Что называется пьезометрической поверхностью

ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Смотреть что такое «ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ» в других словарях:

пьезометрическая поверхность — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN piezometric surface … Справочник технического переводчика

пьезометрическая поверхность — 3.9 пьезометрическая поверхность (piezometric surface): Условная поверхность напорных вод. Каждая точка пьезометрической поверхности показывает уровень поднятия напорных вод при вскрытии верхнего водоупора горной выработкой. Источник: СП… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

напорная или артезианская пьезометрическая поверхность — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN artesian pressure surface … Справочник технического переводчика

нормальная пьезометрическая поверхность — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN normal pressure surface … Справочник технического переводчика

ДЕПРЕССИОННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — пьезометрическая поверхность напорных или свободная поверхность безнапорных вод, снижающаяся к месту их выхода на поверхность земли, к месту перетекания в более глубокие водопроницаемые породы, к пункту откачки (скважина, колодец, шахты и др.). В … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

АРТЕЗИАНСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — (пьезометрическая) воображаемая поверхность, до которой артезианская вода поднимается по пробуренным скважинам или другим горным выработкам. На карте изображается изопьезами, А. п. может быть названа положительной, если она расположена выше… … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

избыточная пьезометрическая высота — Высота, на которую од действием давления в данной точке может подняться жидкость, на свободную поверхность которой действует давление внешней газообразной среды (атмосферное давление). [СО 34.21.308 2005] Тематики гидротехника … Справочник технического переводчика

избыточная пьезометрическая высота — 3.13.18 избыточная пьезометрическая высота: Высота, на которую под действием давления в данной точке может подняться жидкость, на свободную поверхность которой действует давление внешней газообразной среды (атмосферное давление). Источник: СО… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СП 103.13330.2012: Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод — Терминология СП 103.13330.2012: Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод: 3.1 водоотлив (pumping, water removing): Отвод и удаление подземных или поверхностных вод из действующих шахт (рудников), карьеров и во время проходки… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

депрессионная воронка — Пьезометрическая поверхность напорных вод или свободная поверхность безнапорных вод, приобретающие форму воронки в месте откачки воды (скважины, шахты, колодца) … Словарь по географии

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Пьезометрическая плоскость

Когда пьезометрическая плоскость пересекает стенку, эпюра нагрузки изменяет знак; на рис. II-3 показаны эпюры нагрузки и силы давления на стенку для трех характерных положений пьезометрической плоскости О-О, пересекающей стенку. [3]

В последнем случае пьезометрическая плоскость проходит ниже центра тяжести стенки ( рис. П-2) и расстояния ус и hc становятся отрицательными. При этом центр давления D расположен выше центра тяжести ( Аг / 0), а результирующая сила, воспринимаемая стенкой, направлена внутрь жидкости. [5]

В последнем случае пьезометрическая плоскость проходит ниже центра тяжести стенки ( рис. II-2) и расстояния ус и hc становятся отрицательными. При этом центр давления D расположен выше центра тяжести ( Ду 0), а результирующая сила, воспринимаемая стенкой, направлена внутрь жидкости. [7]

В последнем случае пьезометрическая плоскость проходит ниже центра тяжести стенки ( рис. И-2), и расстояния ус и Лс становятся отрицательными. При этом центр давления D расположен выше центра тяжести ( Д / 0), а результирующая сила, воспринимаемая стенкой, направлена внутрь жидкости. [8]

В последнем случае пьезометрическая плоскость проходит ниже центра тяжести стенки ( рис. II-2), и расстояния ус и hc становятся отрицательными. При этом центр давления D расположен выше центра тяжести ( А / 0), а результирующая сила воспринимаемая стенкой, направлена внутрь жидкости. [9]

Если р0и 0, то пьезометрическая плоскость совпадает со свободной поверхностью, и нагрузка на стенку создается только весовым давлением жидкости. [13]

Если р0и 0, то пьезометрическая плоскость совпадает со свободной поверхностью, и нагрузка на стенку создается только давлением жидкости. [14]

Если РОИ 0, то пьезометрическая плоскость совпадает со свободной поверхностью, и нагрузка на стенку создается только давлением жидкости. [15]

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Пьезометрическая поверхность

Пьезометрическая поверхность в большинстве скважин устанавливается близко к поверхности земли или несколько выше. Водоносность пород довольно высокая, особенно в песках, рыхлых песчаниках и в га-лечно-песчаных отложениях. [1]

