Бурение скважин | Технология | Цены | Фото и видео | Техническая литература
    
   

Обработка данных откачек в слоистых толщах
 






Техническая литература



Станок для бурения БУР-50:
Бурение скважин
  Обработка данных откачек в слоистых толщах

Откачка в условиях постоян.ного напора в верхнем, пласт е. Обработка данных опытных откачек в слоистых толщах разработана лишь для относительно простых схем. Из них простейшей является схема из двух водоносных горизонтов, разделенных слабопроницаемым прослоем (рис. 35, а). Нижний водоносный горизонт подстилается водоупором, а в верхнем горизонте поддерживается постоянный напор. При атборе воды из нижнего горизонта происходит перетекание из верхнего горизонта через разделяющий слой. Предполагается, что в эксплуатируемом- нижнем водоносном горизонте движение воды преимущественно горизонтальное, а в разделяющем слое — только вертикальное, т. е. происходит по схеме Мятиева — Гиринского. В большинстве случаев запасами воды в разделяющем слое, особенно при небольшой его мощности, можно пренебречь и характеризовать его коэффициентом перетекания A = kolm0 (где и т0 — вертикальный коэффициент фильтрации и мощность разделяющего слоя). В такой постановке разделяющая толща рассматривается как Пленка, характеризующаяся параметром k0/m0. Решение для этой схемы и способы определения гидрогеологических параметров по данным откачек предложены М. С. Хантушем. Снижение уровня в наблюдательной скважине описывается зависимостью
5 =W 4 nkm (12.19)
где ы = г2/(4а/); B = s/kmmjk0 '(здесь г — расстояние между центральной и наблюдательной скважинами; km и а — водопроводимость и коэффициент пьезопроводности опробуемого нижнего пласта; t — время от начала откачки; М0 и ko — мощность и коэффициент фильтрации разделяющего слоя). Величину В называют фактором перетекания, она имеет размерность длины и является некоторым эквивалентом радиуса области питания. График изменения уровня в наблюдательной скважине показан на рис. 35, б. В начальный период времени изменение уровня имеет неустановившийся характер, но постепенно наступает стабилизация. Для понижения" уровня на период стабилизации справедлива зависимость
Sm — 02.20) к, 2nkm От)'
где Ко — функция Бесселя нулевого порядка второго рода. : jH const
А — разрез; Б — график изменения уровня в наблюдательной скважине, / — пески; 2 — слабопроницаемые породы; 3 — водоупорные породы; 4 — направление перетока; 5 — статический уровень в верхнем (а) и нижнем (б) водоносных горизонтах; 6 — фнльтры в центральной (а) и наблюдательной (б) скважннах; 7 — депрессиоиная воронка нижнего водоносного горизонта; 8 — напор М. С. Хантуш в 1960 г. предложил следующий порядок обработки данных откачки: 1) строят график изменения уровня в наблюдательной сквайшне в координатах 5 — Int; 2) находят величину максимального понижения Sm непосредственно по графику или путем его экстраполяции; 3) определяют величину Si соответствующую точке перегиба графика; величина 5 должна быть равна 0,5 Sm; 4) находят время U в точке перегиба; 5) определяют уклон графика в точке перегиба т^ 6) для точки перегиба выполняется соотношение St/nit =erS -К0 (г! В), поэтому по соответствующим таблицам [5, 24] по значению Si/mi находят г/В и В (для известного г), а также Ко (г/В); 7) находят km, подставляя Ко (г/В) в выражение (12.21);
8) при известном значении В находят коэффициент пиезопроводности а из выражения г2/(4а/{) — г/2В, откуда a=rB/(2ti)\ 9) из выражения B=\/kmm0lk0 при известных В и km находят коэффициент перетекания ko/mQ = km/B2 или коэффициент фильтрации раздельного слоя при известном то: &о= = kmm0/B2. Интересной особенностью откачек в условиях описываемой .схемы является то, что уклоны графиков в точках перегиба (наклоны прямолинейных участков графиков, построенных в координатах 5 — In/) для разноудаленных скважин различны и уменьшаются с ростом расстояния до наблюдательной скважины.
При малом значении аргумента функции Бесселя можно аппроксимировать логарифмом. При г/В 0,3 с погрешностью не более 2,7% Ко (r/fi)«In(l,12 В/г) выражение (12.20) приобретает ВИД ;
S= °'366(? lg^—, (12.21) km г
т.' е. величину 1,12В можно рассматривать как условный радиус круговой области питания.
При наличии двух наблюдательных скважин для условий установившегося режима фильтрации водопроводимость можно определять методом подбора по соотношению понижений уровня в двух наблюдательных скважинах
_Sj^=_K0(rJB)_ (12.22) S2 Ка(ЫВ)
откуда подбором находят В, а подставляя Ко(Г\В) в уравнение * Q (12.21), вычисляют km=—-—К0(гі/В). 2itSm

В некоторой области вокруг опытной скважины, где функцию Бесселя можно заменить на логарифм (при г/В 0,3), депрессионная воронка имеет обычную логарифмическую форму и для Определения величины водопроводимости по двум наблюдательным скважинам можно воспользоваться формулой Дюпюи
Откачка в условиях изменяющегося напора в верхнем пласте. Эта схема реализ^уется в природе как двухслойный пласт, когда основной водоносный горизонт перекрыт толщей пород меньшей проницаемости (рис. 36, а). При откачке из основного пласта происходит осушение верхнего слоя, имеющего гравитационную водоотдачу, на два-три порядка превышающую упругую водоотдачу основного горизонта. Такая же схема используется и при рассмотрении двух водоносных горизонтов, разделенных слабопроницаемым слоем, когда в верхнем водоносном горизонте уровень снижается под влиянием отбора воды из нижнего горизонта (см. рис. 36,-6). Приближенный способ обработки откачки в условиях двухслойной толщи предложен В. А. Мироненко и Л. М. Сердюко- вым.

Более сложная методика расчетов гидрогеологических параметров в двухслойной среде, требующая как минимум трех наблюдательных скважин, разработана Н. 3. Моркосом и Д. А. Манукьяном.

Характерной особенностью графиков изменения уровня при откачке из скващины в двухслойной среде является наличие участков выполаживания, или лржной стабилизации. На приведенном на рис. 37 графике можно выделить четыре участка: а) участок I, когда водоносный горизонт «работает» как изолированный напорный пласт. Режим еще не квазистационарный, т. е. г3/(4а/) >0,1, и логарифмической зависимостью

пользоваться нельзя; б) участок II — водоносный горизонт «работает» как изолированный напорный пласт, режим квазистадионарный, перетекание еще не сказалось, прямолинейный участок графика позволяет определить водопроводимость водоносного горизонта и упругую водоотдачу пласта (или коэффициент пьезопроводности); Б) переходный участок III, иногда «ложная стабилизация» за счет перетекания, что эквивалентно росту величины водоотдачи, темп снижения уровня замедляется; г) второй прямолинейный участок IV, соответствующий квазистационарному режиму в системе «водоносный горизонт — перекрывающая во- донасыщенная толща»; уклон прямой такой же, как -и для участка II, но водоотдача суммарная (упругая — нижнего горизонта и гравитационная — верхнего), темпы снижения уровня в основном горизонте и в перекрывающей толще одинаковы.

Время наступления квазистационарного режима IV участка определяется условием t>5\i*hQ/k0 (где ц*—упругая водоотдача нижнего водоносного горизонта; h0 — мощность верхнего слоя; ko — коэффициент фильтрации). Полагая, что &о = 0,01 м/сут, /г0=Ю м и (л* = 10_3, получаем t= 5 сут; при р,*=10-4, * = 50 сут; при [х*=10"4 и /г0 = 0,001 м/сут * = 500сут. Иначе говоря, при малой величине упругой водоотдачи достичь получения представительных участков графиков удается далеко не всегда. При fe0=10~3 м/сут обычно не удается определить фильтрационные и емкостные свойства перекрывающего водо- насыщенного слоя при "практикуемой длительности откачек.