6. Особенности фильтрационного процесса при откачках из планово-ограниченных и планово-неоднородных пластов

|Т | Откачка вблизи реки. Характерный индикатор­ный график приведен на рис. 5.13,а. После первого этапа (участок 1), аналогичного случаю неограниченного пла­ста, кривая выполаживается. Горизонтальный участок 2 отвечает стационарному режиму: весь расход откачки компенсируется поступлением воды из реки, понижения на этом этапе описываются полученной нами ранее фор­мулой (3.47).

Более сложная картика наблюдается при откачках вблизи малых рек с закольматированным руслом. Кольматационный слой приводит к дополнительной потере напора при фильтрации к скважине из реки. Согласно методу эквивалентных фильтрационных сопротивле­ний (см. раздел 3.4), влияние этого слоя можно учесть, увеличивая расстояние от скважины до реки на фиктивную величину A L, кото­рую принято рассматривать как особый фильтрационный параметр. Однако определение параметра А/.опытным путем требует обычно проведения мощных и длительных откачек. Поэтому чаще его нахо-

дят по данным режимных наблюдений, используя для этого замеры уровня в наблюдательной скважине, расположенной вблизи уреза воды (см. разделы 3.4 и 4.2).

а.

Рис. 5.13. Индикаторные графики откачек, проводимых вблизи гра­ниц водоносных пластов: а-у реки; б - около непроницаемого сброса

In i

|2 Откачка вблизи непроницаемого сброса. Ха­рактерный индикаторный график приведен на рис. 5.13,6. В отличие от предыдущего случая здесь влияние границы приводит к ускорению понижения на втором этапе, кото­рому соответствует второй участок графика, имеющий, согласно теории, уклон в два раза больший, чем первый.

ЗАДАЧА. Докажите последнее положение, используя аналити­ческое решение для рассматриваемого случая откачки (см. соответ­ствующую задачу в разделе 4.1.2).

Так как время t_} (см. рис. 5.13,6) увязывается с расстоянием от скважины до сброса, то это обстоятельство делает возможным ис­пользование гидродинамических возмущений (откачек, остановок фонтанирующих скважин и т.п.) для «гидропрослушивания» пласта: по характеру графика выявляется сам факт наличия тектонического нарушения, а по времени и характеру пьезометрической поверх­ности можно попытаться установить его положение. Следовательно, в данном случае гидродинамические методы могут сыграть полезную роль при геологоструктурном изучении объекта.

Откачки в планово-неоднородных пластах.

Две только что проанализированные нами задачи могут рассматриваться как предельные варианты откачек в пла­ново-неоднородных пластах; они показывают тенденции в вариациях индикаторных графиков откачек, проводи­мых вблизи контакта с весьма водообильными и проница­емыми породами или, наоборот, со слабопроницаемыми породами.

Более сложной представляется общая задача, когда областью влияния откачки охватывается участок пласта, состоящий из ряда зон фильтрационной неоднородности произвольной конфигурации. В этом случае пьезометри­ческие кривые могут оказаться весьма далекими от теоре­тических.

ПРИМЕР. На рис. 5.14 изображена пьезометрическая кривая при откачке. На участке АВ отмечается обратный уклон кривой, т.е. понижение в дальней наблюдательной скважине больше, чем в ближ­ней и приходится делать вывод, что вода на этом участке течет в сторону, противоположную откачивающей скважине (??). Чаще все­го, правда, это не так, и ситуация объясняется дефектами наблюда­тельных скважин или их несовершенством (см. раздел 5.4). Оказы­вается, однако, что описанный эффект может иметь и реальную физическую основу — фильтрационную неоднородность среды. По­пытайтесь, в частности, самостоятельно уяснить это на примере рис. 5.14, где луч наблюдательных скважин пересекает «пятно» относи­тельно слабопроницаемых пород (k_Q « к).

а

ИГ)

А б

Рис. 5.14. Схема откачки в условиях плановой фильтрационной

неоднородности:

а - плановое положение луча наблюдательных скважин; б -пьезометрическая

кривая

В отличие от только что рассмотренного примера, при большем числе зон неоднородности, распределенных по пласту случайным образом, откачка реально может ин­терпретироваться как для однородного пласта: если об­ласть ее эффективного влияния намного (грубо говоря, на порядок) превосходит размеры зон неоднородности, то по графикам временного прослеживания получают некото­рые усредненные (эффективные) параметры пласта. Все сказанное здесь справедливо и для комплексов трещино­ватых пород — тех, в которых велики расстояния между основными фильтрующими трещинами. Вспомните, на­пример, что при малых размерах области влияния у нас окажутся невыполненными даже основные предпосылки сплошности изучаемой среды (см. раздел 5.2.2).

Заканчивая этот раздел, сделаем общий вывод. В большинстве реальных случаев фильтрационные процес­сы, возникающие при откачках, требуют для своего опи­сания учета ряда важных природных факторов, не прини­мавшихся нами до сих пор во внимание при построении теории фильтрации. Вместе с тем, при достаточно продол­жительных откачках влияние многих из этих факторов ослабевает, и тогда для интерпретации соответствующих асимптотических участков индикаторных графиков мож­но использовать решения, полученные нами ранее в рам­ках традиционных теоретических построений.