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

Гидравлический метод
 






Техническая литература



Станок для бурения БУР-50:
Бурение скважин
  Гидравлический метод

Сущность гидравлического метода оценки разведанных запасов подземных вод состоит в том, что расчетный дебит водозабора (или прогнозное понижение уровня в водозаборных скважинах) оценивается по эмпирическим данным, полученным непосредственно в процессе либо проведения детальных опытно-филь- трационных работ, либо опыта эксплуатации; при этих условиях полученные гидрогеологические данные косвенно учитывают влияние различных факторов, определяющих режим работы водозабора.

Целесообразно применять гидравлический метод оценки запасов при разведке месторождений подземных вод, отнесенных к третьей и частично второй группам (см. табл. 7), имеющим, как правило, сложные природные условия: значительную фильтрационную неоднородность водовмещающих пород продуктивного горизонта, сложную конфигурацию граничных условий фильтрационного потока в плане, невыясненные источники формирования эксплуатационных запасов, сложные гидрогеохимические условия. К таким типам следует, например, отнести месторождения трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений, трещинно-карстовых вод и др.

Разведка таких месторождений должна проводиться с учетом требований гидравлического метода оценки эксплуатационных запасов. При оценке эксплуатационных запасов гидравлические методы можно использовать для решения трех основных задач:
1) для прогнозной оценки понижения динамического уровня подземных вод в скважине при заданном ее дебите по кривым зависимостей дебита от понижения в условиях установившегося режима фильтрационного потока;
2) для прогнозной оценки величины срезок уровня воды при расчетах взаимодействующих скважин (также в условиях установившегося режима потока);
3) для определения понижения уровня на конец расчетного периода в эксплуатационной скважине при постоянном дебите по установленному эмпирическим путем закону снижения уровня во времени при данном водоотборе (в условиях неустановившегося режима потока). С учетом этих условий на разведочном участке должны проводиться соответствующие опытные работы.

В отличие от гидродинамических методов, при использовании которых расчетные зависимости обычно определяются по типовым схемам, а гидрогеологические параметры пласта оцениваются, исходя из схематизированных граничных условий водоносного пласта, в гидравлических методах как расчетные зависимости, так и их основные параметры определяются непосредственно по данным эксперимента (опытных откачек). Тем самым в процессе опыта обобщенно учитывается влияние самых различных гидрогеологических факторов: неоднородность пласта, наличие различных границ, сопротивление в присква- жинной зоне, нарушения линейного закона фильтрации и др. В связи с этим гидравлические методы целесообразно применять на месторождениях со сложными гидрогеологическими условиями, характеризующимися неоднородным строением фильтрационной среды и трудно устанавливаемыми источниками формирования эксплуатационных запасов. Так, в условиях установившейся фильтрации, гидравлические методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод нашли широкое применение при разведке месторождений в речных долинах, в которых водоносный горизонт приурочен к неравномерно трещиноватым или закарстованным породам. При неустановившейся фильтрации этот метод применяется для оценки эксплуатационных запасов подземных вод некрупных месторождений, приуроченных к зонам тектонических нарушений с неустановленными источниками формирования запасов. В этих случаях гидравлический метод заключается в установлении опытным путем зависимостей между темпом снижения уровня подземных вод и дебитом при заданном водоотборе.

Недостатком гидравлического метода является то, что этим методом нельзя определить обеспеченность восполнения эксплуатационных запасов подземных вод, так как эмпирические зависимости не включают значений элементов статей баланса потока. Поэтому этот метод целесообразно применять только в сочетании с другими методами — гидравлическим или балансовым. Исключение из этого правила составляет самостоятельное, использование гидравлического метода для оценки запасов в условиях неустановившегося режима, например, установления эмпирического закона снижения уровней во времени в водозаборных скважинах. Особое значение при этом приобретает установление оптимальной продолжительности эксперимента (опытных откачек). Продолжительность должна быть выбрана таким образом, чтобы ца графике зависимости ? = /(/) было отражено влияние всех выявленных границ водоносного горизонта. Однако и в этом случае нет уверенности в том, что в процессе опыта (при разведке месторождений) все природные факторы оказывали влияние на формирование фильтрационного потока. При оценке эксплуатационных запасов с помощью решения первой из вышеперечисленных задач прогноз понижения динамического уровня воды в опытных скважинах при заданном значении дебита заключается в построении графиков зависимостей дебитов скважин от понижения уровней с их последующей допустимой экстраполяцией. Методика построения графика Q = /(S) и метод экстраполяции достаточно подробно рассмотрены в курсах общей гидрогеологии и динамики подземных вод.

