Повышено давление в скважине

Одним из наиболее значимых параметров артезианской скважины является уровень давления. От него во многом зависит, как статистический и динамический уровень воды, так и напор в точках водоразбора. При этом нужно отметить, что величина давления определяется местоположением водозаборного узла.

Впервые артезианские скважины стали использовать для водоснабжения во французской провинции Артюа (отсюда и пошло название водозаборов данного типа). Из-за рельефа местности они были самоизливными. Связано это с тем, что устье скважины находилось ниже уровня водоносного горизонта. Поскольку вода в известняковом пласте находится под давлением, при его вскрытии она поднимается вверх. Если скважина расположена в низине, вода вытесняется давлением на поверхность. Это хорошо видно на рисунке ниже.

Самоизливные артезианские скважины используются и в наши дни. Но все-таки более популярен вариант, который предусматривает использование насосного оборудования для подъема воды. Это связано с удобством эксплуатации подобных водозаборов.

При этом нужно учитывать, что итоговый напор в кранах зависит не только от уровня давления воды в артезианской скважине, но и от таких параметров как:

• протяженность трубопроводов;
• высота точек водоразбора;
• суммарный объем водопотребления.

Кроме того, при проектировании промышленного или бытового скважинного водоснабжения необходимо учесть гидравлические потери запорной арматуры, используемой при обустройстве скважины и прокладке трубопроводов.

Какое давление воды в скважине обеспечивает нормальную работу бытовой техники?

В различных точках системы водоснабжения давление воды отличается. Максимальные показатели наблюдаются в непосредственной близости от скважины, а минимальные у наиболее высоких точек водоразбора. Поэтому минимальный рабочий уровень давления рассчитывают для верхних этажей жилых и промышленных зданий. При этом на каждые 10 метров перепада высот добавляют 1 атм.

В среднем для нормальной эксплуатации сантехнического оборудования, а также бытовых приборов необходимое давление в системе составляет 3-3,5 атм. Это с учетом размещения сантехнического оборудования на втором этаже. Если дом одноэтажный или на втором этаже отсутствуют точки водоразбора, этот показатель может быть снижен до 2-2,5 атм.

Как повысить давление воды?

Распределение давления по стволу скважины обуславливается физическими законами. Чем глубже выполняются замеры, тем выше будет давление. И, напротив, с подъемом уровня измерения давление уравновешивается силой тяжести. Чем меньше разница между статистическим и динамическим уровнем воды, тем выше производительность скважины. Как правило, для глубинных водозаборов разница не превышает 1 метра, а в некоторых случаях эти показатели могут сравняться (на промышленных скважинах, имеющих большой дебет). При этом важно отметить, что даже при использовании высокопроизводительной скважины давление воды в системе может быть недостаточным, к примеру, из-за неправильного подобранного оборудования.

Для решения этой проблемы можно использовать:

• Гидроаккумулятор. Это герметичный резервуар, предназначенный для накопления воды и поддержания стабильного уровня давления в системе.
• Систему постоянного давления. Это более сложное устройство, которое объединяет в себе гидроаккумулятор, водяной насос и электродвигатель.

Выбор оборудования, а также определение подходящего объема резервуара, зависит от условий эксплуатации и назначения. К примеру, в частных домах достаточно небольших гидроаккумуляторов объемом до 50 литров. Что же касается сельхозпредприятий, фермерских хозяйств, производственных комплексов и других крупных потребителей, снабжаемых водой из скважины, то для поддержания стабильного давления здесь используют резервуары объемом в несколько десятков кубометров. Это могут быть как современные мембранные гидроаккумуляторы, так и башни Рожновского, которые до сих пор успешно используются для создания запаса воды и регулирования напора в системе.

Читайте также

Тема 1. Основные понятия о ГНВП и фонтанах.

Лекций по программе

Курс

«Контроль скважины. Управление скважиной при газонефтеводопроявлениях».

Открытые фонтаны всегда были и остаются в настоящее время самыми тяжелыми авариями при бурении и ремонте скважин. Как правило, открытые фонтаны сопровождаются многими последствиями. Такими как:

n потеря бурового и другого оборудования

n непроизводственные материалы и трудовые затраты;

n загрязнение окружающей среды (разливы нефти или минерализованной воды, загазованность и др. ) ;

n перетоки внутри скважины, вызывающие истощение месторождения и загрязнение вышележащих горизонтов;

n случаи человеческих жертв.

Несмотря на совершенствование противовыбросового оборудования и технологию проводки, освоения и ремонта скважин количество открытых фонтанов и убытки от них сокращаются медленно. Чаще всего причиной этого является отсутствие должного контроля за поведением скважины, при которой невозможно определить начало ГНБП и своевременно принять меры по его ликвидации, а так же неграмотные работы по глушению проявления. Каждый открытый фонтан проходит стадии:

· Начала ГНВП, когда в ствол скважины только начинает поступать флюид из пласта.

· Подъем флюида по стволу скважины и выброс, если устье оказалось незагерметизированным.

Нормальная ликвидация проявления может быть только в том случае, если его обнаружение и герметизация произошли на первом этапе — начале поступления флюида из пласта т.е. произвести раннее обнаружение начала ГНВП.

ГНВП- это поступление пластового флюида ( газ, нефть, вода, или их смесь ) в ствол скважины, не предусмотренное технологией работ при ее строительстве, освоении , ремонте и эксплуатации.

Выброс — кратковременное, интенсивное вытеснение из скважины порции бурового раствора энергией расширяющегося газа.

Открытый фонтан — неуправляемое истечение пластового флюида через устье скважины в результате отсутствия, разрушения, или негерметичности запорного оборудования, или грифонообразования.

Давление, P – Мпа; кгс/см.2. Давление определяется как сила, действующая на единицу площади. Давление в любой точке скважины одинаково во всех направлениях.

Гидростатическое давление, Pr — Мпа; кгс/см.кв.. . Гидростатическим давлением принято называть давление, определеяемое весом столба раствора выше рассматриваемого сечения, приходящегося на единицу площади.

где r — плотность флюида, г/см3;

H — глубина скважины, м.

В наклонных скважинах глубина скважины H определяется как вертикальная составляющая длины ствола.

Гидравлические потери (сопротивление) Pr.c, Мпа; кгс/см.2. Гидравлические потери определяются как давление, которое необъодимо создать, чтобы прокачать данный флюид с данной скоростью через данную систему. Гидравлические потери возникают только при прокачивании флюидов и суммируются со всеми другими давлениями, действующими в интересующей нас точке.

Значение гидравлических потерь определяется по существующим методикам.

Избыточное давление, Pиз-кгс/см.2.Избыточное давление (противодавление) есть давление, действующее на закрытую или открытую (в динамике) систему, определяемое иными, чем гидростатическое давление, источниками. В нашем случае избыточным давлением в закрытой при ГНВП скважине будет давление в бурильных трубах Pиз.т. и колонне Pиз.к. Избыточным давлением в динамических условиях будут гидравлические потери в дросселе +Pr.c.

Избыточное давление добавляется к давлению, действующему в рассматриваемой точке в статических и динамических условиях. Это положение является основополагающим в понимании методики глушения скважины.

Избыточное давление в бурильных трубах. Pиз.т. — кгс/см.2 Pиз.т. — это давление на стоянке при закрытой скважине без циркуляции. Pиз.т. равно разнице между пластовым давлением Pпл и гидростатическим давлением столба бурового раствора в бурильных трубах.

Избыточное давление в обсадной колонне, Pиз.к. — кгс/см.2Pиз.к. — это давление в затрубном (кольцевом) пространстве на устье закрытой скважины при отсутвии циркуляции. Pиз.к. равно разнице между пластовым давлением и общим гидростатическим давлением столба флюидов в затрубном пространстве.

Пластовое давление, P пл — кгс/см.2. Пластовое давление есть давление флюида в рассматриваемом пласте. Пластовое давление равно гидростатическому давлению столба бурового раствора в бурильных трубах плюс Риз.т. при закрытой скважине. Нормальным пластовым давлением считается давление равное гидростатическому давлению столба воды на глубине залегания пласта. Пластовое давление выше давления столба воды называется аномально высоким пластовым давлением. Пластовое давление ниже давления столба воды называется аномально низким пластовым давлением.

Забойное давление, Рзаб — кгс/см.2 Забойное давление есть общее давление на забое скважины (или под долотом) в любых условиях. Рзаб=Рr+Pr.ск+Риз.

Рзаб. в зависимости от условий может быть равно пластовому давлению, больше или меньше его:

— в нормальных условиях бурения Рзаб>Рпл;

— при ГНВП , когда скважина закрыта , Рзаб=Рпл.

Основным условием начала ГНВП является превышение пластового давления вскрытого горизонта над забойным давлением.

Забойное давление в скважине во всех случаях зависит от величины гидростатического давления бурового раствора заполняющего скважину и дополнительных репрессий вызванных проводимыми на скважине работами ( или простоями ).

