4.6. Спеціальні види дослідно-фільтраційних робіт

До спеціальних видів дослідно-фільтраційних робіт відносять геофізичні методи витратометрії і резистивіметрії свердловин, які в своєї основі є гідродинамічними. Використання цих методів дозволяє надати попередню орієнтовну оцінку фільтраційних властивостей і провести гідрогеологічне розчленування розрізу.

Витратометрія свердловин здійснюється для розчленування розрізу за водопроникністю, визначення фільтраційних властивостей і напорів пластів, виявлення зон перетоку і водопоглинення, оцінки роботи фільтрів та ін.

Витратометрія здійснюється у фонтануючих свердловинах, при відкачках, наливах і нагнітаннях в умовах сталої (рідко - несталої) фільтрації підземних вод.

Для проведення витратометрії свердловину відповідним чином готують і обладнують (встановлюють фільтр, очищають від шламу, виконують розглинизацію, шаблонування і прокачування, встановлюють обладнання). Виміри виконуються механічними або термометричними витратомірами (див.рис.4.9.). Механічні витратоміри вимірюють швидкість пересування води за допомогою вертушки (турбіни), яка з’єднана з магнітним перервачем, за даними якого визначають частоту обертання вертушки. Для того, що б весь потік води з досліджуваного горизонту пройшов біля вертушки, свердловину перекривають спеціальним пакером - тампоном. Термометричні витратоміри ґрунтуються на вимірі охолодження підігриваємого опору датчика R_д розміщеного в потоку, в залежності від середньої лінійної швидкості цього потоку (рис.4.9, а).

Рис.4.9. Електрична схема свердловинного витратоміра типу СТД (а) та

механічного витратоміра-дебітоміра з пакером фірми Шлюмберже (б):

1- пакер; 2 - вертушка, яка приводить до дії магнітний перервач

Реєстрація показників витратомірів може бути або автономною (здійснюється в середині приладу), або дистанційною (передається на поверхню по лініях зв’язку). Механічні витратоміри малочуттєві до складу води і тому більш точно визначають інтенсивність потоку. Термоелектричні витратоміри дуже чуттєві і тому в багатьох випадках дозволяють оцінювати дебіт лише якісно.

Крок встановлення витратоміра в залежності від детальності і глибини досліджень становить від 5 до 10 м при оглядових вимірах та від 0,1 до 2 м - при детальних. Оглядові виміри виявляють зони змін витрат води та інтервали для детальних вимірів, які в свою чергу, проводять з метою уточнення меж і структури водопритоків окремих пластів.

За результатами витратометії будується крива розподілу швидкостей руху води по стовбуру свердловини, за якою будують витратограму - криву приросту витрат по стовбуру свердловини або диференційну витратограму - криву змін витрат по стовбуру свердловини (див.рис.4.10.).

По характерних точках перегину диференціальних кривих визначають інтервали найбільш проникних пластів і витрату, що припадає на ці інтервали.

На підґрунті співставлення фактичних і теоретичних кривих розподілу вхідних швидкостей за потужністю кожного з відокремлених пластів роблять висновки про їх однорідність, а за співвідношенням витрат або швидкостей по окремим пластам і сумарної водопроникності (визначається будь-яким іншим методом) оцінюють параметри кожного з пластів.

Резистивіметрія свердловин використовується в тріщинуватих породах, а також в пухких відкладах, які не вміщують значну кількість глинистих і пилуватих часток. Резистивіметрія дає можливість визначити місця притоку води в свердловину та розрахувати (з деякими припущеннями) швидкість фільтрації підземних вод шляхом виміру швидкості змін концентрації сольового розчину, що заповнює стовбур свердловини, під дією фільтруючихся підземних вод.

Для проведення резистивіметрії свердловину заповнюють мінералізованою водою. Перед початком досліду вимірюють питомий опір ₀ і концентрацію С₀ розчина по всьому стовбуру свердловини. Через визначені і рівні відрізки часу t₁, t₂...,t_n повторюють виміри питомого опору розчина ₁, ₂,...,_n.

Рис.4.10. Схема витратометрічного дослідження свердловини при відкачке:

А - витратограма Q^’ = f (h); Б - диференційна витратограма Q^’ = f(h);

h₀ - сталий загальний рівень води в свердловині; h_д - динамічний рівень води в свердловині при відкачке

Місця підтоку підземних вод в свердловину визначаються збільшенням питомого опору відносно першого контрольного виміру. За допомогою спеціальних номограм визначають концентрації розчинів С₁, С₂ ,...,С_n для кожного водоносного горизонту. Швидкість фільтрації в горизонті v (м/с) визначають за формулою:

v =  (1,81d / k_прt ) lg ( C_n-1 - C₀ ) / ( C_n - C₀ ) , (4.10)

де d - діаметр свердловини, k_пр - коефіцієнт проникності порід, який визначається за даними електричного каротажу свердловин і лабораторних досліджень кернового матеріалу.

Визначив швидкість фільтрації для кожного інтервалу вимірів, розраховують середню її величину.