4. Режим опытной откачки

Поскольку уровнь в центральной скважине зависит не только от притока к ней, но и от ряда других, трудно учитываемых побочных факторов (режим работы насоса, состояние фильтра и прискважин- ной зоны), при проведении откачек, особенно одиночных, обычно целесообразно ориентироваться на режим заданного дебита скважи­ны, соответствующего номинальной производительности насоса. Не­стабильность работы насоса оказывает большое влияние на достовер­ность интерпретации опыта. С этой точки зрения погружные и по­верхностные насосы имеют неоспоримые преимущества по сравне­нию с эрлифтами, особенно при оборудовании откачивающих сква­жин водомерами и расходомерами с непрерывной фиксацией дебита скважины.

При опытных выпусках из самоизливающих скважин нередко технически удобнее задавать режим постоянного уровня в скважине, однако и в этом случае следует фиксировать хронологию дебита выпуска и, по возможности, добиваться его постоянства.

С точки зрения устранения влияния на конечный результат не­равномерности расхода обязательным является прослеживание про­цесса восстановления уровня после прекращения откачки (выпуска).

Надежность и ценность сведений, получаемых при откачке, за­висят от величины дебита. При малодебитной откачке ни большое число наблюдательных скважин, ни повышенная продолжитель­ность откачки не компенсируют ничтожности влияния ее на природа ную обстановку, а это резко снижает точность опыта. Поэтому, в частности, в условиях весьма водообильных водоносных горизонтов следует вести откачку из нескольких скважин, оборудованных доста­точно мощными насосами (групповые откачки).

Кроме того, дебит скважины не должен быть слишком большим, так как в этом случае уровень в скважине быстро снизится в процессе опыта до отметки установки насоса, после чего дебит начнет падать. Интерпретация такой откачки оказывается затруднительной.

В целом производительность насоса надо назначать с учетом предварительных данных, полученных на ранних этапах изысканий и при предварительной прокачке. При этом следует стремиться к тому, чтобы понижение в центральной скважине измерялось, как минимум, несколькими метрами: в противном случае возмущения в наблюдательных скважинах окажутся слишком малыми, соизмери­мыми с фоновыми колебаниями напоров и с погрешностями измере­ний.

5. Продолжительность опытной откачки

Из гл. 5 следует, что одним из главных факторов, определяющих эффективность откачки, является ее продолжительность. Кратко­временное испытание, длительность которого находится в рамках резко неустановившейся фильтрации, трудно интерпретировать до­статочно надежно из-за: 1) изменений состава и свойств прискважин- ной части горизонта, происходящих в процессе бурения и подготовки откачки; 2) скачкообразного характера возмущения при откачке; 3) недостатка информации для детального учета действия ряда важных природных факторов (см. раздел 5.3). В начале откачки происходит сглаживание возможных случайных влияний, налаживается рит­мичная работа насоса, активизируется связь взаимодействующих горизонтов, а режим откачки все более приближается к квазистаци- онарному, чем обеспечивается повышенная надежность ее интерпре­тации (см. раздел 5.5).

Ввиду ограниченных возможностей одиночных опробований с точки зрения представительности и надежности результатов, разум­ный предел их продолжительности составляет обычно 0,5-2 сут (на каждой стуйени дебита или понижения, если принимается неодно­ступенчатая схема эксперимента): при большей продолжительности дополнительные понижения напоров оказываются обычно слишком малыми и измеряются с большой погрешностью. Наоборот, сущест­венное сокращение времени опыта в сравнении с рекомендованными величинами также нежелательно, так как по ряду соображений оно не позволяет: 1) получить представительный участок временного графика по периоду восстановления (см. критерий (5.12)); 2) достиг­нуть достаточно больших размеров зоны эффективного влияния — для ограничения роли масштабных эффектов (см. раздел 5.2); 3) уменьшить влияние аритмии в работе насоса и динамики кольмата- ционных процессов вблизи скважины. Поэтому многие из отмечен­ных ранее недостатков одиночных опытных опробований заметно усугубляются при различных экспресс-опытах.

Целесообразная продолжительность кустового опробова­ния существенным образом зависит от условий на участке экспери­мента и не может поэтому жестко регламентироваться, В первом приближении она должна назначаться с учетом результатов предше­ствующих изысканий, исходя из условий достаточно полного прояв­ления всех изучаемых процессов. В частности, нужно исходить из того, что в расчетах желательно использовать достаточно большие понижения в наблюдательных скважинах.