ЕТПБ требуют, чтобы гидростатическое давление ( Р г ) превышало пластовое ( Р пл ) в следующих размерах :

для скважин с глубиной до 1200м Р=10% Р пл, но не более 1,5 МПа

для скважин с глубиной более 1200м Р=5% Р пл, но не более 3,0 Мпа

При известном пластовом давлении горизонта необходимая плотность промывочной жидкости, на которой должен вскрываться этот горизонт определяют:

Для бесперебойного функционирования сантехнических приборов необходимо, чтобы давление воды в водопроводе соответствовало определенному показателю, который обычно рассчитывается индивидуально.

Но верные вычисления не гарантируют, что на практике напор воды будет оптимальным. Владельцы загородных домов чаще всего сталкиваются с проблемой малого напора воды в трубах. Решить ее возможно путем внедрения оборудования.

Предлагаем разобраться, каковы нормы давления в водопроводе частного дома и по каким причинам происходит снижение напора. Предложим действенные методы повышения эффективности водоснабжения. Материал мы дополнили подробными фото инструкциями и видео.

Нормы давления в трубопроводе

Водопроводное давление измеряется в барах. Величина имеет альтернативное название – атмосферная единица. Под напором в 1 бар вода может подняться на высоту 10 м.

В городских сетях обычно давление составляет 4-4,5 бара, чего хватает для обслуживания многоэтажных домов.

По нормативным документам, в частности указаниям сборника СНиП 2.0401-85, допустимое давление для холодной воды варьируется в пределах от 0.3 до 6 бар, для горячей – от 0.3 до 4.5. Но из этого не следует, что давление в 0.3 атмосферы будет оптимальным. Здесь приведены лишь допустимые границы напора.

Жители частных домов вынуждены рассчитывать давление в водопроводе индивидуально. В случае, если система автономная, напор может превышать допустимые по нормативным документам границы. Он может колебаться в районе 2.5-7.5 бар, а иногда достигать и 10 бар.

Стандартными значениями для нормальной работы системы с насосной станцией считается интервал 1,4 – 2,8 бар, соответствующие заводской установке показателей реле давления.

Если обеспечить чрезмерно высокое давление в системе, то некоторые чувствительные приборы могут выходить из строя или некорректно работать. Поэтому в трубопроводе давление не должно превышать 6.5 бар.

Фонтанирующие артезианские скважины способны выдать напор в 10 бар. Такое давление способны выдержать исключительно приваренные соединения, большинство же фитингов, запорно-регулирующих узлов под его действием разрушаются, в результате чего возникают течи на участках.

Определять, какое необходимо давление воды для нормального функционала водопровода загородного дома, необходимо с учетом используемых бытовых приборов. Некоторые виды сантехнических устройств не работают при низком давлении.

Например, для джакузи необходимо давление 4 бара,  для душа, системы пожаротушения – 1.5 бара, для стиральной машинки – 2 бара. Если предусматривать возможность полива газона, то здесь должен быть сильный напор в 4, иногда – в 6 бар.

Оптимальным показателем давления для загородного дома будет отметка в 4 бар. Такого напора хватит для исправной работы всех сантехнических устройств. При этом большинство фитингов, узлов запорно-регулирующей арматуры способны его выдерживать.

Давление в 4 бар может обеспечить далеко не каждая система. Обычно для загородных домов давление в водопроводе составляет 1-1.5 бар, что соответствует самотеку.

Причины низкого напора в водоснабжении

В загородные дома вода в водопроводную сеть поступает из колодцев или скважин.

Если система полностью автономна, то для создания нужного напора нужно учитывать два момента:

• необходимость обеспечения подъема воды;
• важно производить верно гидравлический расчет и правильно его реализовать на практике – обеспечить необходимое давление в удаленных от водосбора точках и точках, располагающихся на разной высоте.

Из этого вытекает две основные проблемы индивидуальных водопроводов:

1. Не хватает ресурсов скважины – дебит отверстия не позволяет поддерживать нормальное давление, а , следовательно, повысить напор.
2. Воды в скважине достаточно много, поэтому насосы могут нагнетать высокое давление (до 6 бар), что может привести к разрывам соединений, протечкам, быстрому износу оборудования.

В первом случае насосы качают жидкость, создавая ее циркуляцию до возникновения определенного давления, однако со временем оно ослабевает. Во втором случае нужно подобрать насос с  производительностью, которая равна суточной норме потребления воды.

Тем не менее, большинство владельцев частных домов волнует вопрос, как грамотно повысить давление в собственном водопроводе, а не понизить его, ведь необходимым дебитом для создания высокого давления обладают лишь некоторые артезианские скважины.

