|
| ||
| Бурение скважин | Технология | Цены | Фото и видео | Техническая литература | ||
 |
Фильтрационные работы при бурении скважин |
|
|
Техническая литература Станок для бурения БУР-50:  | Рекомендации по проведению опытно-фильтрационных работ Опытно-фильтрационные работы в процессе разведки месторождения подземных вод рекомендуется проводить по следующей технологической схеме: проектирование опытно-фильтрационных исследований, проведение работ на участке, выбранном под разведку, первичная документация опытно-фильтрационных работ, интерпретация результатов. 1. Проектирование видов, объемов и методики проведения опытно-фильтрационных работ должно быть частью общего проекта по разведке месторождения. Оно включает рассмотрение следующих основных вопросов: а) выбор и обоснование положения опытных кустов на площади разведочного участка; б) составление расчетной схемы опытного куста (условия размещения опытных и наблюдательных скважин в плане и в разрезе); в) определение продолжительности откачек, обеспечивающей возможность достоверной интерпретации результатов: г) выбор конструкции опытных и наблюдательных скважин и технических средств для проведения опытных откачек. Кусты для определения гидрогеологических параметров водоносного горизонта целесообразно разместить относительно равномерно по площади разведочного участка, причем по возможности следует исключить при опытах влияние границ. Принимается в основном лучевая система расположения наблюдательных скважин. При обработке данных кустовых откачек по графикам площадного прослеживания для представительных моментов времени влиянием границ пласта в плане можно пренебречь, если расстояние от центральной до дальней наблюдательной скважины не превышает половины расстояния от центральной скважины до границы. Число наблюдательных скважин и система их размещения, а также дебит опытной скважины выбираются таким образом, чтобы наблюдательные скважины находились в зоне квазистационарного режима фильтрационного потока, а разность понижения уровня подземных вод в соседних скважинах и величина понижения уровня на конце откачки в дальней наблюдательной скважине значительно превышали точность замеров уровня и составляли не менее 20 см. В зависимости от сложности гидрогеологических условий, целей опыта и глубины залегания водоносного горизонта число наблюдательных скважин на опытном кусте может колебаться от двух до восьми. В простых условиях можно рекомендовать использование двух-трех наблюдательных скважин, расположенных на одном луче, что обеспечивает возможность контроля получаемых результатов по способам обработки и усреднения получаемых значений параметров. К простым условиям можно отнести относительно однородные напорные водоносные горизонты в зернистых или равномерно трещиноватых породах, а также слоистые толщи при совершенном вскрытии их всеми скважинами. В сложных условиях требуется большее число скважин — от трех до десяти с расположением их по двум лучам. К сложным условиям можно отнести неоднородные безнапорные водоносные горизонты в зернистых породах, напорные и безнапорные горизонты в трещиноватых и закарстованных толщах, слоистые разрезы при отсутствии четко выраженных непроницаемых прослоев между отдельными водоносными горизонтами при несовершенном вскрытии их опытными скважинами. Сложность этих условий в отношении интерпретации результатов откачек вызвана наличием эффектов запаздывания реакции в безнапорных горизонтах и двойной пористости в трещиноватых породах, а также невозможностью построения графиков площадного прослеживания для неравномерно трещиноватых и закарстованных водоносных горизонтов. В каждом случае число наблюдательных скважин выбирается индивидуально в зависимости от предполагаемой (или известной) сложности условий с точки зрения интерпретации данных откачек. При откачках, проводимых для изучения и оценки граничных условий потока, обычно задается два луча — один параллельно границе, а другой перпендикулярно к ней; число наблюдательных скважин может колебаться от четырех до шести (две параллельно границе, две-три в сторону границы и одна- две по другую сторону границы (или одна скважина за рекой))'. В речных долинах с анизотропией фильтрационных свойств водовмещающих пород число наблюдательных скважин на опытном участке может быть увеличено вследствие необходимости сооружения этажных пьезометров на луче7/ перпендикулярном к реке. В этом случае общее число наблюдательных скважин может возрасти до 10. При исследовании глубоко залегающих водоносных горизонтов (свыше 200 м) следует ограничиваться минимальным необходимым чиелом наблюдательных скважин, учитывая стоимость работ. Следует, однако, иметь в виду, что неудовлетворительные результаты обработки такой откачки могут сделать неоправданными затраты на проведение опыта. В то же время при относительно небольшой глубине залегания опробуемого водоносного"горизонта число наблюдательных скважин может быть увеличено по сравнению с минимальным необходимым. В каждом случае при проведении кустовых откачек следует использовать скважины различного назначения (поисковые, картировочные, разведочные) в качестве наблюдательных и при возможности учитывать существующие скважины при планировании размещения кустов. При проведении кустовых откачек с целью изучения условий взаимосвязи водоносных горизонтов наблюдательные скважины необходимо предусматривать в одних и тех же точках опробуемого горизонта и тех горизонтов, из которых может проявляться перетекание подземных вод; в разделяющих слабопроницаемых слоях целесообразно устанавливать датчики пластового давления (см. гл. 19). Расстояние от опытной скважины до ближайшей наблюдательной необходимо выбирать таким образом, чтобы исключить влияние прискважинных помех (деформация потока вследствие . несовершенства опытной скважины или деформации безнапорного потока при осушении пласта). Исследованиями установлено, что эти помехи пренебрежимо малы на расстоянии, примерно равном мощности продуктивного водоносного пласта. При большой мощности водоносного горизонта (свыше 100 м) расстояние до ближайшей скважины может быть принято равным 0,7 т. Остальные наблюдательные скважины должны быть размещены так, чтобы на полулогарифмическом графике площадного прослеживания точки замеров уровня располагались равномерно. Этому условию отвечает зависимость rn+1 = arn" , (12.31) где гп+1 и Гп — расстояния до наблюдательной скважины; а — коэффициент, принимаемый равным 1,5 для безнапорных вод и 2,5 для напорных. Коэффициент а подобран таким образом, чтобы при понижении в центральной скважине на 3—4 м разность понижений по соседним наблюдательным скважинам была не менее 20 см. Контрольные расчеты показывают, что в большинстве случаев расстояние самых удаленных скважин от опытной не должно превышать 150 м для безнапорных водоносных горизонтов и 1500 м для напорных. Степень возмущения определяет абсолютные величины понижения уровня подземных вод и темпы его последующего снижения в наблюдательных скважинах и поэтому влияет на достоверность получаемых результатов. Степень возмущения (или дебит опытной скважины) должна обеспечить при понижении уровня в центральной скважине на 3—4 м понижение на конец опытной откачки (длительностью 10—15 суток) в самой удаленной наблюдательной скважине не менее 20 см и такую же разницу понижений между соседними наблюдательными скважинами. Тогда при точности замера уровня 1—2 см погрешностью- измерений уровня можно будет пренебречь. Выбор дебита опытной скважины прямо зависит от предполагаемой водопроводимости водоносного горизонта. Практика и расчеты показывают, что при соблюдении указанных выше условий необходимая степень возмущения может быть принята следующим образом: при водопроводимости продуктивного горизонта 50—500 м2/сут дебит опытной скважины должен быть 5—25 л/с; при водопроводимости 500—1000 м2/сут — 25—50 л/с; при водопроводимости 1000—3000 м2/сут— 50—150 л/с. Продолжительность откачки должна обеспечивать стабилизацию уровней во всех наблюдательных скважинах для условий стационарного режима фильтрационного потока или получение представительных для интерпретации участков графиков прослеживания уровня при неустановившемся режиме фильтрации. Такие участки графиков, как отмечалось выше, получаются при наступлении на опытном участке квазистационарного режима фильтрации, т. е. по достижении контрольного времени. При соблюдении этого условия могут быть* построены достаточно достоверные" графики площадного прослеживания, по которым и определяются гидрогеологические параметры пласта. Для получения представительных графиков временного прослеживания требуется откачка большей продолжительности. Для напорных песчано-гравийно-галечных водоносных горизонтов длительность откачки, исходя из опыта интерпретации, рекомендуется принимать равной пятикратному контрольному времени, что позволяет также построить графики комбинированного и площадного прослеживания на несколько моментов времени, т. е. получить возможность контроля результатов по способам обработки. Для указанных водоносных горизонтов можно рекомендовать длительность откачки от 5 до 10 сут, в отдельных случаях — до 15 сут. В безнапорных зернистых и трещиноватых водоносных горизонтах может проявляться запаздывание реакции уровня, связанное с эффектом Болтона или влиянием двойной пористости (в трещиноватых коллекторах). Опыт показывает, что величина запаздывания непредсказуема, однако в подавляющем большинстве случаев она не превышает нескольких суток, поэтому продолжительность кустовой откачки может быть принята равной 10—15 сут. Признаком необходимой и достаточной длительности откачек является выход графиков комбинированного прослеживания в разноудаленных скважинах на общую асимптоту иТіи параллельность этих графиков (для водоносных- горизонтов в трещиноватых породах). Длительность откачек для определения взаимосвязи подземных и поверхностных вод определяется временем наступления стабилизации уровня, которое, как правило, не превышает 15 сут. В двух- и многослойной толщах длительность опробования зависит от мощности и фильтрационных свойств разделяющих или перекрывающих прослоев. При этом должна быть достигнута заметная реакция в смежном водоносном горизонте- или, в перекрывающей толще. При коэффициенте фильтрации разделяющего слоя порядка ТО-3 м/сут и мощности 10—20 м для установления факта перетекания и определения необходимых параметров может потребоваться откачка длительностью до 40 сут. При коэффициенте фильтрации разделяющих слоев менее 10~3 м/сут и их мощности более 20 м факт перетока и его характеристики обычно не удается определить практикуемой длительностью откачек. В последние годы ведется разработка натурных методов, .