень воды в скважине не изменяется. Вот этот уровень и называется динамическим уровнем воды. То есть это уровень, установившейся в скважине после длительной работы насоса или уровень, при котором объем поступающей в скважину воды сравнивается с объемом выкачиваемой воды. По ходу сразу несколько замечаний:
1. Динамический уровень для насосов разной производительности – разный!
2. Интенсивность уменьшения уровня воды в скважине, помимо производительности насоса, зависит и от ее диаметра (ведь объем откачиваемой за единицу времени воды определяется как произведение площади скважины на длину, на которую опустилась вода). То есть чем больший диаметр скважины, тем ближе к поверхности находится динамический уровень.
3. Поступление воды в скважину из водоносного слоя при установившемся уровне – это не есть дебит скважины. Дебит – это максимальное количество воды, которое может поступить в скважину, то есть когда уровень воды опустился до дна скважины.
На что влияет динамический уровень в скважине
На глубину погружения насоса. Понятно, что он должен быть установлен ниже этого уровня. Причем рекомендуется опускать на 1-1,5 метра ниже уровня, чтобы столб воды над насосом продавливал ее до рабочего колеса, ведь скважинный насос не самовсасывающий. Также заметим, что, так как динамический уровень зависит от статического (ведь он от него и начинает опускаться), то при опускании последнего опускается и он. Этот обычно происходит летом, когда наблюдается большой водозабор из водоносного слоя. Это обстоятельство, как минимум необходимо учитывать, страхуя себе дополнительной глубиной погружения насоса. Но лучше скважину оборудовать датчиками сухого хода, которые выключат насос, если уровень воды упадет до критического уровня. Работа скважинного насоса без воды недопустима, так как нарушится режим отвода от него тепла и его подшипники попросту расплавятся.
Как определяется динамический уровень в скважине
Его должна определить компания, производящая буровые работы, и записать значение в паспорт скважины (см. статью «Паспорт скважины»). Определяется он следующим образом. В скважину опускается насос и им откачивают воду в течение получаса (насос должен работать примерно на 50% своей производительности). Далее измеряется расстояние до зеркала воды. Это и есть динамический уровень (предварительно измеряется расстояние до зеркала воды до откачки насоса, то есть статический уровень). Если разница между этими уровнями превышает 1 м, то производительность насоса следует уменьшать до тех пор, пока эта разница не станет меньше метра. Оптимально, когда производительность насоса на 15-20% меньше дебита скважины.
Определение характеристик скважины
Чтобы обеспечить качественную и постоянную подачу воды в помещение, кроме самой скважины нужно подобрать насос. Перед этим стоит определить некоторые характеристики скважины:
- ее внутренний диаметр;
- статический и динамический уровень;
- глубину скважины;
- дебит.
Если обустройством колодца занимаются мастера, то они в обязательном порядке передают вам его техпаспорт. Все необходимые технические характеристики скважины там прописаны.
Но если прошло уже много времени или скважину бурили самостоятельно, то каждый показатель не мешало бы проверить. Ведь старая скважина за время может заилиться, а если вы бурили ее сами, то возможно и не замеряли данные величины.
Насосы и трубы для скважин в нашем каталоге
Статический уровень скважины
Отрезок от поверхности грунта до постоянного водяного зеркала в колодце принято считать статическим уровнем. Для измерения этого показателя стоит взять бечевку и привязать к ней цилиндрический пустотелый грузик.
Длина нитки должна соответствовать глубине шахты. Также понадобится измерительный прибор (рулетка). Перед началом проведения замеров в течение некоторого времени не стоит проводить забор воды, чтобы уровень в скважине был максимальным. Потом опускаем грузик пока он не ударится о водный пласт (вы услышите характерный звук).
В этот момент делаем отметку на нитке, вытаскиваем ее и замеряем рулеткой получившийся отрезок.
Динамический уровень скважины
Отрезок от поверхности грунта до минимального уровня воды в колодце называют динамическим уровнем. Чтобы его измерить, необходимо погружным насосом откачать воду из скважины. По мере убывания воды, насос нужно опускать все ниже и ниже.
Если вода перестала убывать в шахте — вы достигли минимального уровня. Далее стоит повторить уже описанные манипуляции с ниткой и грузиком. Полученные измерения — это и есть динамический уровень.
Статический и динамический уровни скважины
Дебит скважины
Эта характеристика показывает, сколько воды может дать скважина за определенный отрезок времени. Чтобы определить дебит нужно выкачать всю воду из скважины и измерить получившийся объем жидкости. Теперь необходимо засечь время пока скважина опять не наполнится водой. Считается, что если при работе мощным насосом уровень воды не сильно падает, значит вода пребывает быстро.
Дебит измеряется в следующих единицах — объем воды на единицу времени (л/мин, куб.м/час, куб.м/день). Чтобы проверить полна ли скважина, измерьте глубину уровня воды и сопоставьте со статистическим уровнем. Если показатели совпали — скважина наполнилась. Для чего этот показатель? Он позволяет правильно подобрать насос по производительности. Например, сильно мощное устройство быстро будет осушать колодец и работать вхолостую, что спровоцирует его поломку и выход из строя.
Отметка основания дна
Промежуток от поверхности до самого днища колодца называют точкой основания дна. Простыми словами — это глубина скважины. Чтобы измерить эту величину нужно воспользоваться увесистым грузом и бечевкой. Груз подвешивают и опускают до дна, пока нить не ослабнет. По достижении дна на бечевке делают отметку и измеряют получившееся расстояние.
