
книги из ГПНТБ / Боревский Б.В. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек
.pdfПоследний график может быть использован и для определения коэффициента перетекания, но в этом случае понижения уровня должны быть взяты на момент стабилизации режима в нижнем гори зонте. Строго говоря, определенный таким методом коэффициент перетекания не будет точно соответствовать его теоретическому зна чению. При определении этого коэффициента, по данным установи вшегося понижения в одной течке, его значения будут зависеть от местоположения наблюдательной скважины, а при построении гра фика S •— lg г будет наблюдаться разброс точек. Это связано с тем, что использование для определения коэффициента перетекания зависимостей для перетекания с постоянным уровнем в питающем пласте не совсем верно, так как постоянство уровня наблюдается не с самого начала откачек. Однако, как показали наши исследова ния, выполненные на аналоговой машине УСМ-1, использование коэффициента перетекания, определенного указанным методом, дает вполне достаточную для практических целей точность при оценке эксплуатационных запасов.
Рассмотрим методику обработки данных откачки в условиях трех слойной толщи, когда подземные воды верхнего горизонта гидравли чески связаны с поверхностными водами, на примере групповой опытной откачки из нижнечетвертичного водоносного горизонта участка Луговое Сусунайской депрессии на острове Сахалин (по дан ным А. Ф. Прядко, Б . А. Гришечкина, В. М. Нильги). На участке выделяется два основных водоносных горизонта (верхне-среднечетвер- тичный и нижнечетвертичный), приуроченных к песчано-гравийно- галечниковым отложениям с линзовидными включениями глин и алев ритов. Водоносные горизонты разделены относительно выдержанной пачкой глин мощностью от 10 до 20 м, местами, особенно в прибортовых частях депрессии, глины замещаются песками или алеври тами.
При разведке нижнечетвертичного горизонта из него была прове дена откачка.из 5 скважин с суммарным дебитом 32 780 м3 /сутки. Наблюдения за изменением уровня проводились по большому коли честву скважин, оборудованных как на верхний, так и на нижний водоносные горизонты. Геологический разрез' по участку работ и схема расположения скважин показаны на рис. 46. На рис. 47 при ведены графики S •— lg t для скв. 42 (верхний горизонт), скв. 47 (нижний горизонт) и график S — lg г для наблюдательных скважин, оборудованных на нижний водоносный горизонт.
Как видно из графиков S — lg t, в обоих горизонтах примерно через 300 ч после начала откачки наблюдается стабилизация уровня. Коэффициент водопроводимости, определенный по первому прямоли нейному участку графика (участок I ) , оказался равным 1370 м2 /сутки. На графике S — lg г отмечается некоторый разброс точек, тем не менее осредняющая прямая может быть проведена достаточно четко. L Величина коэффициента водопроводимости, определенная по этому графику, составила 1500 м2 /сутки, т. е. очень близка к значению, рассчитанному по временному графику.
Определение величины В производится с использованием зависи мости (7.16) для условий перетекания с постоянным уровнем в пита ющем пласте:
При наличии нескольких |
наблюдательных |
скважин |
определение |
В проводится по графику S |
— lg г. С этой |
целью по |
графику по |
Рис. 46. Схема расположения скважин и разрез по 1 - І участка Луговое (по данным А. Ф. Прядко, Б . А. Гришечкина, В . М. Нильги, 1969 г., Сахалин)
1 — гравийно-галечные |
отложения; г — глины; 3 — суглинки; 4 |
— положение фильтра; |
5 — опытные скважины; |
б — наблюдательные скважины: а — на |
нижний горизонт, б — |
на верхний горизонт. I — верхний горизонт, I I — нижний горизонт
отрезку, отсекаемому на оси lg г, находится значение Jg R, численно равное lg 1,125 (здесь R—приведенный радиус влияния). В рас считывается по формуле
Я = 0,89і?. |
(7.17) |
Величина В, определенная по графику S-r-lg |
г п р , в рассматрива |
