Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод (стр. 17 )

Поскольку буровые работы требуют, как правило, наибольших затрат, бурение каждой из скважин должно быть нацелено на решение максимально возможного числа поставленных задач. Это требует серьезного внимания к проектированию бурения, т. е. к вопросам размещения скважин, выбору их оптимальных. Конструкций, способа бурения, технологии вскрытия продуктивных водоносных горизонтов и опробования скважин. Решение этих вопросов в каждом конкретном случае зависит от целевого назна­чения скважин, геолого-структурной обстановки и геолого-техни­ческих условий проходки скважин.

Схема размещения, число разведочных скважин и расстояния между ними определяются прежде всего типом месторождения промышленных вод и его основными геолого-структурными осо­бенностями. Площадная разведка оправдана либо при изучении пластовых месторождений широкого регионального распростране­ния, либо при изучении месторождений со сложной структурой, особенно при наличии большого количества различно ориентиро­ванных разрывных нарушений, роль которых требуется выяснить. При выборе оптимальных схем размещения скважин на исследуе­мой площади и определении необходимого их числа следует исхо­дить из следующих обязательных требований:

тщательного анализа геолого-гидрогеологических условий по данным всех предыдущих исследований;

использования опыта изучения месторождений, имеющих ана­логичные геолого-тектонические и гидрогеологические условия;

учета предполагаемой гидродинамической расчетной схемы и схемы водозабора.

При гидрогеологических исследованиях сейчас успешно исполь­зуются методы математического моделирования, которое на круп­ных месторождениях целесообразно применять уже на стадии предварительной разведки, основываясь на принципе последова­тельных приближений. На каждом этапе программируется и за­дается на машине сумма сведений, накопленных к данному мо­менту. В зависимости от степени сложности месторождения воз­можно решение одной-двух задач, что позволяет корректировать работы, в частности, выбирать наиболее рациональное размеще­ние на площади разведочных скважин.

Глубина скважин должна обеспечивать полное вскрытие пер­спективного водоносного горизонта (зоны), а диаметр и устьевое оборудование — возможность установки насосов для их опробова­ния, наблюдений за уровнем подземных вод, для самоизливаю­щихся скважин — за давлением, проведения геофизических и раз­личных глубинных исследований. При определении глубин и диа­метров скважин, а также при размещении их при разведке место­рождений промышленных вод особенно важно учитывать возмож­ность использования одной и той же скважины для различных целей, например, разведочных — в качестве разведочно-эксплуата-ционных и наблюдательных — в качестве разведочных и т. д. Конструкция разведочно-эксплуатационных скважин выбирается с учетом возможности их последующей эксплуатации с проектной производительностью, что особенно важно при разведке глубоко­залегающих горизонтов.

Способ, технология бурения и конструкции фильтров должны обеспечивать получение объективных характеристик водоносных горизонтов как по их водообильности и фильтрационным свойст­вам, так и по качеству воды. Прежде всего это правильный под­бор промывочных жидкостей, учитывающий предполагаемый хи­мический состав подземных вод, бурение чистой водой при устой­чивых коллекторах и невысоких напорах подземных вод, разглини-зация скважин при применении глинистых растворов.

Гидрогеологические исследования скважин вклю­чают наблюдения и поинтервальное опробование в процессе бу­рения, опытно-фильтрационные работы и глубинное опробование скважин.

Наблюдения в процессе проходки скважин без специальных остановок бурения для гидрогеологических опробований произво­дятся с целью выявления или уточнения положения в геологи­ческом разрезе, вскрываемом скважиной, горизонтов (зон) про­мышленной воды. При этом о водоносности пород судят по кос­венным показателям: составу проходимых пород, изменению объема и физических свойств промывочной жидкости и ее хими­ческого состава (фильтрата).

Параметры разреза получают (помимо исследования керна) по результатам наблюдений за скоростью бурения и характером работы бурильного агрегата. Кроме того, некоторые сведения лолучают путем изучения шлама, выносимого промывочной жид­костью. Важную роль играет наблюдение за балансом глинистого раствора. По изменению его объема судят о вскрытии водонос­ного горизонта и его водопроницаемости. О притоке воды в сква­жину свидетельствует изменение минерализации и состава промы­вочной жидкости (фильтрата). Следует иметь в виду, что увели­чение минерализации может произойти не только из-за притока сильноминерализованных вод из вскрываемых водоносных горизон­тов, но и вследствие выщелачивания промывочной жидкостью солей из пород. Поэтому при гидрогеологической интерпретации Данных об изменении химических свойств фильтрата глинистого раствора нужно учитывать результаты всех других наблюдений (режим бурения, баланс глинистого раствора, состав шлама).

Поинтервальное опробование скважин откачками (выпусками) в процессе проходки проводится с целью установления интервала, содержащего промышленные воды, а также получения сведений о всех других водоносных горизонтах. На месторождениях, где ожидаются высокие избыточные напоры, следует предусматривать Оборудование устья скважин противовыбросной арматурой — Превенторами.

Поинтервальное опробование может производиться как с обсадкой ствола скважины (с надежной изоляцией ранее опро­бованных интервалов), так и без обсадки путем наращивания опробуемого интервала, применения пластоиспытателей, а также изоляции опробуемых интервалов с помощью системы пакеров, если водоносные горизонты разобщены водоупорными слоями. В зависимости от типа месторождения, стадии его изучения, а также от глубины и категории скважин шаг таких поинтервальных опробований может быть различным и должен обеспечивать уве­ренную интерполяцию в пределах разреза. Для месторождений, приуроченных к крупным пластовым системам, поинтервальное опробование чаще всего не имеет смысла. Оно не исключается в тех случаях, когда разрез сложен породами, литологически мало отличающимися друг от друга, а гидрогеологическую роль каждого из пластов оценить по косвенным показателям не удается.

В процессе проходки скважин и при поинтервальных откачках большое внимание должно уделяться замеру уровней (напоров) воды в скважинах. При этом следует добиваться того, чтобы точные данные по напорам были получены для различных глу­бин, так как они необходимы для выявления гидродинамической структуры месторождения.

Опытно-фильтрационные работы являются основным видом исследований при поисках и разведке подземных вод. Задачей их является определение основных гидрогеологических параметров, граничных условий горизонтов, возможной производительности скважин. Методика опытно-фильтрационных работ определяется их целевым назначением, стадией исследований и гидрогеологи­ческими условиями конкретного месторождения. По способу производства они подразделяются на выпуски (для самоизливаю­щих скважин) и откачки, когда применяются водоподъемные сред­ства. По целевому назначению откачки (выпуски) подразделяются на пробные, опытные и опытно-эксплуатационные. Общими для всех видов откачек (выпусков) являются следующие требования. Устья самоизливающихся скважин оборудуют специальной фон­танной арматурой, применяемой на нефтяных скважинах, которая позволяет регулировать и замерять дебит скважин, и устьевые давления, проводить глубинные исследования. При проведении принудительных откачек должна быть обеспечена возможность замера уровня в скважинах, главным образом путем спуска в них пьезометрических трубок.

Обязательным условием для получения достоверных значений гидрогеологических параметров является соблюдение режима от­качки (выпуска), обеспечивающего применение существующих методов расчета. Наиболее надежный и доступный на практике метод — проведение откачек при постоянном дебите скважины. Если же обеспечить постоянство дебита самоизливающейся сква­жины невозможно (при небольшой производительности и избы­точном давлении), выпуск проводится с постоянным понижением, либо при свободном самоизливе, либо при постоянном остаточном давлении на устье.

При всех видах откачек (выпусков) на каждом из понижений, если их несколько, проводят: замеры дебита воды и газа, уровня воды (или давления), температуры воды, а при необходимости — атмосферного давления и температуры воздуха; отбор проб воды и газа на химический анализ. При выборе измерительной техники для проведения опытно-фильтрационных работ следует стремиться к использованию наиболее надежных и высокочувствительных приборов, предпочтительней с постоянной записью измеряемых параметров. Например, для замеров дебита — газорасходомеров, для замеров устьевых давлений — образцовых манометров такой точности и чувствительности, которая соответствует конкретным условиям; чувствительность приборов по меньшей мере должна в 2 — 3 раза превышать минимальную величину изменения показа­теля или параметра. Вообще вопрос оборудования глубоких сква­жин и измерительной техники исключительно важен при опробо­вании глубоких скважин, особенно при высоких газонасыщенности и температуре воды самоизливающихся скважин. В таких случаях возникают значительные трудности как при проведении опыта, так и при последующей интерпретации его результатов. Частично эта проблема решается применением глубинных манометров, с по­мощью которых замеряется давление непосредственно в исследуе­мом пласте или уж, во всяком случае, ниже зоны выделения растворенного газа в спонтанную фазу.

Частота всех видов наблюдений в процессе опытно-фильтра­ционных работ определяется их целевым назначением, общей продолжительностью откачки и задачей самих наблюдений.

Пробные откачки (выпуски) проводят преимущественно на стадии поисковых работ для предварительной оценки фильтрацион­ных свойств и качества воды отдельных водоносных горизонтов и трещинных зон и различных участков распространения изучае­мых вод с целью выбора наиболее перспективных для постановки разведочных работ. На стадиях предварительной и детальной разведки пробные откачки (выпуски) проводятся с целью опреде­ления возможной производительности скважин для планирования опытных работ.