Пьезометрическая поверхность ( равно как и зеркало грунтовых вод) имеет выпуклую форму на водоразделах и вогнутую в древних долинах. На водоразделах самые высокие отметки имеет зеркало грунтовых вод, а затем следуют пьезометрические поверхности все более древних и глубже залегающих водонапорных комплексов. Таким образом, эти водонапорные комплексы имеют внутренние зоны создания напора, в пределах которых они даже не выходят на поверхность. [2]

Пьезометрическая поверхность депрессии является общей для обоих слоев. [5]

Пьезометрическая поверхность нефтегазоносного комплекса представлена на рисунке 10.4. Изменение латеральных градиентов в направлении линии тока в альб-се-номанском комплексе показано на рисунке 10.5. Для подземных флюидов этого комплекса зона активного водообмена не выражается в масштабе исследования. Зона замедленного водообмена, граница которой проведена по минимальным значениям градиента напора вдоль линии тока ( xlL 0 3), распространена в полосе шириной 55 км. В пределах этой зоны осуществляется практически полная восходящая разгрузка за счет перетекания ( возможно и по разломам), что и обуславливает резкое снижение горизонтальных градиентов подземных флюидов комплекса на относительно коротком расстоянии. [7]

Пьезометрическая поверхность напорного водоносного пласта в простейшем случае является плоскостью, наклон которой ( гидравлический уклон) обусловлен расстоянием между зонами питания и разгрузки и разностью их гипсометрических отметок. На разных участках пьезометрическая поверхность может располагаться как ниже, так и выше земной поверхности. [8]

Пьезометрическая поверхность красноцветной толщи восточного борта впадины характеризуется региональным снижением напоров среднеплиоценового водоносного комплекса от центральной части к периферии впадины. На многих локальных площадях установлены пьезоминимумы ( Челекен, Котуртепе, Монжуклы, Эрдекли, Гограньдаг и др.) и пьезомаксимумы ( Куйджик, Боядаг, Окарем, Кеймир), свидетельствующие об активной вертикальной миграции флюидов. [9]

Если пьезометрическая поверхность проектного пласта В ( рис. 84) располагается ниже пьезометрической поверхности вышележащего пласта А, то вероятность перетоков из В в А отсутствует, значит пласт В пригоден для закачки газа. Этот случай изображен на схеме. При обратном соотношении пьезометрических поверхностей пластов закачка газа в пласт В нецелесообразна. [12]

Схема пьезометрической поверхности комплекса представлена на рисунке 10.6. На рисунке 10.7 показано изменение латеральных градиентов подземных флюидов юрского нефтегазоносного комплекса вдоль линии тока. Из рисунков видно, что для наиболее глубоко залегающего нефтегазоносного комплекса не отражается в масштабе исследования не только зона активного водообмена, но весьма слабо выражена зона замедленного водообмена, т.е. последняя приближена к периферии бассейна. Если для подземных флюидов турон-палеоценового и альб-сеноманско-IX) нефтегазоносных комплексов экстремальные значения латеральных градиентов единичны, то в юрском нефтегазоносном комплексе отклонение от нормального распределения градиентов повсеместно. [14]

Источник

Что называется пьезометрической поверхностью

3.1. Гидростатическое давление. З-н Паскаля

3.2.Основное уравнения гидростатики.

3.3. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости и их

интегрирование для простейшего случая.

3.4. Пьезометрическая высота. Вакуум. Измерение давления. Приборы для измерения давления

Гидростатикой называется раздел гидравлики, в котором рассматриваются законы равновесия жидкости и их практические приложения.

В гидростатике учитываются следующие допущения.

1.Жидкости практически не способны сопротивляться растяжению

2. В неподвижных жидкостях не действуют касательные напряжения.

3. В неподвижных жидкостях, так как отсутствуют касательные напряжения, из поверхностных сил учитывается действие только сил давления, действие сил вязкости не учитывается.

4. На внешней поверхности рассматриваемого объема жидкости силы давления всегда направлены по нормали внутрь объема жидкости и являются сжимающими.

5. Внешняя поверхностью жидкости может рассматриваться, не только как поверхность раздела жидкости с газообразной средой или твердыми стенками, но и как поверхность объема, мысленно выделяемого из объема жидкости применение «принципа затвердевания».

6. В неподвижной жидкости возможен лишь один вид напряжения — напряжение сжатия, т. е. гидростатическое давление.

Докажем основной закон гидростатического давления (закон Паскаля): «в любой точке жидкости гидростатическое давление не зависит от положения площадки, на которую оно действует».