Вторая задача—определение срезок уровня при работе взаимодействующих скважин для оценки эксплуатационных запасов решается путем увеличения или уменьшения значений срезок уровней подземных вод, полученных непосредственно в процессе опытных' откачек во столько раз, во сколько проектные дебиты взаимодействующих скважин, вызывающих срезку, больше или меньше дебитов опытных скважин, полученных при откачках.

В условиях стационарного режима фильтрации потока расчетное понижение уровня воды во взаимодействующей скважине группового водозабора будет, таким образом, слагаться, из понижения S0 в самой скважине (работающей как одиночная скважина) и суммы понижений (дополнительных срезок), вызванных работой других взаимодействующих скважин.

При этих условиях расчетное понижение уровня целесообразно определять в скважине, расположенной в центре водозабора по следующей зависимости:
Spac = S0+AS1 + AS8+ + AS" -1—, (16.88)
VjOn С/20п Vnon
где S0 — величина понижения в расчетной скважине, определенная по кривой дебита Q = f(S) применительно к проектному ее дебиту; ASi, Д5г, ...,А5" — дополнительные понижения (срезка) уровня, полученные при опытных откачках; Qjon, Q2on . . . Qnon— дебиты скважин при опытных откачках; Qi, Q2,..., Qn — проектные дебиты тех же скважин.

Как видно из изложенного, расчет взаимодействия скважин для оценки эксплуатационных запасов подземных вод гидравлическим методом допустим только для условий стационарного режима фильтрации.

Нередко приходится переоценивать эксплуатационные запасы на действующем водозаборе путем увеличения его производительности,- В этих условиях при введении в схему водозабора дополнительных (проектных) скважин срезки уровня от их работы следует определять в зависимости от их расстояния до расчетной скважины. С этой целью по данным опытных откачек строятся графики ASj = f(lgr) при определенном дебите или сводный график ASi/Qi = f(lgr) и по этим графикам определяется величина срезки на различном расстоянии от возмущающих скважин при заданном их дебите.

Третья задача, когда необходимо выполнить прогноз понижения уровня на конец расчетного периода в эксплуатационной скважине при постоянном ее дебите по установленному эмпирическим путем закону снижения уровня во времени при данном водоотборе, в разведке подземных вод встречается довольно редко. Ее решение основывается на обработке результатов опытно-фильтрационных работ. Эта обработка заключается в определении эмпирического закона изменения уровня воды в скважине во времени и оценке, несколько полно в достигнутой закономерности изменения отражены реальные природные гидрогеологические условия. Для установления закона- изменения уровня во времени целесообразно строить графики в координатах S — \gt, S — Уt, S — t, которые соответствуют условиям неограниченного (полуограниченного) полосообразного или замкнутого пласта, и в качестве расчетной выбирать зависимость наиболее близкую к прямолинейной.

Одной из модификаций гидравлического метода при неустановившемся движении является метод обобщенных параметров. При использовании этого метода реальные неоднородные пласты со сложной конфигурацией заменяются для прогнозной оценки запасов некоторым условным неограниченным однородным пластом с параметрами, определенными по конечным участкам графиков S — lg/ (если последние прямолинейны). Этот метод позволяет прогнозировать понижение уровня и при величине расхода, превышающего полученный при опытно-эксплуатационной откачке, но при сохранении системы водоотбора.