СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕБИТА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к области горного дела и может быть использована при эксплуатации скважин, в частности, гидрогеологических, оборудованных погружным насосом, для воздействия на фильтр, прифильтровую зону с целью регулирования их проницаемости.
Известна система восстановления дебита скважин, включающая погружной насос, размещенный на колонне в скважине, гидравлический излучатель колебаний в виде кавитатора давления и расхода, установленный в фильтре и соединенный с колонной обводной трубкой (RU 2224883).
Известная система позволяет при работающем погружном насосе производить кавитационную обработку фильтра и прифильтровой зоны скважины, однако она предполагает наличие пакера, а в качестве погружного насоса - струйного насоса, что ограничивает область ее применения.
Известна система для очистки фильтров эксплуатируемых на воду скважин, включающая средство, размещенное в фильтре скважины и связанное с системой электропитания, при включении которой происходит очистка фильтра от кольматирующих осадков путем совместного воздействия на них гидродинамическими и тепловьми возмущениями (SU 969842).
Недостатком известной системы является необходимость извлечения из скважины погружного насоса на период очистки фильтра от кольматирующих осадков.
Известна система автоматического управления насосной установкой гидрогеологической скважины, включающая погружной насос, размещенный на водоподъемной колонне в скважине, подключенный электрически к магнитному пускателю, которым включается электропривод погружного насоса, аналоговый датчик давления соединенный с первым входом блока преобразования сигналов, второй вход которого соединен с выходом блока задания уставок, третий вход соединен с первым выходом программного блока, первый вход которого соединен с выходом блока преобразования сигналов, второй выход программного блока соединен с входом запоминающего блока, выход которого соединен с вторым входом программного блока, третий выход которого соединен с входом усилителя, выход которого - с магнитным пускателем (RU 2095633).
Известная система не предназначена для автоматического регулирования проницаемости фильтров и прифильтровых зон гидрогеологических скважин.
Полезная модель позволяет получить технический результат, выражающийся в повышении эффективности эксплуатации гидрогеологических скважин за счет обеспечения автоматического регулирования проницаемости фильтров и их прифильтровых зон.
Указанный технический результат достигается тем, что система автоматического контроля и восстановления дебита гидрогеологических скважин, включает погружной насос, размещенный на водоподъемной колонне в скважине, гидравлический излучатель колебаний давления и расхода, установленный в фильтре и соединенный с водоподъемной колонной обводной трубкой через электрогидравлический клапан, подключенный электрически через исполнительное реле к выходу блока сравнения, подключенные электрически к входу блока сравнения уровнемер, размещенный в скважине, расходомер, установленный в водоподъемной колонне, задатчик динамического уровня и задатчик расхода.
Способствует получению технического результата то, что гидравлический излучатель колебаний давления и расхода выполнен в виде кавитатора, уровнемер - емкостным, блок сравнения - пороговым, а программируемое исполнительное реле имеет возможность активирования на заданное время с отключением от блока сравнения при появлении сигнала на выходе блока сравнения и последующего подключения к нему через 10 мин.
Желательно чтобы гидравлический излучатель колебаний давления и расхода был установлен в верхней части фильтра.
При эксплуатации скважин целесообразно определять кольматаж на его начальных стадиях по изменению динамического уровня или расхода. Так как, если произошел кольматаж поверхности фильтра, то динамический уровень может остаться неизменным, а расход откачиваемой жидкости уменьшается и наоборот, при постоянном расходе насоса Q=const динамический уровень понижается.
Спонтанная (неуправляемая) кавитация приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик гидравлических систем. В то же время кавитация может использоваться как полезное явление при интенсификации производственных процессов, в частности, для декольматации фильтра и прифильтровой зоны скважины.
На чертеже показана схематически система автоматического контроля и восстановления дебита гидрогеологических скважин.
Система включает погружной насос 1, размещенный на водоподъемной колонне 2 в скважине. Обводной трубкой 3 через электрогидравлический клапан 4 гидравлический излучатель 5 колебаний давления и расхода соединен с водоподъемной колонной 2. Гидравлический излучатель 5 колебаний давления и расхода установлен в фильтре, в верхней его части. Уровнемер 6, размещенный в скважине, и расходомер 7, установленный в водоподъемной колонне 2, подключены электрически к входу блока сравнения 8. Также к входу блока сравнения 8 подключены электрически задатчик динамического уровня 9 и задатчик расхода 10. Электрогидравлический клапан 4, подключен электрически через исполнительное реле 11 к выходу блока сравнения 8. Гидравлический излучатель 5 колебаний давления и расхода выполнен в виде кавитатора.
Система, раскрытая в предлагаемой полезной модели, позволяет без извлечения водоподъемной колонны 2 с погружным насосом 1 из скважины восстановить водопроницаемость пласта и фильтра. Декольматаж производится с помощью гидравлического излучателя 5 колебаний давления и расхода. Частота кавитационных колебаний определяется динамическими характеристиками трубопровода за кавитатором (трубкой Вентури).
h
Система автоматического контроля и восстановления дебита гидрогеологических скважин работает следующим образом. Погружной насос 1 в процессе своей работы нагнетает откачиваемую жидкость в водоподъемную колонну 2, в которой установлен электрогидравлический клапан 4 электрически соединенный с исполнительным реле 11. Электрогидравлический клапан 4 устроен таким образом, что при поступлении сигнала от исполнительного реле 11 открывает доступ части откачиваемой жидкости в обводную трубку 3, по которой эта часть нагнетаемой под давлением жидкости поступает в гидравлический излучатель 5 колебаний давления и расхода, установленный ниже погружного насоса 1. Исполнительное реле 11 является программируемым, т.е. имеет возможность активирования на заданное время с отключением от блока сравнения 8 при появлении сигнала на выходе блока сравнения 8 и последующего подключения к нему, например, через 10 мин. В период активации исполнительного реле 11, электрогидравлический клапан 4 находится в открытом положении, гидравлический излучатель 5 колебаний давления и расхода продуцирует кавитационные колебания давления и расхода жидкости. Через 10 минут после завершения периода акцивации исполнительное реле 11 подключается к блоку сравнения 8. От емкостного уровнемера 6 и расходомера 7 постоянно поступают в блок сравнения 8 соответствующие сигналы φ
Q
д
д
и φ, характеризующие положение динамического уровня h в скважине и расход Q жидкости в водоподъемной колонне 2. В блоке сравнения 8 с помощью задатчика динамического уровня 9 и задатчика расхода 10 предварительно заданы допустимые диапазоны снижения динамического уровня в скважине и расхода откачиваемой жидкости в водоподъемной колонне 2. При достижении критического порога одного из указанных контролируемых параметров h или Q на выходе блока сравнения 8 появляется сигнал. Под действием сигнала на выходе блока сравнения 8 исполнительное реле 11 активируется на заданное время и отключается от блока сравнения 8. Во время активации исполнительное реле 11, воздействуя на электрогидравлический клапан 4, открывает его и последний находится в открытом положении. По обводной трубке 3 через открытый электрогидравлический клапан 4 часть потока откачиваемой жидкости приводит в действие кавитатор 5. Начинается процесс декольматажа скважины. Через заданный определенный промежуток времени (определяемый опытным путем) исполнительное реле 11 закрывает электрогидравлический клапан 4, прекратив декольматаж. Спустя 10 минут исполнительное реле 11 вновь подключится к выходу блока сравнения 8. И если гидравлическая ситуация не изменилась, то исполнительное реле 11 вновь откроет электрогидравлический клапан 4, активируя работу кавитатора 5. Этот процесс повторяется до тех пор, пока на выходе блока сравнения 8 не исчезнет сигнал, что будет свидетельствовать о восстановлении параметров фильтрационных характеристик до номинальных значений. Таким образом, осуществляется автоматическое регулирование проницаемости фильтра и прифильтровой зоны гидрогеологисекой скважины в процессе ее эксплуатации, поскольку их обработка производится управляемой кавитацией в оптимальном режиме. Рациональная частота кавитационных обработок составляет от нескольких недель до нескольких месяцев, что предотвращает слеживание и уплотнение кольматанта. При невыполнении данного условия по срокам, потребуется проведение комбинированной реагентно-кавитационной обработки скважины. Наиболее интенсивной обработке следует подвергать верхнюю часть фильтра, поскольку именно она подвержена наибольшей аэрации, следовательно, и кольматажу. Установлено экспериментально, что аэрированная вода, при ее наличии в скважине, стремится уходить в пласт в верхней его части.
Использование полезной модели позволяет повысить эффективность эксплуатации гидрогеологических скважин.