Как правило, стоит измерить только намочившуюся часть нити, так как сухая отвечает статическому уровню. Общая глубина колодца состоит из двух показателей: глубина до зеркала воды и от зеркала до непосредственно дна.
Скважина на дачном участке
Диаметр скважины
При подборе насоса имеет значение внутренний диаметр трубы, из которой выполнены стены скважины. Ведь нужно иметь возможность погрузить насос вниз, а при необходимости — извлечь его без затруднений. Теперь, зная все эти показатели, можно приступить к подбору насоса.
Нелишним будет записать эти показатели для своей скважины, чтобы назвать их нашему менеджеру. Так будет легче определиться с моделью насоса и сделать правильный выбор.
Динамический и статический уровень воды в скважине — почему это важно?
Бесперебойную работу системы водоснабжения, в основе которой лежит индивидуальная скважина, обеспечивает стабильная работа насосного оборудования. И речь не столько о надежности узлов и производительности перекачивающей установки, сколько о правильном ее размещении в эксплуатационной колонне. Глубину спуска добывающего агрегата определяют статический и динамический уровни воды в стволе. Рассмотрим, что это за параметры.
Когда от депрессии — польза
Вокруг скважинного ствола в нижней части добывающего сооружения образуется призабойная зона. Давление в призабойной зоне получается ниже пластового. Кстати, по его значению, величине, судят о естественной энергии залежи. Это основная движущая сила, выталкивающая из пор или трещин коллекторских пород заключенные в них запасы воды.
Когда давление на забое ниже, чем в залежи, возникает — воспользуемся научным термином — «депрессия» на пласт. Условия для фильтрации флюида созданы, приток воды к скважине обеспечен. H2O поступает в ствол добывающего сооружения и далее по эксплуатационной колонне поднимается до определенной отметки. До какой?
Статический уровень
Скважинам для добычи воды в меньшей степени, чем их аналогам на некоторых нефтепромыслах, характерно фонтанирование. Это когда пластовый флюид поднимается из-под земли на поверхность исключительно за счет естественной энергии залежи. Достаточно солидной.
Самоизливающиеся скважины — частный случай, и подобное редко встречается в Калининградской области. Сэкономить на покупке насоса не получится, поэтому владельцу персонального водозаборного сооружения остается не ошибиться при определении глубины установки оборудования, чтобы потом не нести лишние расходы уже за вызов специалистов сервисной компании.
В одном из наших текстов, про принцип работы скважины, мы упомянули термин «зеркало воды». Отметка или глубина, на которой оно располагается в эксплуатационной колонне, и считается статическим уровнем. Он указывает на положение верхней границы столба жидкости в эксплуатационной колонне, причем в «состоянии покоя», пока не включился в работу погружной насос.
Статический уровень — индивидуальный показатель. В одной скважине вода будет находиться, допустим, в 10 м от поверхности, в другой — в 50 м. На положение «зеркала» повлияет и водонасыщенность продуктивного горизонта, и его коллекторские свойства (т. е. способность пропускать воду), и величина пластового давления.
Владельцу добывающего сооружения этот параметр укажет, на какой ориентировочно глубине устанавливать погружной насос. На самом деле оборудование потребуется спустить глубже этой отметки. Насколько?
Динамический уровень
Включился насос — начался отбор жидкости. И тем он интенсивнее, чем производительнее агрегат и выше хозяйственно-бытовые потребности в воде. Пока работает оборудование, увеличивается глубина, на которой окажется «зеркало». Опустится оно на метр, на два или десять — это и укажет динамический уровень.
Ориентируясь на его значение, собственник добывающего сооружения уже точно знает глубину установки насоса. Он займет рабочее положение ниже отметки, соответствующей динамическому уровню.
Измерение статического и динамического уровня
Буровой компании «Артезианские скважины», пожалуй, не совсем уместно было бы приводить один народный способ измерения статического и динамического уровня. Это все равно, что наша организация, с 20-летним опытом бурения и проводящая, в том числе, мероприятия для подготовки гидрогеологического заключения в Калининграде, рассказывала бы о поиске воды на участке при помощи лозы. Так вот, тот метод заключается в спуске на неведомую глубину многометрового шнура, провода с закрепленным на конце грузом. Им пользуются, главным образом, частники, самостоятельно занимающиеся строительством водозабора.
Для определения соответствующих отметок мы применяем научный и точный метод — эхометрирование. Еще до запуска скважины в эксплуатацию при помощи эхолота устанавливается глубина статического уровня. Затем, по результатам опытных откачек, — динамического. Эти данные вносятся в паспорт добывающего сооружения.
Почему важно знать глубину динамического и статического уровня
При проектировании системы водоснабжения учитываются несколько факторов. Ни одним из них нельзя пренебречь. Они взаимосвязаны.
Объем потребления воды привязан к периодичности проживания — сезонно или круглогодично. От этого в свою очередь зависит вариант обустройства скважины — использовать кессон или адаптер. Все вместе это влияет на выбор погружного насоса с определенными характеристиками. Установить его надо на конкретную глубину, чтобы он стабильно обеспечивал подачу жидкости на поверхность.
Проведение такого комплекса работ требует индивидуального подхода, проекта. Именно так наша буровая компания предоставляет техническую услугу частным лицам, представителям предприятий и коммунальных служб городов Калининградской области.
Чтобы заказать бесплатную выездную консультацию и буровые работы, свяжитесь с нами по телефону. На пробуренную скважину предоставляем паспорт изделия и официальную гарантию сроком в 5 лет.