емом примере оказалась равной 4700 м. |
|
И Заказ 77 - |
161 |
5. н
1,6
і, г
, 0,8
Л I |
Г |
I I |
1 1 |
|
О |
|
7 |
100 |
7 WOOt.4 |
|
|
|
3lqt |
|
|
|
|
|
|
S и |
|
|
|
|
9\- |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
J |
l |
і і |
і |
|
|
|
7 |
100 |
7 10001 ч |
3 Itjt
S,M
П
10
J і і І і і і |
1 |
I I 1 |
І І і |
|
wo |
|
7 |
WOO rnp, |
M |
|
|
|
tg |
rnp. |
Рис. 47. Графики временного и площадного прослеживания понижения при опро бовании слоистой толщи групповой откачкой на кусте 53, 56, 58, 65, 66 с 2<? =
=32 780 м3 /сутки:
а— график временного прослеживания по скв. 42 на верхний горизонт, г п р = 404 и; б —
график |
временного прослеживания по скв. 47 на нижний горизонт, г п р = 304 м, fern = |
|
= 1370 |
м2 /сутки; в — график |
площадного прослеживания по нижнему горизонту, Rпп = |
|
= 5250 |
м, km = 1500 м2 /сутки, В = 4700 м |
Многослойные толщи с чередованием относительно маломощных водоносных и слабопроницаемых прослоев
Подобный тип разреза встречается в разведочной практике до вольно часто на периферии конусов выноса, в аллювии. Разделяющие прослои в таких разрезах представлены, как правило, супесчаными и суглинистыми грунтами и имеют небольшую мощность. Взаимодей ствие между проницаемыми прослоями происходит через несколько часов, в первые сутки. Для данного типа разреза характерна сложная невыдержанная морфология разделяющих прослоев. Отмечается резкая изменчивость их мощности до полного выклинивания.
В условиях такого разреза, несмотря на то что эффект взаимодей ствия практически достижим, возможность применения строгих решений для определения расчетных параметров кажется сомнитель ной, поскольку реальные условия существенно отличаются от при нятых при выводе этих решений. Это относится к условию постоян ства мощности. В реальных условиях она оказывается переменной. Известно, что изменение мощности является фактором аномальности [126]. Сложным становится и механизм перетока из-за переменной мощности разделяющих слоев и наличия окон в них.
Таким образом, определение расчетных параметров методом эта лонных кривых или методом Хантуша будет весьма условным. Если учесть то, что сложность разреза сочетается со сложностью плановых граничных условий, то и определение расчетных параметров и прог нозный расчет с учетом перетока становятся крайне неопределенными. Отсюда понятно стремление к упрощенным расчетным схемам или игнорированию перетока. Основные расчетные параметры опреде ляются методом Джейкоба для изолированных напорных пластов по начальным участкам опытных закономерностей изменения уровня. В этих условиях, когда эффект взаимодействия слоев проявляется очень быстро, задача диагностирования представительных участков становится главным содержанием интерпретации.
Особенности обработки опытных данных в сложнослоистых тол щах можно рассмотреть на примере Андижанского месторождения подземных вод, приуроченного к конусу выноса. На рис. 48 показан разрез и схема опробования конуса. Опробование производилось несколькими кустами с двумя наблюдательными скважинами в каж дом. Опробовались различные прослои слоистой толщи (показано стрелками) раздельно и изолированно. Вся слоистая толща имеет общую пьезометрическую поверхность. Разделяющие прослои, пред ставленные суглинками, обычно сложной морфологии.
На рис. 49 показаны графики комбинированного прослеживания по кусту 36 с наблюдательными скважинами 5 — в 25 м и 6 — в 104 м от возмущающей. Как видно, графики обеих скважин имеют общую касательную, но график дальней скважины представлен на ней настолько малым числом точек, что интерпретация каждого гра фика в отдельности была бы крайне неопределенной. Действительно, временные графики (рис. 50) положительно аномальны и однотипны
11* |
163 |
по форме. В обеих скважинах через два часа наступает стабилизация уровня. Получены следующие параметры по начальным участкам графиков (табл. 19).
