Войти  |  Регистрация
Авторизация

Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений



Практика интерпретации результатов опытно-фильтрационных работ показывает, что наиболее сложным и во многом определяющим ее моментом является правильный выбор закона фильтрации (расчетной зависимости), наилучшим образом описывающего фактический режим подземных вод при откачке. В этой связи интерпретация результатов опытных откачек должна проводиться в два этапа: качественный анализ и непосредственное вычисление параметров.
Основные задачи качественной интерпретации результатов откачки сводятся к следующему:
- выбор расчетной схемы области фильтрации в плане;
- выбор расчетной схемы строения водоносной толщи в разрезе;
- схематизация начальных и граничных условий фильтрации; качественная оценка возможного влияния природных и технических факторов на результаты откачки;
- выбор метода определения параметров с предварительной оценкой условий его применимости.
Качественная интерпретация начинается с представления опытных данных в графическом виде. При этом, в частности, составляются уточненные гидрогеологические разрезы с конструкцией опытной и наблюдательных скважин, хронологические и полулогарифмические графики изменения понижения уровней в наблюдательных скважинах, а также графикой S = f(lg r).
Для выбора расчетной схемы строения водоносной толщи в разрезе особый интерес представляет анализ графика S = f(lg t). На рис. 31 совмещены типовые полулогарифмические графики, дающие представление о характере влияния различных природных факторов. Анализируя конкретный опытный график в совокупности с геологическими данными и проводя оценочные расчеты, можно выбрать наиболее подходящую расчетную схему строения водоносной толщи.
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Первый этап качественной интерпретации заканчивается выбором метода определения параметров. Следует подчеркнуть, что в абсолютном большинстве случаев первоначальную оценку величины проводимости исследуемого горизонта целесообразно проводить на основе формулы Ж. Дюпюи по данным последних этапов наблюдении в ближайших наблюдательных скважинах. Особо отметим, что широко распространенный графо-аналитический метод следует применять лишь в тех случаях, когда есть полная уверенность в том, что начиная с момента t0, определяемого условием r2/4at≤0,1—0,4, график S = f(lg/) становится прямолинейным и остается таковым в течение всего последующего периода откачки.
Большинство вопросов, рассматриваемых при качественной интерпретации результатов откачки, зачастую не удается решить однозначно без оценочных расчетов и проверок. Поэтому общая схема обработки откачек строится в порядке: гипотеза — проверка — новая гипотеза. При этом проверка может осуществляться как на базе различных качественных и количественных, критериев, так и по результатам расчетов. Например, вопрос о плановой неоднородности водоносного горизонта на первых этапах решается по имеющимся данным о геологическом строении или по характеру графика S = f(lg r), а затем — на основе анализа расчетных значении параметров, например, для рассмотренного в ранее случая кольцевой неоднородности с помощью табл. 17; аналогично возможность подпитывания горизонта за счет упругих запасов глинистых слоев оценивается сначала по геологическим данным и виду графика S = f(Ig t), а затем — сравнением полученных на разных этапах откачки значений расчетных параметров. Иными словами, дальнейший качественный анализ результатов откачки ведется параллельно с количественным.
Заключительным этапом интерпретации результатов откачки является анализ совокупности полученных значений фильтрационных параметров и выбор их расчетных (обобщенных) значений. На этом этапе определяются причины разброса единичных значений параметров я исключаются те из них, которые представляются ошибочными. Здесь же еще раз проверяется соответствие метода определения параметров конкретным гидрогеологическим и техническим условиям.
Совокупность качественных и количественных сведений, полученных при обработке результатов опытной откачки обычно позволяет составить достаточно полное представление о схеме фильтрации подземных вод при проведении откачки, Существенный интерес может представлять проверка правильности полученных параметров путем детального расчета или моделирования проведенной откачки и последующего сравнения расчетных графиков откачки с фактическими.
Переходя теперь непосредственно к количественным методам интерпретации откачек, отметим, прежде всего, что все они могут быть разделены на 5 основных групп:
- точечные методы, в том числе: метод отношения понижений уровня, метод разности понижений уровня и метод характерных точек;
- эталонные методы (метод типовых кривых, в том числе метод прямой линии);
- интегральные методы, в том числе операционный метод и метод В.Б. Георгиевского;
- аналоговые методы;
- комбинированные методы.
Наиболее детально разработаны к настоящему времени методы первых двух групп, базирующиеся на конечных аналитических решениях фильтрационных задач, причем чаще всего эти методы используются в их частной модификации, отвечающей формуле Тейса. Между тем из сказанного ранее ясно, что такой вариант обработки откачки зачастую допустим лишь при достаточно большой продолжительности эксперимента, а иногда — и вообще неприемлем. В частности, эталонные методы из-за необходимости исключения из рассмотрения наиболее «наглядного» — начального участка графика S(t) или S(lg t) (не подчиняющегося закономерности Тейса) оказываются в высшей степени субъективными; по этой же причине результаты одиночных откачек оказываются часто вообще неинтерпретируемыми.
Если для одиночных откачек указанный дефект часто является практически неустранимым, то для кустовых надежность результатов можно во многих случаях существенно повысить, используя точечные и эталонные методы в других модификациях, отвечающих законам изменения напоров на всех этапах проведения откачки; естественно, что расчетные формулы должны при этом учитывать все основные факторы, влияющие на результаты конкретного эксперимента. Нами, в частности, в этих целях использовались аналитические приближенные решения, полученные методом интегральных соотношений. Основная расчетная формула имеет формально идентичный вид для всех рассмотренных ранее схем слоистости:
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