позволяющих количественно охарактеризовать фильтрационные и емкостные свойства слабопроницаемых разделяющих слоев. К ним относятся гидродинамический и гидрогеохимический методы, позволяющие оценить фильтрационные свойства пород в интервалах скоростей, соответственно, 10~3—Ю-5 м/сут и Ю-4—Ю-7 м/сут. Из гидродинамических методов перспективен метод с использованием 'датчиков пластового давления, позволяющий наблюдать за изменением давления в слабопроницаемых отложениях в процессе откачек или эксплуатации водозаборов. Приведенные выше соображения по проведению кустовых откачек следует рассматривать как общие рекомендации, поэтому при проектировании опытных кустов в каждом конкретном случае необходимо производить предварительные расчеты по приближенным значениям гидрогеологических параметров с целью определения расстояний до наблюдательных скважин, выбора дебита опытных скважин, продолжительности опытных работ и др. 2. Натурное исполнение проекта опытно-фильтрацирнных работ включает: а) перенесение на натуру всех запроектированных скважин; б) бурение опытной и наблюдательной скважин в соответствии с выбранными конструкциями и технологией их проводки; в) планово-высотная инструментальная привязка; г) оборудование устья скважин для наблюдения за уровнем и дебитом опытной скважины (для регистрации расхода откачиваемой воды); д) строительство водовода для сброса откачиваемых вод и др. 3. В состав первичной документации опытно-фильтрационных работ входит: а) разработка расписания для регистрации уровней и определения дебита опытной скважины (схема постоянного и последовательного маршрутного обхода всех наблюдательных скважин, частота замеров уровня и расхода воды); б) первичная регистрация уровней и дебита в полевом журнале; в) построение индикаторных графиков в координатах S—f(t), Q—f(t) для опытной скважины, а также S—lg, t, S—lg г и 5—lg tjr2 для опытной и наблюдательных скважин. Построение таких графиков непосредственно на участке опытных работ может позволить корректировать ход откачки в зависимости от выявленных закономерностей изменения уровня подземных вод во времени и по площади. 4. Интерпретация результатов опытных работ и определение гидрогеологических параметров является завершающим этапом полевых опытных исследований. На этом этапе необходимо осуществить диагностику результатов выполненных опытно-фильтрационных исследований и определение гидрогеологических параметров пласта. Главная цель диагностики результатов опытных исследований состоит в выборе методики обработки, отвечающей реальным гидрогеологическим условиям опытного участка, а также установлении возможности использования полученной ^информации для дальнейших расчетов. При диагностике результатов выполненных откачек целесообразно: , а) выполнить анализ полученных данных о геологическом строении и гидрогеологических условиях участка (по данным бурения скважин и их гидрогеологической документации) с целью уточнения литолого- гидрогеологических разрезов; б) уточнить ранее составленную (в стадию проектирования опытных работ) расчетную схему, отражающую природные условия опытного участка; в) проанализировать характер полученных графиков временного, площадного или комбинированного прослеживания и оценить их соответствие выбранной расчетной схеме, выбрать представительные участки этих графиков. Завершающим этапом интерпретации результатов опытных работ является определение расчетных гидрогеологических параметров продуктивного водоносного горизонта по выделенным представительным участкам на индикаторных графиках. Относительная стабильность расчетных величин, полученных по графикам для различных наблюдательных скважин, является признаком правильной интерпретации этих графиков. В заключение необходимо подчеркнуть, что такие трудоемкие откачки следует проводить только на стадии детальной разведки месторождений, находящихся в сложных гидрогеологических условиях. Опытно-эксплуатационные откачки рекомендуется проводить из группы скважин, составляющих некоторую часть будущего водозабора и взаимодействующих друг с другом. Производительность такой откачки должна быть соизмеримой с проектной производительностью водозабора. При планировании откачки должно быть обеспечено сооружение или использование соответствующей наблюдательной сети, допускающей надежную интерпретацию результатов опыта. При установлении продолжительности следует учитывать необходимость оценки влияния известных границ продуктивного водоносного горизонта в плане и разрезе. Продолжительность опытно- эксплуатационной откачки принимается до двух месяцев и более |
|