5. Полевые опытно-миграционные работы

1. Общие вопросы индикаторного опробований водоносных пластов

Определение миграционных параметров в полевых условиях проводятся посредством запуска индикатора в пласт через опытные скважины с последующим его улав­ливанием по соседним скважинам. Опыты можно прово­дить как в естественном, так и в нарушенном (путем откачки ил инагнетания) потоке, причем наиболее досто­верны эксперименты в возмущенном потоке. Они отлича­ются более четкой фильтрационной картиной, позволяют увеличить размеры зоны опробования и тем самым сни­зить влияние масштабных эффектов. Кроме того, важно, что они позволяют одновременно изучать фильтрацион­ные характеристики участка, необходимые для интерпре­тации индикаторного опробования. Однако и эти экспе­рименты не свободны от серьезных недостатков, нередко сильно ограничивающих их ценность.

Говоря ранее об определении фильтрационных пара­метров, мы подчеркивали, что в подавляющем большин­стве случаев их надежная оценка возможна лишь на осно­ве полевых опытных работ. Существенно иначе обстоит дело с миграционными параметрами, когда речь идет об их определении для комплексов пористых песчано-гли­нистых пород. Здесь полевые работы часто либо вообще неэффективны, либо не имеют ощутимых преимуществ в сравнении с лабораторными методами. В частности, опыт показывает, что активная пористость песков, определяе­мая опытными запусками индикатора в пласт, оказывает­ся, как правило, резко заниженной (подчас — в несколько раз). Объясняется это в первую очередь фильтрационной неоднородностью реальных водоносных пластов.

Рассмотрим, например, двухслойный (слои 1 и 2) пласт, изобра­женный на рис. 6.19. Пусть проницаемости к₁ и к₂ различаются в пять раз, а мощности находятся в обратном отношении. Значения актив­ной пористости (п) будем считать равными. Индикатор подается в виде «пакета» вместе с водой, нагнетаемой в скважину А, и улавли­вается в скважине Б. Первая «волна» индикатора будет принесена в скважину Б по более проницаемому слою 1 через время t_l * Ln/v_{, откуда сразу определяется активная пористость п, если задана ско­рость фильтрации этого слоя v_[. На деле, однако, обычно известна усредненная по всему пласту скорость фильтрации, которую опреде­ляют исходя из решения соответствующей плановой задачи. Поэто­му вместо действительного значения п, пропорционального величи­не будет получено расчетной значение п , пропорциональное усредненному коэффициенту фильтрации к - (kjirij + к₂т₂)/(ntj + т₂). Следовательно,

^ki l¹i+^i m_l+m₂ m_x+m₂ k_{

n

в нашей задаче составит 1/3. Итак, получаемое значение активной пористости занижено в три раза. Из формулы (6.64) также видно, что наличие тонких хорошо проницаемых прослоев (m_t « т?) может приводить к занижению активной пористости примерно в к_у/к₂ раз (при близких значениях п, и п₂)-

	А
///////	///////////
О о о о	о о о о о о с
ООО	о о о о о о

Рис. 6.19. Схема опробования двухслойного водоносного пласта

о

Б

' ‘

-7^с

Таким образом, для расшифровки результатов проведенного эксперимента необходима послойная оценка проницаемости, что, однако, практически исключается при общепринятой методике Про­ведения опытно-фильтрационных работ.

Важно, что профильная фильтрациоынная неодно­родность — отнюдь не единственная причина больших погрешностей в определяемых значениях миграционных параметров. С такими погрешностями приходится сталки­ваться и при индикаторном опробовании даже однород­ных песков. Объясняется это тем, что за время опробова­ния, при относительно высоких скоростях фильтрации, индикатор проникает лишь в ограниченную часть порово- го пространства (см. раздел 6.1.1).

С другой стороны, напомним, что в песчано-глини­стых грунтах определение коэффициента микродиспер­сии обычно лишено практического смысла (см. раздел 6.3), а основной прогнозный параметр — активная пори­стость, близкая к общей пористости, — вполне уверенно определяется лабораторными экспериментами и даже по аналогии. Все это подтверждает весьма ограниченную ценность полевых опытно-миграционных работ (ОМР) в толщах пористых песчано-глинистых пород.

Совсем другое дело — трещиноватые породы. С одной стороны, два основных параметра — активная трещино­ватость и коэффициент микродисперсии — практически неопределяемы в лабораторных условиях. С другой сто­роны, именно трещиноватые породы являются наиболее быстрыми транспортерами вещества в подземных водах. Все это делает полевые опыты с индикаторами необходи­мым элементом изучения миграционных свойств трещи­новатых горных пород.