Большинство же отверстий генерируют слабый напор воды, а то и вовсе не способны производить какое-либо давление.

Если в доме используются стандартные бытовые приборы, то достаточно поднять давление до 2.3-2.5 бар – этого волне хватит для их бесперебойного одновременного функционирования с хорошим напором. Если предусмотрена джакузи или система полива, то здесь необходимо более высокое давление.

Для измерения давление используется прибор манометр. Его покупают отдельно и встраивают на точке входа воды в дом. Также туда же устанавливают счетчик воды. Некоторое оборудование идет в комплектации с манометром. Например, обогревательный котел, если предусматривается ГСВ.

Простой манометр имеет шкалу от 0 до 7, что позволяет установить его в квартире, частном доме.

Методы повышения давления в системе

Если давление в водопроводе низкое, то причина может заключаться в следующем:

1. Вода в трубопроводе есть, но отсутствует напор.
2. Вода в трубопроводе отсутствует на верхних этажах.

Для решения первой проблемы необходимо внедрить в систему повышающий давление насос, для решения второй – установить накопительную станцию.

Прежде чем внедрять технические средства в систему водоснабжения, следует сначала проверить сеть на предмет засорения:

#1: Внедрение насоса для повышения давления

Если вода в трубопроводе присутствует, но нет напора, то устанавливают нагнетательный насос. Также устройство можно внедрить в случае, если нет напора в квартире с централизованным отоплением.

Причина отсутствия давления может заключаться в следующем:

• скважина располагается отдаленно дома;
• мощности базового насоса не хватает, чтобы обеспечить подачу воды на верхние этажи.

Насос обычно монтируют на входе в домашнюю трубопроводную сеть перед коллектором или первым тройником.

Существует один недостаток центральных насосов – они создают разряжение, то есть могут качать насыщенную воздухом воду. Обычный нагнетательный центробежным насос чувствителен к содержанию воздуха в жидкости, поэтому стоит отдать предпочтение вибрационным модификациям.

Для установки прибора в многоквартирном доме важно выбрать модификацию верной мощности, иначе владелец “прокачанного” водопровода будет понижать давление в соседних квартирах. Рекомендуется ставить насос на трубу, ведущую к конкретному бытовому прибору.

В общем случае насос врезают в общую трубу, которая отвечает за подачу воды в квартиру или дом. Сам прибор довольно компактный и стоит недорого.

#2: Основные виды нагнетательных насосов

Существуют модели с сухим и мокрым ротором (проточные). Элементы насоса с мокрым ротором смазывает проходящая жидкость. Устройства этого класса не требуют дополнительного обслуживания, если изначально их подключить правильно.

Хорошей мощностью обладает насос с сухим ротором, но он нуждается в регулярном обслуживании, выдает негромкие звуки при работе, напоминающие писк комара. Детали его ограждены водостойкой заслонкой, поэтому придется раз в месяц чистить прибор.

По типу работы насосы делятся на следующие виды:

• насос, повышающий давление в ручном режиме и имеющий ручное управление. Модель постоянно работает, автоматических переключателей не имеет. У прибора несложная понятная для простых обывателей конструкция; чаще всего устройство используется в системах “теплый пол”;
• автоматический насос – запускается лишь при включении крана или бытовых приборов. После их закрытия отключается.

Автоматический насос стоит дороже ручного, потребляет немного энергии, оперативно реагирует на изменения в давлении и сегодня является наиболее востребованным.

Выбрать нагнетательный насос довольно просто.

Важно определить следующее:

• на горячую или холодную воду будет устанавливаться прибор;
• необходимый уровень напора – чем выше показатель, тем большим будет давление в системе.

Соответственно, чем выше напор, тем больше необходимо мощности и пропускной способности оборудования.

Не менее важно выбрать нагнетательный насос с учетом бренда, поскольку в случае поломки не каждая ремонтная служба возьмется приводить в порядок модель производства неизвестной фирмы. Самые известные и всеми признанные производители – Грундфос, Wilo, Sprut. Каждая фирма специализируется на выпуске разных модификаций прибора.

Например, Грундфос выпускает циркуляционные насосы небольшого объема, Wilo разрабатывают модели со встроенным гидроаккумулятором.

Чтобы подключить циркуляционный нагнетательный насос нужно:

1. Перекрыть воду на участке.
2. Выпустить воду из трубопровода и системы в целом.
3. Отрезать часть трубы, в которой будет производиться установка.
4. Прикрепить фитинги и насадки на места стыков.
5. Врезать оборудование в водопровод.