м
640
600
550
500 |
|
|
450 |
|
|
400 |
|
|
350 |
|
|
300 |
L |
|
Р и с . |
48. Гидрогеологическая |
схема и разрез по 1 - І слоистой толщи |
на опытном участке, куст 36 |
(по данным К. Р. Рахматова, 1967 г., |
|
|
Средняя Азия) |
1 — галечники; 2 — суглинки; з — граница зон: а — напорной и б — пере ходной к безнапорной
При сравнении данных таблицы следует, что параметры по даль ней скважине существенно отличны. Временной график по скв. 6 аномален практически во всем диапазоне времени. Интерпретация комбинированных графиков более определенна. По ним вычислены
|
|
|
Т а б л и ц а 19 |
N< скважины |
г, м |
km, м»/сутки |
о. м*/сутки |
36 |
0,1 |
475 |
8,1 • 10» |
5 |
25 |
450 |
|
6 |
104 |
900 |
9-107 |
Рис . 49. Графики комбинированного прослеживания по кусту 36.
а — понижения уровня, km= |
499 ыг/сутки, |
а = |
7,9 • 10 *м*/сутки; б — вос |
|
становления уровня, km = 534 |
м2 /сутки, |
а = |
1,1 |
• 10' м'/сутки. Расстоя |
ние г наблюдательных скважин: |
1 — 25 |
м, 2 — 104 м |
km = 499 м2 /еутки, a = 7,9 -ДО6 м2 /сутки. Коэффициент водопрово димости рассчитан также по формуле Дюпюи при t = 30 ч, что соот ветствует периоду стабилизации. Сравним параметры по способам обработки (табл. 20).
Скв. 5
3.0г - 25,0м
2,5 |
О |
О О о ° о о о |
|
2,0 - |
|||
|
|
||
1,5 |
|
|
|
1,0 |
|
|
|
0.5 \ |
1 1 ,111)! і і і і ті |
/ 1 1 IIIII |
|
|
2 5 0,1 Z 5 1 2 5 10 2 Stt4 |
||
-2 |
|
|
ІСкв. 6
1,6 |
г = 104 м |
|
|
|
|
|
|
|
|
IA - |
|
|
|
|
|
« о a |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.2 - |
|
|
|
|
|
о |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
1 |
1 1 1 |
Mil |
. |
, 1 1 < III |
|
|
|
г 5 |
o,i г |
5 |
і |
2 |
5. W t |
51,4 |
|
||
і |
|
||||||||
|
І |
|
1 |
|
_i |
lg t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
№ наблюда |
Q, |
|
|
|
|
|
|
||
тельной |
|
|
|
С |
km |
° ' 1 8 3 |
« |
||
м' /сутки |
|
||||||||
скважины |
|
|
|
С |
|
||||
|
5 |
|
1866 |
|
0,76 |
|
450 |
|
|
|
6 |
|
1866 |
|
0,38 |
|
900 |
|
Рис. 50. Графики вре менного прослеживания понижения по кусту 36
А |
lg a |
о, |
|
м2 /сутки |
|||
|
|
||
2,34 |
5,5 26 |
8,1.10' |
|
1,10 |
6,574 |
9,0-10' |
Сравнение обнаруживает практическую сходность величин, что позволяет квалифицировать их как действительные параметры. Од нако совершенно очевидно, что при большем удалении наблюдатель ных скважин получение действительных параметров и по временным, и по комбинированным графикам оказалось бы невозможным.
|
|
Т а б л и ц а 20 |
Способ обработки |
hm, м2 /сутки |
а, м2 /сутки |
• S - l g r : |
450 |
8,1 • 10« |
По формуле Дюпюи |
458 |
— |
|
449 |
7,9 • 10« |
Кустом 49, в отличие от предыдущего, опробован другой, самый нижний (рис. 48) водоносный прослой. Сравнение параметров по спо собам обработки обнаруживает их практическую сходимость (табл.21).
|
|
Т а б л и ц а 21 |
Способ обработки |
km, м2 /сутки |
а, м'/сутки |
S-lgt |
2080 |
3,2 - 10 6 |
|
2080 |
4,6 • 106 |
По формуле Дюпюи |
2000 |
|
Параметры куста 49 квалифицируются как действительные, хотя на графиках прослеживания отмечается четкая положительная ано малия. Несмотря на это, интерпретация всех видов графиков вполне однозначна.
Как показывают приведенные примеры, раздельное опробование слоев в сложнослоистых толщах позволяет сделать следующие вы воды.
1. При наличии суглинистых разделяющих слоев переменной мощности (в примерах т0 = 0 +- 50 м) эффект взаимодействия слоев проявляется весьма быстро, так что через 1—10 ч от начала возмуще ния отмечается стабилизация уровня.
2. Возможность интерпретации опытных данных методом Джей
коба существенно зависит от удаленности |
наблюдательных |
скважин |
от возмущающей. Необходимое расстояние |
наблюдательных |
скважин |
от возмущающей, позволяющее получить представительные началь ные участки, определяется в основном фактором перетока и является поэтому величиной практически нерегулируемой. Следовательно,
реальная |
сложность |
обработки |
не может |
быть |
полностью |
устранена |
|
целенаправленной постановкой |
опыта. |
|
|
|
|||
3. Использование |
строгих |
решений |
для |
обработки |
опытных |
||
данных |
в сложнослоистых |
толщах представляется сомнительным |
|||||
из-за сложности механизма |
перетока. |
|
|
|
Отмеченные особенности позволяют заключить, что раздельное опробование сложнослоистых толщ с точки зрения возможных
трудностей интерпретации во многих случаях является |
нежелатель |
|
ным, но в каждом отдельном случае намечаемая схема |
опробования |
|
должна соответствовать предполагаемому |
методу подсчета запасов. |
|
2. С У М М А Р Н О Е О П Р О Б О В А Н И Е С Л О И С Т Ы Х |
ТОЛЩ |
|
При раздельном опробовании отдельных слоев в сложнослоистых разрезах, как было показано в предыдущем разделе, имеются объек тивные трудности интерпретации опытных данных, даже в том случае,
если определяются лишь основные параметры: коэффициенты водо проводимости и пьезопроводности. Определение основных расчетных параметров по начальным участкам временных графиков связано с ошибками в сторону завышения коэффициента водопроводимости по каждому слою за счет неучитываемого перетока.
Отмеченные обстоятельства побуждают к совершенному вскрытию сложнослоистой толщи и суммарному ее опробованию. Анализ взаи модействия нескольких слоев слоистой системы с разделяющими про слоями и без них содержится в работе [4]. Если возмущающая сква жина вскрывает многослойную толщу, состоящую из слоев с пара метрами kh rtii, at (і = 1, 2, . . ., п), то асимптотическое выражение для понижения в возмущающей скважине и в любой точке в плане,
в пределах контрольного времени, приводится |
к виду |
уравнения |
||
Тейса — Джейкоба, |
в котором: |
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
km = 2 |
kim{, |
|
|
° |
к^т^-^^т^-^-. |
. ,-\-knmn |
' |
\ • f |
т. е. коэффициент водопроводимости многослойной толщи равен сумме коэффициентов каждого слоя; логарифм коэффициента пьезо проводности равен средневзвешенному логарифму коэффициентов каждого слоя по величинам ktmi.
При отсутствии разделяющих слоев:
п |
|
|
і _ t-i |
|
(7.19) |
2 |
kimi |
|
Таким образом, если при совершенном вскрытии слоистой толщи |
||
и суммарном ее опробовании достигнута асимптотическая |
зависи |
|
мость, описываемая уравнением |
Тейса — Джейкоба, то |
методом |
Джейкоба, т. е. способами временного, площадного и комбинирован ного прослеживания, можно определить суммарный коэффициент водопроводимости и средневзвешенную пьезопроводность.
Следовательно, при опробовании и прогнозном расчете система неразобщенных или разобщенных слоев с различными фильтрацион ными показателями может быть заменена однородным пластом с при веденными (суммарными и средневзвешенными) параметрами. В упо
мянутой |
работе |
отмечено, что опытная закономерность изменения |
||
уровня, |
описываемая |
уравнением |
Тейса — Джейкоба, является |
|
асимптотической, |
т. е. |
она наступает |
по истечении некоторого вре |
мени от начала возмущения. Характер разреза и схема куста 160/89
показаны на рис. 51. Сложнослоистая |
толща вскрыта практически |
|
на полную мощность возмущающей |
и |
наблюдательными скважи |
нами. Глухими трубами перекрыто лишь |
около 10% верхней части |