Как определить дебит скважины

Дебит – ключевая характеристика любой скважины. Под этим понятием подразумевают то количество воды, нефти, либо газа, которое источник может выдать за условную единицу времени – одним словом, его производительность. Измеряется этот показатель в литрах за минуту, либо в кубометрах за час. В статье мастер сантехник расскажет, как определить дебит скважины.

Зачем нужно делать расчет дебита скважины

Если мастер знает дебит скважины, то  он сможет без проблем подобрать оптимальное насосное оборудование, так как мощность насоса должна точно соответствовать продуктивности источника. К тому же, в случае возникновения каких-либо проблем, правильно заполненный паспорт скважины очень поможет ремонтной бригаде выбрать подходящий способ её восстановления.

Исходя из показателей дебита, выполняется классификация скважин на три группы: 

• Низкодебитные (меньше 20 м³/сутки); 
• Среднедебитные (от 20 до 85 м³/сутки); 
• Высокодебитные (свыше 85 м³/сутки). 

В газовой и нефтедобывающей промышленности эксплуатация малодебитных скважин нерентабельна. Поэтому предварительное прогнозирование их дебита является ключевым фактором, который определяет, будет ли выполняться бурение новой газовой скважины на разрабатываемой территории.

Для определения такого параметра в газовой промышленности имеется определенная формула (которая будет приведена ниже).

Расчет дебита артезианской скважины

Для выполнения расчетов вам необходимо узнать два параметра источника – статический и динамический уровни воды. 

Для этого вам понадобится веревочка, с объемным грузиком на конце (таким, чтобы при касании к водной поверхности был отчетливо слышен всплеск). 

Измерить  показатели можно по истечению одного дня после окончания обустройства скважины. Выждать сутки после завершения бурения и промывки необходимо для того количество жидкости в скважине стабилизировалось. Делать замер раньше не рекомендуется — результат может быть неточным, так как в первые сутки происходит постоянное увеличение максимального уровня воды. 

По истечению необходимого времени выполните замер. Делать это нужно по глубине обсадной колонны – определите, какую длину имеет часть трубы, в  которой отсутствует вода. Если скважина сделана согласно всем технологическим требованиям, то статический уровень воды в ней будет всегда выше, чем верхняя точка фильтрующего участка. 

Динамический уровень – это непостоянный показатель, который будет меняться в зависимости от условий эксплуатации скважины. Когда осуществляется забор воды  с источника, её количество в обсадной колонне постоянно уменьшается.В случае, когда интенсивность забора воды не превышает продуктивность источника, то спустя какое-то время вода стабилизируется на определенном уровне. 

Исходя из этого, динамическим уровнем жидкости в скважине является показатель высоты водного столба, который будет держаться при постоянном заборе жидкости с заданной интенсивностью. При использовании погружных насосов разной мощности динамический уровень воды в скважине будет отличаться. 

Оба эти показателя измеряются в «метрах от поверхности», то есть чем ниже фактическая высота столба воды в осадной колонне, тем меньшим будет динамический уровень. На практике расчет динамического уровня воды помогает выяснить, на какую максимальную глубину может быть опущен погружной насос. 

Обратите внимание! Расчет динамического уровня воды осуществляется в два этапа — нужно выполнить средний и интенсивный водозабор.Производите замер после того, как насос беспрерывно проработал один час

Определив оба фактора, вы уже можете получить ориентировочную информацию по дебиту источника – чем меньше разница между статическим и динамическим уровнем, тем большим является дебит скважины. У хорошей артезианской скважины  эти показатели будут идентичными, а средний по производительности источник имеет 1-2 метра разницы.

Расчет дебита скважины может производиться несколькими способами. Вычислять дебит проще всего по следующей формуле:

V*Hв/Hдин – Hстат

В которой: 

• V– интенсивность отбора воды при замере динамического уровня скважины; 
• Ндин – динамический уровень; 
• Нстат – статический уровень; 
• Нв – высота столба воды в обсадной колонне (разница между общей высотой обсадной колонны и статическим уровнем жидкости) 

Как определить дебит скважины на практике: возьмем в качестве примера скважину, высота которой составляет 50 метров, при этом перфорированная зона фильтрации расположена на 45-ти метровой глубине. Замер показал статический уровень воды глубиною 30 метров. Исходя из этого, определяем высоту столба воды: 50-30=20 м. 

Чтобы определить динамический показатель, предположим, что за один час работы насосом из источника было откачано два кубометра воды. После этого замер показал, что высота столба воды в скважине стала меньше на 4 метра (произошло увеличение динамического уровня на 4 м) 

То есть, Ндин = 30+4=34 м. Для того чтобы свести возможные погрешности расчета к минимуму, после первого измерения нужно выполнить расчет удельного дебита, с помощью которого можно будет рассчитать реальный показатель. 

Для этого, после первого забора жидкости, необходимо дать источнику время на заполнения, чтобы уровень столба воды поднялся до статического показателя. 

После чего выполняем забор воды с большей интенсивностью, чем первый раз, и повторно делаем замер динамического показателя. 

Для демонстрации расчета удельного дебита используем такие условные показатели: V2 (интенсивность откачки) – 3 м³, если предположить, что при интенсивности откачки в 3 кубометра за час, Ндин  составляет 38 метров, то 38-30 = 8  (h2 = 8). 

Удельный дебит рассчитывается по формуле:

Du = V2 – V1/ H2 – H1

где: 

• V1 – интенсивность первого забора воды (меньшая); 
• V2 – интенсивность второго забора воды (большая); 
• H1 – уменьшение столба воды при выполнении откачки меньшей интенсивности; 
• H2 – уменьшение столба воды при откачке большей интенсивности 

Вычисляем удельный дебит: Ду = 0.25 кубометра в час. 

Удельный дебит нам демонстрирует, что рост динамического уровня воды на 1 метр, влечет за собой увеличение дебита скважины на 0.25 м3/час. 

После того как рассчитан удельный и обычный показатель, можно выполнить определение реального дебита источника по формуле:

Др = (Нфильтр – Нстат) * Ду

где: 

• Нфильтр – глубина верхнего края фильтрующего участка обсадной колонны; 
• Нстат – статический показатель; 
• Ду – удельный дебит; 

Исходя из предыдущих расчетов, мы имеем: Др = (45-30)*0.25 = 3.75 м3/час — это высокий уровень дебита для артезианской скважины (классификация высокодебитных источников начинается с 85 м³/сутки, у нашей скважины он составляет 3,7*24=94 м³) 

Как вы видите, погрешность предварительного расчета, в сравнении с итоговым результатом, составила около 60%. 

Приминение формулы дюпри

Классификация скважин нефтяной и газовой промышленности требует расчета их дебита по формуле Дюпюи. 

Формула Дюпюи для газовой скважины имеет следующий вид: 

Для вычисления дебита нефти существует три разновидности данной формулы, каждая из которых применяется для разных видов скважин — поскольку каждая классификация имеет ряд особенностей. 

Для нефтяной скважины с неустановившимся приточным режимом: 

Для нефтяной скважины с псевдоустановившимся режимом притока: 

Для нормального режима притока: 

Расшифровка данных: 

• q0 – дебит источника; 
• K – проницаемость скважины; 
• h – продуктивность пласта; 
• Pпл – средний показатель давления породы; 
• Pзаб – забойное давление породы; 
• μ0 – коэф. вязкости нефти; 
• Β0 – коэф. объема нефти; 
• re – радиус дренажа; 
• rw – радиус нефтескважины; 
• S – скин фактор; 
• α – коэф. пересчета. 

Видео

В сюжете - Определение дебита скважины в полевых условиях

В сюжете - Как правильно замерить дебит скважины

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Как утеплить скважину на зиму