Согласно допущений на жидкость действуют внешние массовые (объемные) и поверхностные силы.

К массовым силам относятся сила тяжести и силы инерции относительного движения.

Массовая сила действующая на выделенный объем, в соответствии со вторым закону Ньютона может быть записана в виде

поделив на массу правую часть этого уравнения, получим единичную массовую силу, которая имеет направление силы F и размерность ускорения.

На выделенный в жидкости тетраэдр действуют силы гидростатического давления жидкости по его граням-площадкам. Обозначим через Рх гидростатическое давление, действующее на грань, нормальную к оси О x площадью S_x = ( dydz /2), через P у — давление на грань нормальную к оси Оу, и т. д. Гидростатическое давление, действующее на наклонную грань, обозначим через Р n , а площадь этой грани — через dS .

Составим уравнение равновесия выделенного объема жидкости по оси Ох, учитывая при этом, что все силы направлены по нормалям к соответствующим площадкам. Проекция сил давления на ось Ох

Где Cos ( n ^ x ) – косинус между нормалью к площадке dS и осью Ох.

Масса жидкости в тетраэдре равна произведению ее плотности ρ на объем

Уравнение равновесия тетраэдра запишем в проекции на ось x :

В него войдут силы от гидростатического давления и от массовой силы в проекциях на ось х.

Разделив это уравнение на площадь треугольника dydz /2, которая равна проекции площади наклонной грани dS на плоскость у0 z , т. е. dydz /2 = dS Cos ( n ^ x ), получим

При стремлении размеров тетраэдра к нулю последний член уравнения, содержащий множитель dx , также стремятся к нулю, а давления Рх и Р n остаются величинами конечными. Следовательно, в пределе, получим

Аналогично, составляя уравнения равновесия вдоль осей Оу и О z , находим

Так как размеры тетраэдра dx , dy , dz взяты произвольно, то и наклон площадки dS произволен и, следовательно, в пределе при стремлении объема т e траэдра к нулю, давление в его вершине по всем направлениям будет одинаково.

Это положение можно легко доказать, на формулах сопротивления материалов, основываясь на формулах для напряжений при сжатии по двум и трем взаимно перпендикулярным направлениям*. Для этого положим в указанных формулах касательное напряжение равным нулю, в результате чего получим

Это свойство давления в неподвижной жидкости имеет место и при движении невязкой жидкости. При движении реальной жидкости возникают касательные напряжения, вследствие чего давление в реальной жидкости указанным свойством не обладает.

*для сжатия по двум направлениям эти формулы имеют следующий вид:

3.2.Основное уравнения гидростатики

Рассмотрим распространенный частный случай равновесия жидкости, когда на нее действует лишь одна массовая сила — сила тяжести, и получим уравнение, позволяющее находить гидростатическое давление в любой точке рассматриваемого объема жидкости.

Допускаем, что свободную поверхность жидкости можно считать горизонтальной плоскостью.

Пусть жидкость содержится в сосуде (рис.3.2) и на ее свободную поверхность действует давление Р₀. Найдем гидростатическое давление Р в произвольно взятой точке М, расположенной на глубине h .

Запишем условие равновесия выделенного объема в проекции на вертикальную ось Z :

Последний член уравнения представляет собой вес объема жидкости. Силы давления по боковой поверхности цилиндра в уравнение не входят, так как они нормальны к вертикальной оси. Сократив выражение на dS и выразив Р, найдем

полученное уравнение называют основным уравнением гидростатики. Используя его можно определить давление в любой точке покоящейся жидкости. Это давление складывается из давления Р₀ на внешнюю поверхность жидкости и давления, вызываемого весом вышележащих слоев жидкости.

Давление жидкости как видно из формулы (3.1) возрастает при увеличении глубины по линейной зависимости и на данной глубине есть величина постоянная.

Поверхность, во всех точках которой давление одинаково, называется поверхностъю уровня.

Поверхностями уровня являются все горизонтальные плоскости в жидкости, а свободная поверхность является одной из поверхностей уровня.

преобразовав и разделив уравнение на ρg ,

Так как точка М взята произвольно можно утверждать, что для всего рассматриваемого неподвижного объема жидкости.

1.Координата Z (точки М относительно произвольной плоскости сравнения) называется геометрическим напором или геометрической высотой.

3. Сумма Z + h = Z + Р/( ρg ) называется гидростатическим напором.

Геометрический, пьезометрический, гидростатический напоры имеют линейную размерность.