Также допустимо использовать полипропиленовый или резиновый шланг для упрощения монтажа. В современных циркуляционных насосах такие трубы идут в комплекте.

#3: Повышение давления накопительным баком

Когда в доме трубопроводы стоят без воды или в случае, если на нижнем этаже вода присутствует, а до верхних не доходит, необходимо приобретать накопительную насосную станцию. Также ее внедряют в систему тогда, когда сетевое давление меньше 0.2 бара, а расход меньше 2 л/м.

Принцип ее работы следующий. Насос закачивает жидкость в станцию (бак или гидроаккумулятор), который работает под давлением 1.5-2 бара. Вода поступает до момента, когда в баке появится напор в 1.5 или 2 бара. Если станция оборудована гидроаккумулятором, то создаваемое давление может быть на порядок выше.

После генерации необходимого давления, насосная станция отключается автоматически.

В конструкцию накопительной станции внедрены специальные датчики давления. При падении напора до 1.5 бар главный насос включается, при возрастании до определенной отметки отключается.

Насос в станции может быть одного из двух видов – центробежным или вибрационным.

По типу всасывания различают:

• конструкции со съемным эжектором – способны генерировать давление в 5 бар. Эжектор погружают в скважину, а сам бак может располагаться дома, поскольку при работе практически не шумит. Преимущественно используется станция в случаях, если источник воды располагается глубоко, а ее недостатком является чувствительность к механическим элементам – песку, грязи и др.
• оборудование со встроенным эжектором – подходит для неглубоких (до 8 метров) скважин и колодцев, эффективно работает в грязной воде, не чувствительно к попаданию воздуха, но отличается высоким уровнем шума, поэтому обычно его устанавливают в специальных пристройках.

Модели с накопительным баком отличаются экономичностью (запуск происходит при опустошении бака), но имеют множество недостатков: генерируют малый напор, обладают большими габаритами, есть вероятность разрыва, в результате чего помещение может затопить.

Станции с накопительным баком сегодня практически не используют. На замену им пришли модели с гидроаккумулятором. Они обладают небольшими размерами, не шумят при работе.

Установить прибор можно в подвале, подсобке, отдельной пристройке. При этом минимизирован риск протечек. Но гидроаккумулятор имеет небольшой запас емкости (около 25 л) и его не используют для скважин с малым дебитом.

Также разделяют станции на поверхностные (когда насос располагается на земле) и погружные (устройство погружается в воду), последние условно делятся на колодезные и скважинные.

Для повышения уровня напора воды в квартирном трубопроводе насосные станции не используют в силу особенностей конструкции и шума при работе.

Несмотря на свою внушительную стоимость, насосная станция имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• возможно установить любое желаемое давление в доме, что позволит использовать любые сантехнические приборы, в том числе и те, которые требуют для функционирования высокого давления;
• подача воды будет бесперебойной даже в случае, если она отсутствует в центральной магистрали (благодаря наличию накопительного бака).

Существуют у системы недостатки — она громоздкая, занимает много места.

Важно верно определить объем накопительной емкости. Берут эту величину с учетом среднесуточной нормы расхода воды. Если семья состоит из 3-4 человек, то в сутки хватит примерно 500 л воды.

При расчетах также важно учитывать, что воду время от времени нужно обновлять, чтобы избежать появления бактерий.

Важно своевременно и регулярно производить очистку накопительной емкости, поскольку в ней скапливаются болезнетворные бактерии. Препятствуют их размножению небольшие мешочки с техническим серебром, помещенные вовнутрь бака.

Следует помнить, что на переливной трубе не должно быть запорной арматуры. Если поплавковый клапан выйдет из строя, то через нее будет происходить отвод воды.

Также необходимо установить байпас, чтоб в случае поломки станции была возможность отключить систему без полного отключения водоснабжения.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик №1. Как подобрать электрическую станцию. В видеоролике можно узнать об особенностях выбора электрической станции с гидроаккумулятором:

Ролик №2. Видео описывает основные моменты при установке нагнетательного насоса:

Как видим, поднять давление в водопроводе несложно. Для решения задачи используется нагнетательный насос или специальная насосная станция. Если монтаж насоса возможно осуществить своими силами, то доверить установку станции следует профессионалам.

У вас есть личный опыт по улучшению давления в водопроводе? Хотите поделиться действенными методами или задать вопросы по теме? Пожалуйста, оставляйте комментарии – форма для отзывов расположена ниже.