Откачку следует проводить в течение времени, обеспечивающе­го полное развитие квазистационарного режима в пределах куста скважин. Исходя из необходимости получения хорошо выраженного прямолинейного участка временного индикаторного графика, целе­сообразно ориентироваться на критерий [3 ]

*^>5*кв’ (7.3)

где время t_K0 определяется по условию (4.29) для дальней наблюда­тельной скважины. Наиболее четким критерием Для прекращения кустовой откачки в изолированных гомогенных напорных пластах служит выход на общую асимптоту комбинированных графиков S - / [1$(t/r*) ] построенных для различных наблюдательных скважин. Следует особо отметить, что уменьшение скорости понижения в скважине до величин, близких к погрешности измерения, в общем случае отнюдь не является признаком достижения установившегося режима фильтрации и, следовательно, не может служить основным показателем для прекращения откачки.

Особую значимость для обоснования продолжительности опро­бования имеет его направленность на определение тех или иных геофильтрационных параметров. С этой точки зрения следует иметь в виду следующие положения, вытекающие из теоретического анализа (см. раздел 5.3):

Ш роль проницаемости или проводимости опробуемого пла­ста проявляется уже при сравнительно небольшом размере зоны оп­робования и, следовательно, для ее определения требуется относи­тельно кратковременное опробование (обычно в пределах суток, ес­ли только при этом обеспечивается надежная диагностика экспери­мента) ;

I—^

j 2 I характер емкостных свойств пласта и роль процессов пере­текания между его смежными слоями проявляются при значительно большем развитии области влияния, достигаемом обычно в течение нескольких суток - для напорных систем и 10-20 сут для безнапор­ных;

|31 взаимодействие с поверхностными водотоками и водоема­ми для близко расположенных опытных скважин чаще всего уверен­но проявляется в течение 10-15 сут, но это время может существенно варьировать в зависимости от проводимости пласта и удаления опыт­ного куста от водотока (или водоема);

[~4~] взаимодействие между различными водоносными пласта­ми, разделенными выдержанными по мощности слабопроницаемыми слоями, проявляется только при мощных и длительных откачках, продолжительность которых обычно должна измеряться неделями и даже месяцами.

Повышенную продолжительность должны иметь также опробо­вания трещинно-жильных вод и откачки в массивах закарстованных пород, где большие емкостные запасы воды в сочетании со сравни­тельно малыми уклонами депрессионной кривой часто приводят к завышению расчетной проводимости при интерпретации кратковре­менных откачек. Следует вместе с тем иметь в виду, что целе­сообразность постановки опытных откачек повышенной продолжи­тельности должна быть предварительно тщательно и всесторонне проанализирована — нередко информативность откачек в этом пла­не существенно ограничена и упор надо делать на опытно-эксплуа­тационные работы.

В процессе проведени опыта предварительно намеченную про­должительность его уточняют по данным наблюдений за уровнями: первые результаты наблюдений обрабатывают в соответствии с зара­нее намеченной методикой, и опыт продолжают до достижения на­дежного результата.

Обязательным элементом при определении допустимости пре­кращения эксперимента является составление в процессе откачки индикаторных графиков (например, S + IgO. Откачка, как правило, может быть прекращена лишь после получения четко выраженной картины временной изменчивости уровней, характерной для данных условий (см. раздел 5.3).

Чтобы получить полный и непрерывный график временного про­слеживания, измерения уровней при откачке и восстановлении надо проводить с постепенно убывающей частотой, начиная от непрерыв­ных замеров в первые 1-2 мин и кончая несколькими (а то и одним) измерениями в сутки. На начальном этапе изменения уровней для этого целесообразно использовать автоматическую запись графика.

Контрольные измерения для оценки постоянства расхода при откачках на первых этапах опыта надо вести с максимальной часто­той, а после выхода скважины на режим постоянного дебита — пери­одически, несколько раз в сутки. Если при откачке ведутся расходо­метрический каротаж или другие виды специальных работ, то часто­та измерений определяется в каждом конкретном случае специаль­ной программой.

Обязательными заключительными документами по опытной от­качке, кроме журнала откачки, являются:

РЛ хронологические графики S(t),Q(й и графики временного прослеживания в форме S <lg/), или S [1 git/г) ];

[~2 | хронологический график S_c/Q_c — для откачки при не­скольких значениях расхода (понижения);

[~з| градуировочные графики экспресс-наливов в наблюда­тельных скважинах;

|~4~| данные изменения расхода Q_c(t).

Существенное влияние на данные опробования может оказать естественный режим уровней подземных вод, для фиксации которого должны предусматриваться наблюдательные скважины, располагае­мые вне зоны влияния опробования. В сравнительно глубоких напор­ных пластах заметные естественные изменения уровней подземных вод могут быть связаны с колебаниями атмосферного давления, при­чем этот фактор учитывается при наличии специальных определе­ний барометрической эффективности (см. раздел 1.4). В грунтовых водах такие изменения вызваны главным образом влиянием инфиль­траций и изменениями уровней в водотоках. Достоверный учет этих изменений затруднен, поэтому следует всячески избегать проведе­ния опробований в периоды нестационарного естественного режима, вплоть до их прекращения при возникновении непредвиденных есте­ственных колебаний уровней грунтовых вод.