3.3. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости и их

интегрирование для простейшего случая

Получим дифференциальные уравнения равновесия жидкости в общем случае, когда на нее действуют не только сила тяжести, по и другие массовые силы, например, силы инерции переносного движения при так называемом относительном покое (см. п.п. 1.10 и 1.11).

В сосуде с неподвижной жидкостью выберем произвольную точку М с координатами х, у и z , в которой действует давление P (рис.3.3).

Проекции массовых сил, действующие на выделенный объем в направлении координатных осей, будут равны этим произведениям проекций единичных сил, умноженных на массу выделенного объема.

где (∂р/∂х) — градиент давления вблизи точки М в направлении оси х

Рассматривая давления в других точках граней, нормальных к оси Ох, например, в точках N ’ и М’, видим, что они отличаются от давления в т. О на одинаковую (с точностью до бесконечно малых высших порядков) величину

Ввиду этого разность сил давления, действующих на параллелепипед в направлении оси х, равна указанной величине, умноженной на площадь грани:

Аналогичным образом, но через градиенты давления (∂р/∂ y )и (∂р/∂ z ) выразим разности сил давления, действующие на параллелепипед в направлении двух других осей.

На выделенный параллелепипед действуют лишь указанные массовые силы и силы давления, поэтому уравнения равновесия параллелепипеда в направлениях трех координатных осей запишем в следующем виде:

Разделим эти уравнения на массу ρ( d х dydz ) параллелепипеда и перейдем к пределу устремляя d х dy и dz к нулю, т. е. стягивая параллелепипед к исходной точке М. Тогда в пределе получим уравнения равновесия жидкости, отнесенные к точке О. (3.2)

Система (3.4) дифференциальных уравнений гидростатики называется уравнениями Эйлера.

Для практического пользования удобнее вместо системы уравнений (3.4) получить одно эквивалентное им уравнение, не содержащее частных производных. Для этого умножим первое из уравнений (3.4) на d х, второе на d у третье dz и, сложив все три уравнения, получим

Трехчлен, заключенный в скобках, представляет собой полный дифференциал давления, т. е. функции Р(х, у, z )

поэтому предыдущее уравнение можно переписать в виде:

Полученное уравнение выражает приращение давления dP при изменении координат на d х, d у и dz в общем случае равновесия жидкости.

Если предположить что на жидкость действует только сила тяжести, и направить ось z вертикально вверх, то Х = У=0, Z = — g , следовательно, вместо уравнения (3.5) для этого частного случая равновесия жидкости получим

После интегрирования будем иметь

Постоянную интегрирования найдем, подставив параметры свободной поверхности для которой при Z = Z ₀ , Р=Р₀ (см. рис. 3.4). Получим

Подставим С в (3.6а), получим

Л. Э й л е р (1701—I783 гг.) — известный математик, механик и физик. Родился и получил образование в Базеле (Швейцария). Свыше 30 лет прожил в Петербурге, работая в Петербургской академии наук. Помимо математики, физики, теории упругости, теории машин и других наук занимался гидромеханикой, вывел дифференциальные уравнения движения жидкостей и газов (см. ниже), предложил критерий гидродинамического подобия. Считается одним из основоположников гидромеханики.

Получили то же основное уравнение гидростатики (3.1) или (3.2), которое было выведено в предыдущем параграфе иным путем.

3.4. Пьезометрическая высота. Вакуум. Измерение давления.

Приборы для измерения давления.

Для измерения давления используется простейший прибор, называемый пьезометром (рис.3.4).

Пьезометр представляет собой вертикальную стеклянную трубку, заполненную жидкостью, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к точке сосуда, в которой измеряется давление. В пьезометре может использоваться любая жидкость, отвечающая условиям измерений.

В рассматриваемых примерах в сосуде и в пьезометре находится жидкость с одинаковой плотностью.

3.4.1.Если на свободную поверхность покоящейся жидкости действует атмосферное давление и Р₀ = Рат(рис.3.4а), то уровни однородной жидкости в сосуде и пьезометре равны по закону сообщающихся сосудов. В этом случае для любой точки в сосуде высота подъема жидкости в пьезометре равна глубине расположения этой точки, относительно уровня свободной поверхности. Поверхность относительно которой измеряется избыточное пьезометрическое давление, называется пьзометрической поверхностью. В данном случае она совпадает со свободной поверхностью жидкости.

Пьезометрическое давление соответствует весу столба жидкости с высотой h и с площадью равной единице площади в принятой системе измерений.

