Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод (стр. 22 )

Гидрогеологические параметры из формулы (14) могут быть определены рассмотренными выше графоаналитическими методами. Следует отметить, что графики прослеживания давлений (уров­ней) практически никогда не являются строго прямолинейными. Это объясняется целым рядом факторов, которые связаны с нерав­номерностью водоотбора в процессе опытных и эксплуатационных откачек; с гидродинамическим несовершенством скважин; с изме­нениями в процессе откачек, особенно в начальный их период, проницаемости призабойной зоны; с немгновенным прекращением притока воды в скважины после их остановок и т. д. Поэтому часто, особенно при изучении глубоких водоносных горизонтов, определение расчетных гидрогеологических параметров (в первую очередь водопроводимости) производится по кривым восстановле­ния уровня (давления) после остановки работающей скважины. В этом случае значительно уменьшается влияние несовершенства скважин и их призабойной зоны; однако ощутимое влияние на ход восстановления уровней могут оказывать изменения температуры в стволе простаивающих скважин и свободно выделяющийся газ. Ниже будет показано, что влияние этих факторов может сущест­венно исказить истинную картину восстановления давления.

Рис. 14. График восстановления давления в скважине

Рис. 15. График восстановления дав­ления S = f(ln tпр) в наблюдательной скважине

Следуя принципу суперпозиции, можно представить остановку скважины, из которой производилась откачка, как пуск равноде-битной нагнетательной скважины. В этом случае можно опреде­лять водопроводимость, используя рассмотренные выше решения основного уравнения упругого режима фильтрации. Учитывая продолжающееся некоторое время после остановки скважины сни­жение уровня в зоне влияния откачки, повышение уровня воды (давления) на любой момент времени после прекращения откачки в любой точке на расстоянии г от скважины для случая квазиуста-новившегося движения может быть выражено формулой

(17).

где S' — повышение уровня от динамического; Т — полное время откачки с дебитом Q до момента остановки скважины.

При достаточно длительном времени откачки Т по сравнению с временем восстановления уровня t в формуле (17) первый член в скобках будет пренебрежимо мал: в этом случае она становится аналогичной формуле (10) и расчет параметров можно вести уже рассмотренными методами с использованием полулогарифмических кривых восстановления давления (рис. 14). При длительном вре­мени восстановления уровня эти методы неприменимы, так как постепенно скорость восстановления уровня становится соизмери­мой со скоростью продолжающегося его снижения под воздейст­вием остановленной откачки. В этом случае при t>2,5r2/a пони­жение уровня от статического на любой момент времени восста­новления будет равно:

(18)

а повышение уровня от достигнутого при откачке динамического давления составит:

(19)

Принимая tT/(t+T) = tnpt получим

(20)

Примерный график S = f(lntnp) показан на рис. 15. Форму­ла (20), как и (17), при T>t может быть использована для расчетов параметров графоаналитическими методами.

Коэффициент пьезопроводности характеризует темп перераспре­деления пластового давления в условиях упругого режима фильт­рации и зависит от проницаемости пласта (горизонта), вязкости жидкости и упругих свойств пласта и насыщающей его жидкости. Так как между проницаемостью и пьезопроводностью существует прямая зависимость, закономерности изменения пьезопроводности связаны с изменениями проницаемости горизонта. Неравномерная проницаемость водоносных пород глубоких горизонтов, особенно характерная для трещиноватых коллекторов, определяет соответст­венные неравнозначные результаты определения пьезопроводности таких отложений.

В пористых коллекторах со сравнительно выдержанной прони­цаемостью пьезопроводность в разных точках пласта, как правило, изменяется незначительно. Поэтому как при определении коэффи­циентов пьезопроводности, так и при подсчете средних его значений следует учитывать гидрогеологические условия залегания и харак­тер водоносного горизонта.

