Аппаратура для контроля статики и динамики подземных вод

Классификация и общая схема скважинных уровнемеров

Уровнемеры предназначены для измерения уровня жидкости (главным образом воды) в скважинах при бурении, при гидрогеологических исследованиях, при откачках и для наблюдения за изменением уровня в скважинах в течение длительного времени, для измерения уровня в емкостях (в частности в зумпфе).

По принципу действия уровнемеры весьма разнообразны:

  • • механические (поплавковые);
  • • гидростатические (действие столба жидкости на заглубленный манометрический преобразователь);
  • • пьезоэлектрические (работающие по принципу измерения давления воздуха, вдуваемого под слой жидкости);
  • • акустические (время прохождения ультразвуковых волн до зеркала воды или в слое воды);
  • • электрические (емкостные, электрического сопротивления);
  • • гидродинамические, радиоактивные, фотоэлектрические, объемные, тепловые, весовые и др.

В зависимости от характера показаний уровнемеры подразделяются на фиксирующие значения уровня непрерывно, дискретно с изменением уровня на заданную глубину и фиксирующие максимальное и минимальное значение уровня.

В зависимости от целей наблюдения за уровнем уровнемеры подразделяются на уровнемеры разовых замеров, периодических замеров (измеряющие уровень через заданное время) и уровнемеры непрерывного наблюдения.

По виду предоставляемой информации уровнемеры подразделяются на уровнемеры индикации (звуковые, световые, электрические сигналы), с измерительными приборами и с графической записью - самописцы; более сложные комплексы включают измерительные показывающие приборы и регистраторы.

В зависимости от расстояния передачи информации уровнемеры подразделяются на уровнемеры местного и дистанционного измерения.

В зависимости от вида чувствительного элемента уровнемеры подразделяются на поплавковые, с электрическим чувствительным элементом, с упругим чувствительным элементом.

В зависимости от способа измерения уровнемеры подразделяются на две группы: уровнемеры, непосредственно измеряющие уровень, т. е. следящие за изменением положения зеркала жидкости (контактные и бесконтактные), и уровнемеры, косвенно измеряющие уровень.

Из уровнемеров косвенного слежения за уровнем воды наиболее простыми конструктивно являются уровнемеры, включающие манометрического типа преобразователь давления столба жидкости, установленный на фиксированной глубине и при необходимости (например, при больших понижениях при откачках воды) приспускаемый также на фиксированную глубину.

В связи с тем, что плотность и температура жидкости в скважине стабильны, изменение давления столба жидкости над датчиком без особой погрешности отражает колебания уровня. Для более точных измерений предусматриваются параллельные наблюдения за барометрическим давлением, или это решается путем измерения алгебраической суммы сигналов, отражающих давление столба жидкости и барометрическое давление.

В практике сооружения скважин и проведения гидрогеологических исследований наибольшее распространение получили контактные уровнемеры, непосредственно измеряющие уровень. В качестве чувствительного элемента используются поплавки и электродные группы. Соприкосновение чувствительного элемента с зеркалом воды может быть периодическим (взятие замеров в нужное время) или постоянным, что определяется технологией работ. В качестве линии связи используются ленты, шнуры, тросики, электрические провода, которые часто одновременно выполняют роль измерительного инструмента.

Колебания уровня воды преобразуются в перемещение гибкого звена, что используется для работы перописца, отсчетного цифрового устройства, перфоратора ленты и других механизмов регистрации уровня.

Точность измерения уровня воды контактными уровнемерами при использовании механической линии связи с поверхностными вторичными преобразователями зависит от многих факторов: кривизны и шероховатости стенок скважины и обсадных труб, трения в подшипниках направляющего ролика, трения проволоки (тросика) о стенки скважины.

На рис. 3.30, а представлена общая схема многих электрических скважинных уровнемеров, используемых при разовых (периодических) замерах в случае нахождения зеркала жидкости в закрепленной части скважины.

Схема уровнемера

Рис. 3.30. Схема уровнемера:

а-с электронным реле; б - с гальванической парой; 1 - электронное реле;

  • 2 - микроамперметр; 3 - электрод; 4 - измерительный провод;
  • 5 - обсадная труба; б - изолятор диаметром 8-10 мм;
  • 7 - трубочка из цинковой пластинки 10 х 10 мм; 8 - грузик

Уровнемер включает рулетку с изолированным измерительным проводом 4, на конце которого закрепляется электрод (контактная группа) 3, в рулетку вмонтировано электронное реле 1 с источником питания и микроамперметр 2 на 50... 100 рА в качестве индикатора. Одним из проводников является обсадная труба 5. При контакте электрода с водой замыкается электрическая цепь, что вызывает срабатывание электронного реле и подачу сигнала на микроамперметр; отсчет берется по измерительному проводу.

На рис. 3.30, б представлена электрическая схема уровнемера с гальванической парой, во многом повторяющая первую схему. Уровнемер предназначен для измерения уровня воды в закрепленных скважинах, включает рулетку с измерительным изолированным проводом 4 и микроамперметр 2 на 50-100 рА. Оголенный конец провода обернут цинковой пластинкой 7. При соприкосновении электрода с водой образуется гальваническая пара Zn-Fe; момент соприкосновения четко фиксируется по микроамперметру. Отсчет берется при подъеме - при размыкании электрической цепи. Диапазон измерений - до 100 м; предел допускаемой основной погрешности ±0,5 см.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >