Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Боревский Б.В. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек

.pdf
Скачиваний:
155
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
15.76 Mб
Скачать

Последний 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 = 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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