Существует несколько методов определения коэффициента пьезопроводности по данным опытных откачек. Из них наиболее точными являются определения по результатам прослеживания сни­жения и восстановления уровня (давления) в наблюдательных скважинах при проведении кустовых откачек. В этих случаях коэф­фициент пьезопроводности может быть рассчитан с использованием временных, площадных и комбинированных полулогарифмических графиков прослеживания уровней.

Если замена точной формулы (4) приближенной (6) приводит к значительным погрешностям, то коэффициент пьезопроводности может быть определен методом подбора из соотношения

(21)

Для сокращения расчетов и упрощения точного определения а из соотношения (21) используют способ построения вспомогатель­ных графиков, как это показано на рис. 16.

Рис. 16. Вспомогательный график для определения коэффициента пьезо­проводности а

Рис. 17. Графики понижения уров­ня (давления) в скважине при откачке с постоянным дебитом:

а — теоретическая кривая, б — по данным фактических измерений

Известно, что после пуска возмущающей скважины с постоян­ным дебитом уровень (забойное давление) в наблюдательной (реагирующей) скважине остается вначале практически неподвиж­ным. Затем начинает обнаруживаться сначала медленное, а потом все более ускоренное понижение уровня (давления) в реагирующей скважине. В некоторый момент времени t темп снижения уровня (падения давления) достигает максимальной величины, после чего непрерывно уменьшается. На графике понижения уровня (давле­ния) во времени (рис. 17) обнаруживается характерная точка перегиба А, соответствующая моменту максимальной скорости падения давления в пласте. Это обстоятельство может быть исполь­зовано для определения коэффициента пьезопроводности по графи­ку S = f(t) понижения уровня в наблюдательной скважине.

доказано, что для точки перегиба на гра­фике (см. рис. 17, а) справедливо следующее равенство:

4at = r2, (22)

где г — расстояние от возмущающей до реагирующей скважины. Отсюда a = r2/4t. При проведении тщательных и систематических измерений уровня или давления (пластового или избыточного на устье) точку перегиба можно установить достаточно точно (см. рис. 17,6). Зависимость (22) может быть использована для реше­ния обратной задачи — определения необходимой продолжитель­ности откачек из куста скважин в зависимости от положения центральной и наблюдательной скважин (табл. 20).

Таблица 20

Продолжительность откачки (сут) из центральной скважины с постоянным дебитом до момента достижения максимальной скорости понижения уровня в наблюдательных скважинах в зависимости от коэффициента пьезопроводности

Расстояние между центральной и наблю­дательной скважина­ми, м	Коэффициент пьезопроводности, м2/сут
103	5-103	104	5-104	105	5-105
200	10,0	2,0	1,0	0,2	0,1	0,02
300	22,5	4,5	2,2	0,5	0,2	0,04
500	62,5	12,5	6,3	1,2	0,6	0,12
750	140,5	28,1	14,0	2,8	1,4	0,28
1000	250,0	50,0	25,0	5,0	2,5	0,50
1500	562,5	112,5	56,2	11,3	5,6	1,12
2000	1000	200	100	20	10	2,0
2500	—	312,5	156,2	31,2	15,6	3,1
5000	—	1250	625	125	62,5	12,5
10000	—	—	250000	500	250	50

Выше рассмотрены методы определения коэффициента пьезопро­водности по данным наблюдений за понижением уровней или дав­лений в наблюдательных скважинах при откачках из центральных (возбуждающих). Однако при разведке глубоких подземных вод вследствие больших глубин и значительной стоимости скважин устройство специальных опытных кустов не всегда целесообразно. Кроме того, близкое расположение разведочных скважин друг к другу ограничивает возможности их полного использования для последующей эксплуатации. При проведении кустовых откачек из скважин, расположенных на большом удалении одна от другой, значительно возрастает необходимое время опытных откачек (см. табл. 20). Поэтому большой практический интерес представляют методы определения коэффициента пьезопроводности по результа­там откачек из одиночных скважин.