Применяя формулу (3.1)

при Ро = Рат , получаем значение абсолютного давления в требуемой точке сосуда

Абсолютное давление – это давление равное сумме атмосферного и избыточного давлений.

Высота подъема жидкости в пьезометре от точки его присоединения, равна избыточному давлению, которое равно разности между абсолютным и атмосферным давлением, в данном случае Р_абс1 >Р_ат

где Ризб – избыточное давление на уровне присоединения пьезометра.

Плоскость, относительно которой измеряется избыточное давление, то есть плоскость действия атмосферного давления называется пьезометрической плоскостью.

Если измеряется давление на поверхности сосудов под действием только атмосферного давления, Ризб = 0 и пьезометрическая высота, равная избыточному давлению равна нулю, а линейная величина h эквивалентная атмосферному давлению равна

Одной атмосфере на уровне моря соответствуют

h 1 = Рат/(ρ_вод g ) = 101325Па/1000*9,81 = 10,328 м вод. ст.

h 2 = Рат /(ρ_рт g ) =101325Па/13600*9,81 = 0,759 м рт. ст.

3.4.2.Если сосуд закрыт крышкой (рис.3.4б) и на жидкость действует давление большее, чем атмосферное Р₀ > Рат, уровень жидкости в пьезометре поднимается в сравнении с уровнем свободной поверхности в сосуде. В этом случае, пьезометрическая плоскость располагается над свободной поверхностью жидкости в сосуде и ее положение определяется высотой

где Р_0И – избыточное давление над поверхностью жидкости.

3.4.3 Если сосуд закрыт крышкой (рис.3.4в) и на жидкость действует абсолютное давление меньшее, чем атмосферное Р₀

В этом случае, пьезометрическая плоскость располагается под свободной поверхностью жидкости в сосуде и ее положение определяется высотой, определяющей глубину расположения условной оси Р, на которой имеется равенство Ро = Рат и избыточное давление равно нулю

где Р_0В – вакуум над поверхностью жидкости(избыточное давление).

Осью Р сосуд разделен на две части: над осью Р имеется избыточное давление в меньшее атмосферного (разряжение), под осью – избыточное давление большее атмосферного.

Опустим трубу с плотно пригнанным поршнем нижним концом в сосуд с жидкостью, и начнем постепенно поднимать поршень (рис. 3.5). Жидкость будет следовать за поршнем и с ним поднимется на некоторую высоту от свободной поверхности с атмосферным давлением.

Для точек, расположенных под свободной поверхностью давление определится по формуле для гидростатического закона

а избыточное давление, характеризующее вакуум равно

По мере подъема поршня абсолютное давление жидкости под ним уменьшается. Нижним пределом для абсолютного давления в жидкости является ноль.

Максимальное значение вакуума численно равно атмосферному давлению, поэтому максимальную высоту всасывания жидкости можно определить по уравнению (3.10), если в нем положить Рабс = 0. Таким образом,

Для воды: H_{m ах} = Р/(ρ_вод g ) = 101325Па/1000*9,81 = 10,328 м в.ст.

Для ртути: H_{m ах} = Р/(ρ_рт g ) =101325Па/13600*9,81 = 0,759 м рт. ст.

Для бензина: H_{m ах} = Р/(ρ_бенз g ) =101325Па/760*9,81 = 13,59 м бенз. ст.

Для измерения давления жидкостей и газов в лабораторных условиях помимо пьезометра пользуются жидкостными и механическими манометрами.

Избыточное давление в точке М

Чашечный манометр (рис. 3.7б) удобнее описанного выше тем, что при пользовании им необходимо фиксировать положение лишь одного уровня жидкости, при достаточно большом диаметре чашки по сравнению с диаметром трубки уровень жидкости в чашке можно считать неизменным.

Абсолютное давление на уровне шкалы прибора 2 определяется по формуле

Для измерения давлений более 0,2—0,3 МПа применяют механические пружинные или мембранные манометры. Принцип их действия основан на деформации полой пружины или мембраны под действием измеряемого давления. Через механизм эта деформация передается стрелке, которая показывает величину измеряемого давления на циферблате.

Применяют также и электрические манометры. В качестве чувствительного элемента (датчика) в электроманометре используют мембрану или цилиндр, на который наклеиваются тензодатчики. Под действием измеряемого давления мембрана деформируется и через передаточный механизм перемещает движок потенциометра, который вместе с указателем включен в электрическую схему.

Источник