что позволило разработать унифицированную методику обработки результатов опытных откачек. При этом определение проводимости осуществляется независимо от конкретной схемы строения слоистой толщи; для этого можно использовать два способа,
Первый способ. По разности понижений в двух ближних наблюдательных скважинах в момент t проводимость определяется по формуле Дюпюи, Численный анализ показывает, что если R(t) превышает r2 более чем в 5 раз (при обычном соотношении r2/r1≥2), то ошибка при определении проводимости по формуле Дюпюи будет меньше 15%.
По известной проводимости из формулы (Ш.12) можно определить значения R(t) на различные моменты времени. Для упрощения расчетов составлена табл. 17 функции R(t)/r = f(η), где η = 2пTS/Q. Для значений η≥3,5 можно использовать формулу
R(t) = r exp (η+1).

По полученным значениям R (t) уточняется значение проводимости по формуле
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Новые значения проводимости (если они отличаются существенно) используются для повторного определения R(t) и т, д. Опыт обработки результатов откачек показывает, что третье приближение обычно удовлетворяет решению практических задач.
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Второй способ. По отношению понижений уровня в двух наблюдательных скважинах в момент времени t можно подбором определить R(t) из выражения
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Для упрощения подбора составлен расчетный график (рис. 32). При известном R(t) водопроводимость определяется из формулы (III.12).
Определение остальных параметров ведется исходя из выражений R(t) для конкретной схемы фильтрации, выбор которой производится на основе качественной интерпретации результатов откачки.
Пример. На рис. 33 приведены выборочные данные, полученные при длительной откачке на Южно-Белозерском железорудном месторождении. Откачка проводилась одновременно из двух скважин с суммарным дебитом примерно 30 л/с. Опробовался бучакский водоносный горизонт, который подстилается слабопроницаемыми мергельно-глинистыми отложениями мощностью до 60 м, обладающими относительно высокой сжимаемостью (коэффициент сжимаемости, определенный в лаборатории, равен 3*10в-4 м2/т). Общая продолжительность откачки превышает 40 сут. В процессе откачки проводились наблюдения за изменением уровня в зоне с радиусом около 2 км, По всем наблюдательным скважинам отмечены понижения, превышающие 1 м. Хронологические графики изменения уровней в наблюдательных скважинах изобилуют резкими колебаниями вследствие непостоянства расхода и частых кратковременных остановок (см. рис. 33). Поэтому необходимо произвести предварительное осреднение данных на графике S = f(lg t), как это сделано на рис. 34. Анализируя полученные графики, можно заметить, что начиная с 10—15 сут, темп снижения уровней резко падает, что указывает на наличие источников дополнительного питания опробуемого горизонта. Таким источником может быть только мергельно-глинистая толща, подстилающая бучакский горизонт.
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

