2. Методика полевого индикаторного опробования

Опытные полевые скважины лучше всего приурочи­вать к участкам проведения кустовых откачек, с тем чтобы считать фильтрационные параметры пласта известными. Кроме того, при этом можно использовать часть скважин фильтрационного куста. Нужно, однако, иметь в виду, что требования к расположению и оборудованию скважин для миграционного опробования могут существенно отли­чаться от требований к опытно-фильтрационным рабо­там. Прежде всего это относится к масштабам опробова­ния: даже в трещиноватых породах, характеризующихся относительно большими действительными скоростями фильтрации, область влияния эксперимента обычно огра­ничивается первыми десятками метров (при продолжи­тельности опыта, измеряемой первыми сутками). С дру­гой стороны, ОМР требуют очень детальной расшифровки профильной фильтрационной неоднородности опробуемого разреза (см. раздел 6.4). Для этого можно с успехом использовать гидрогеофизические методы, особенно расходометрию и резистивиметрию. Обнаруживая с их помощью наиболее фильтрующие зоны, можно затем участь реальную фильтрационную неоднородность и при выделении интервалов опробования, и при интерпрета­ции опыта.

Рассмотрим теперь возможные схемы собственно ин­дикаторного поробования в нарушенном фильтрацион­ном потоке, когда индикатор запускают в условиях режи­ма фильтрации, близкого к стационарному (квазистацио-

нарному).

ЗАДАНИЕ. Покажите, что последнее условие нетрудно выпол­нить на практике, ибо скорость распространения фильтрационных возмущений существенно выше, чем у индикаторных возмущений. Используйте для этого формулу (4.18) в сопоставлении с характер­ными масштабами конвективного переноса (за одно и то же расчет­ное время t).

При проведении ОМР в точке ввода индикатора в водоносный пласт создается один из следующих концен­трационных режимов:

11 Мгновенный подъем концентрации индикатора и

поддержание ее неизменного значения в период всего

опыта;

L2J пакетный ввод — поддержание постоянной кон­центрации только в течение определенного времени запу­ска;

3 Импульсный ввод — создание больших концент­рации индикатора за весьма малый промежуток времени, в течение которого весь индикатор поступает в пласт.

От типа входного индикаторного сигнала в значитель­ной степени зависят информативность опыта по отноше­нию к определяемым миграционным параметрам, а также простота и доступность обработки кривых «отклика». В частности, при применении пакетного и, особенно, им­пульсного режимов ввода в условиях больших разбавле­ний индикатора, а также в средах с высокими рассеиваю­щими (например, в трещиновато-пористых породах) или поглощающими свойствами, надежность опыта резко па­дает и существенно ограничивается чувствительностью способов индикации.

По типу фильтрационного возмущения возможны раз­личные схемы миграционного опробования. В некоторых случаях опыт проводят в фильтрационном потоке, созда­ваемом откачивающей скважиной, когда запуск индика­тора осуществляется в близрасположенную наблюдатель­ную скважину, а регистрация — в откачиваемой воде. При этом можно использовать для опыта эксплуатационные дренажные скважины рудников, водозаборные скважины хозяйственного назначения и т.п. Однако такая экспери­ментальная схема обладает рядом недостатков, из кото­рых основными являются сильное разбавление индикато­ра в откачиваемой воде и весьма малое время для его регистрации (при обычно применяемых пакетном и им­пульсном запусках).

ЗАДАЧА. Покажите, что в этом опыте коэффициент разбавле­ния имеет порядок —г- (г — удаление наблюдательной скважины от

с

центральной, d_c — даметр наблюдательной скважины). Не забудьте при этом учесть коэффициент искажения потока вблизи наблюда­тельной скважины (см. раздел 6.1.4).

Учитывая отмеченные недостатки опытов с откачива­ющей скважиной, наиболее широко стали проводить экс­перименты по схеме нагнетания (налива) индикаторного раствора в центральную скважину с последующим про­слеживанием его распространения в пласте по наблюда­тельным скважинам. Интерпретация таких опытов ведет­ся по аналитическим зависимостям для плоскорадиальной миграции, которые получают аналогично приведенным ранее зависимостям для конвективно-дисперсионного массопереноса (см. разделы 6.3 и 6.4) или конвективно- кондуктивного теплопереноса (см. раздел 6.5) — в случае использования теплового индикатора. При этом можно применять различные физические модели, отвечающие конкретным условиям эксперимента. Так, запуск солево­го индикатора в пласт трещиноватых пород описывается расчетной схемой микродисперсии, т.е. решением, подо­бным формуле (6.27). Более того, можно использовать это решение и непосредственно, аналогично интерпрета-

ции лабораторных экспериментов (см. раздел 6.6), если заменить в нем скорость фильтрации v(г) условной сред­ней величиной

v =2 v(r) = . _

р ^w Ttrm (6.65)

где г — расстояние от центральной скважины (работаю­щей с постоянным расходом Q) до наблюдатель­ной;

т— мощность пласта.

При использовании солевого индикатора в трещино­вато-пористых породах опробование обычно протекает в рамках расчетной схемы неограниченной емкости (см. раздел 6.4), в чем нетрудно убедиться с помощью крите­рия (6.49). Для интерпретации поэтому можно использо­вать решение (6.47), заменяя в нем х на г, a v — на v_p согласно формуле (6.65).

При всех достоинствах у рассмотренной схемы опро­бования имеются и свои дефекты - резкая неравномер­ность поля скоростей фильтрации с быстрым их падением по мере удаления от центральной скважины, а также ис­кажающая роль естественного потока, влияющего на пе­ренос индикатора в краевых частях опробуемой зоны. Приходится, кроме того, считаться и с техническим несо­вершенством систем слежения за индикаторной меткой в пласте по наблюдательным скважинам (см. разд. 7.3.2).

Улучшение ситуации с этих позиций может быть до­стигнуто проведением опыта по двухскважинной (дуплет- ной) схеме, когда индикатор запускается в нагнетатель­ную скважину , а его регистрация производится в воде откачивающей скважины. Тем самым резко сокращается требуемый для опыта объем бурения. Дуплетная схема весьма эффективна при опробовании глубоко залегаю­щих водоносных горизонтов, когда оперативный отбор гидрохимических проб связан со значительными техниче- скими трудностями.

* Благодаря «замыканию* всех меченых индикатором линий тока на ('укачивающей скважине, при дуплетном опробовании обеспечивается наилучшее, в определенном смысле, осреднение характеристик изучаемой среды в пределах

области влияния опыта.

Более подробно вопросы постановки и интерпретации ОМР рассмотрены в разделе 7.3.

На этом, собственно, изложение гидродинамических основ теории тепло- и массопереноса можно считать за­конченным. Напомним, однако, что мы договорились включить в эту главу и материал, касающийся еще одной специальной проблемы, — влагопереноса в ненасыщен­ных грунтах. Ей будут посвящены заключительные раз­делы главы.