Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод (стр. 23 )

В работе [20] изложен метод, основанный на сопоставлении и использовании результатов определения коэффициентов пьезопро­водности по данным кустовых и одиночных откачек. Известно, что одним из факторов, затрудняющих определение коэффициента пьезопроводности, является так называемый «скин-эффект», харак­теризующий изменение водовмещающих пород в призабойной зоне скважин в процессе бурения и откачек. Такие изменения вызывают дополнительные фильтрационные сопротивления, которые влияют на абсолютные понижения уровней (давлений), но не могут быть определены и учтены в процессе опытных откачек из централь­ных или одиночных скважин. С учетом этих дополнительных фильтрационных сопротивлений для совершенных по степени и характеру вскрытия пласта скважин суммарная величина пониже­ния уровня выражается формулой

(23)

где Sn — полное понижение уровня; гс, — приведенный радиус эквивалентной совершенной скважины; ф — дополнительное сопро­тивление (фактор повреждения, по ) пласта в призабойной зоне, возникающее в результате изменения фильтра­ционных свойств пород вблизи стенок скважины.

Если величина ф положительная, то фильтрационные свойства пород в призабойной зоне хуже, чем в остальной части пласта, и наоборот. В сходных гидрогеологических условиях (например, в пределах разведуемого эксплуатационного участка глубоких подземных вод) при одинаковом способе бурения в начальный период опытных откачек значения дополнительного сопротивления ф должны быть близкими во всех скважинах. Это обстоятельство можно исполь­зовать для определения коэффициента пьезопроводности по резуль­татам исследования одиночных скважин.

Согласно формулам (6) и (10), величина А (см. рис. 12), отсекаемая усредняющей кривой преобразованного графика S — lgt, равна

(24)

Определив а по результатам наблюдений за реагирующей скважи­ной, расчетом определяются А', отсекаемая на оси S графика S — lgf при дополнительных сопротивлениях, равных 0 (ф=0):

(25)

Вычитая равенство (25) из равенства (24), получим

откуда

или

Таким образом, имея данные опытной кустовой откачки и опреде­лив для сравнительно однородного участка среднее значение величины ф, можно использовать ее для нахождения коэффициента пьезопро-водности по результатам одиночных откачек из скважин:

lg a = 2 lgr — 0,35+ А/С — ф.

Представляет интерес способ определения коэффициента пьезо-проводности по данным одиночных откачек из скважин, предложенный . Сущность его заключается в изучении зависимости между дебитом и понижением уровня, отражающей несовершенство скважины, при проведении серии кратковременных одиночных отка­чек. В целях исключения влияния возможного изменения при откач­ках разной производительности рабочей мощности пласта (что имеет место при наличии в разрезе пород разной проницаемости) автор способа рекомендует определять показатель интенсивности работы скважины, представляющий собой произведение понижения уровня 5 при заданном дебите Q скважины на водопроводимость km, опреде­ленную при том же дебите. Понижение уровня выбирается на один и тот же период времени от начала каждой из кратковременных откачек.

В результате опытных работ устанавливаются зависимости (рис. 18) kmS = f(Q) и km — f(Q). Имеется в виду, что касательная К к кривой km = f(Q) характеризует эту зависимость при отсутствии гидравлических сопротивлений, т. е. при С=0. Сравнивая значение произведения (kmS)ф, полученное в процессе продолжительной откачки при дебите скважины Q, с тем же произведением, полученным без учета гидравлических сопротивлений, (kmS) „ , определяют пока­затель гидродинамического несовершества скважины С:

Коэффициент пьезопроводности при известном С определяется без особых трудностей.

К недостаткам способа следует отнести невозмож­ность дифференциации технических и гидравлических факторов несовершенства скважин, а также отсутствие каких-либо рекомен­даций по длительности проведения «продолжительной» одиночной откачки. Способ не исключает влияния на точность определения пьезопроводности граничных условий пласта, которые могут про­явиться при проведении достаточно продолжительных откачек.

Рис. 18. Графики km = f(Q) и km S = f(Q) при серии кратковременных откачек. По

Выше рассмотрены общие методы оценки расчетных гид­рогеологических параметров по результатам опытных работ на скважинах в случаях, отвечаю­щих условиям напорной фильт­рации жидкости в бесконечном в плане пласте. На практике ин­терпретация результатов опыт­ных работ и, следовательно, правильная оценка расчетных параметров осложняются влия­нием природных гидрогеологи­ческих факторов и тех, которые обусловлены техническими условиями проведения опытных работ я спецификой подземных вод глубоких горизонтов.

К числу первых относится влияние граничных условий по про­стиранию водоносных горизонтов и в разрезе вскрываемых скважи­нами пород. Оно может проявляться в случаях близости опытных скважин к экранирующим или водопроводящим тектоническим нарушениям, зонам выклинивания или фациального замещения водоносных отложений; в случае гидравлической взаимосвязи за­нимающих разное положение в разрезе водоносных горизонтов. При правильно поставленных гидрогеологических опытах такие факторы выявляются и учитываются путем корректной интерпре­тации полученных результатов. Методика расчета гидрогеологи­ческих параметров для таких случаев достаточно полно рассмотре­на в специальной литературе, в частности, в работе [9].

Вторая группа факторов связана с гидравлическим несовер-Эгенством глубоких скважин, особенностями проведения в этих скважинах опытных гидрогеологических исследований и влиянием Некоторых параметров откачки (например, дебитов), а также тем­ператур и газового фактора на точность определения понижений Динамических уровней. Влияние и способы учета этих факторов рассматриваются ниже.

Специфические факторы, влияющие на точность

оценки параметров глубоких водоносных горизонтов

Одним из факторов, искажающих истинную картину понижения уровней в процессе опытных откачек является несовершенст­во скважин по степени и характеру вскрытия водоносных горизонтов. При исследованиях глубоких подземных промышленных вод это несовершенство скважин является весьма ощутимым. Действительно, в большинстве гидрогеологических районов СССР подземные промышленные воды приурочены к мощным толщам терригенных в разной степени консолидированных отложений, и реже — к толщам пористых, трещиноватых и закарстованных пород. Большие глубины залегания промышленных водоносных горизонтов препятствуют установке фильтров, разработанных глав­ным образом для сравнительно неглубоких скважин на пресные подземные воды. Поэтому опытное опробование глубоких скважин производится, как правило, под защитой обсадных труб и затруб-ного цементного кольца. Для предохранения обсадной колонны труб от деформаций, смятия и разрыва под действием пластового давления на больших глубинах приходится ограничивать по дли­не интервалы перфорации обсадных труб и затрубного цементного кольца, а также количество перфорации в интервалах вскрытия водоносных горизонтов. Это приводит к несовершенству скважин как по степени, так и по характеру вскрытия водоносного горизон­та (комплекса). В свою очередь, абсолютные величины падения уровней (пластовых давлений), фиксируемые в стволе (или на устье при самоизливе) работающих скважин, будут отличатся от понижения уровней и давлений в пласте на стенках скважин вслед­ствие их несовершенства, а также нарушений призабойной зоны скважин. При этом фактическое понижение давления в пласте будет меньше замеряемого; в этом случае расчетные водопроводи-мости по данным откачек будут занижены.

Дополнительное понижение уровня Д5, вызванное несовершен­ством скважин, можно выразить формулой

(26)

где £1 — дополнительное сопротивление, определяемое несо­вершенством скважины по степени вскрытия водоносных пород; £2 — то же, но по характеру вскрытия водоносных пород.

Вопросы влияния гидродинамического несовершенства скважин по степени вскрытия водоносных пород для случаев неустановив­шейся фильтрации подземных вод рассмотрены подробно в рабо­тах и . Основным исходным уравнением для определения понижения уровня в скважине, являющейся не­совершенной по степени вскрытия пласта, является уравнение вида:

где l — длина водоприемной части скважины;

m/r; а0 — параметры, от которых зависит величина

В случаях установившегося движения вместо экспоненциаль­ной функции подставляется логарифмический член формулы Дюпюи ln rк/rс.

было получено общее выражение для опре­деления £1 и составлены таблицы, характеризующие эту величину для разных случаев расположения фильтров скважин в водонос­ных горизонтах и при различном соотношении длины фильтра и мощности этого горизонта (табл. 21). Табличные данные широко используются в практике гидрогеологических расчетов; для облег­чения последних они могут быть представлены в виде номограмм. Из табл. 21 следует, что на расстояниях от оси скважин, равных 0,5 мощности водоносного горизонта, при l>0,lm несовершенство скважин пренебрежимо мало.