В табл. 18 приведена выборка осредненных понижений по скважинам 47, 48 и 49, расположенным соответственно на расстояниях 100, 200 и 300 м от центра опытного куста.
Используя результаты последнего замера, определим водопроводимость горизонта по формуле Дюпюи: по скважинам 47 и 48 T = 229 м2/сут; по скважинам 48 и 49 T = 239 м2/сут, по скважинам 47 и 49 T = 233 м2/сут.
Среднее значение водопроводимости составит 234 м2/сут. Пользуясь табл. 17, получим, что условный радиус влияния R(t) в конце откачки достигает 19000 м. При этом R(t)/rmax = 60, и, cледовательно, можно считать, что формула Дюпюи в данном случае дает практически точное значение водопроводимости.
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Используя полученное значение проводимости, по табл. 17 определяем условный радиус влияния па расчетные моменты времени, осредненные значения которых равны следующим величинам:
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Дальнейшая обработка результатов откачки ведется на основе формулы (III.7), из которой сначала определяется параметр В — подбором по методу отношений или с помощью графика (рис. 35). Результаты вычисления параметра В даны в табл. 19.
Коэффициент пьезопроводности бучанского горизонта по формуле (III.7) получается равным в среднем 2*10в6 м2/сут.
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Отмечалось, что результаты откачки в подобных условиях: можно обрабатывать стандартным методом лишь до тех пор, пока В√t≤0,3 что в данном случае соответствует продолжительности откачки около 0,4 сут. Действительно, среднее значение водопроводимости, рассчитанное по данным первых суток наблюдений, оказывается равным 240 м2/сут, а коэффициент пиезопроводности в среднем 1,8*106 м2/сут. В дальнейшем значения основных параметров получаются резко завышенными, если обработку вести стандартным способом; в интервале 10—40 сут получим: T = 400/450 м2/сут и a* = 10в8/10в9 м2/сут.
Теперь из выражения (III.7а) определим величину
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Для расшифровки этого параметра необходимо знать либо коэффициент фильтраций слабопроницаемых пород k0, либо их коэффициент сжимаемости аn. Для мергельно-глинистых пород Южно-Белозерского месторождения коэффициент сжимаемости равен 3*10в-4 м2/т. Учитывая, что
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

где ε0 — коэффициент пористости мелов; γ0 — плотность воды; аn — коэффициент сжимаемости, получим: a0=0,1 м2/сут, k0=10в-5 м/сут.
Заметим, что здесь получены фактические параметры отдельных слоев, необходимые для прогноза кратковременных изменений режима подземных вод. Между тем для целей осушения месторождения основной интерес представляют обобщенные параметры, характеризующие водоносный комплекс в целом. В частности, обобщенный коэффициент пьезопроводности рассматриваемого водоносного комплекса должен учитывать упругую водоотдачу сжимающихся слабопроницаемых пород и может быть определен по формуле
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

(T — проводимость бучакского горизонта, μб и μм — водоотдача соответственно бучакской и меловой толщ, M — мощность меловой толщи, равная в среднем 30 м). Отсюда
Вопросы интерпретации результатов опытных откачек, проводимых при разведке месторождений

Кстати, обобщенный коэффициент пьезопроводности данного водоносного комплекса по результатам режимных наблюдений при водопонижении получен равным примерно 3*10в4 м2/сут.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent