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

одних случаях более простые зависимости, определяемые только фильтрационными и емкостными свойствами опробуемого водонос­ ного гориаонта, наблюдаются довольно продолжительное время, а затем сменяются более сложными зависимостями, отражающими также влияние неоднородности и границ пласта. В других случаях более простые зависимости практически не фиксируются в связи с очень малой продолжительностью периода, при котором не сказы­ вается влияние границ. И, наконец, в некоторых случаях (при осуше­ нии безнапорной зоны, при эффекте Болтона, в условиях двухслой­ ной толщи и др.) более простые закономерности, характеризующие параметры водоносного горизонта, отмечаются на последнем этапе откачки после периода ложностационарного режима.

Все эти особенности и предопределяют выбор метода для расчета основных гидрогеологических параметров. В тех случаях, когда основной целью опытных откачек является определение коэффициен­ та водопроводимости (фильтрации) и пьезопроводности (уровнепроводности) предпочтение, когда это возможно, следует отдавать мето­ дам первой группы. Это связано со следующими обстоятельствами. Во-первых, для получения опытных закономерностей изменения уровней, в необходимой степени отражающих влияние границ, требуется большая продолжительность опытных работ. Во-вторых, как это было рассмотрено в главе I , различные факторы могут при­ вести к совершенно одинаковым деформациям графиков изменения уровня во времени, что осложняет расшифровку этих графиков и

с учетом влияния границ, доступно, использование более сложных моделей имеет большую условность, так как определение искомых основных параметров требует большего количества исходных дан­ ных, получение которых с необходимой точностью при современной практике разведочных работ не всегда возможно.

Таким образом, для определения основных расчетных парамет­ ров в тех случаях, когда это возможно, целесообразно использовать методы первой группы. Методы второй группы необходимы в тех случаях, когда анализируемые опытные закономерности не имеют участков, не испытывающих влияния границ, а также в тех случаях, когда наряду с основными требуется определение специфических параметров (В, AL или К и др.).

Как было показано при краткой характеристике различных методов определения гидрогеологических параметров, в этих мето­ дах используются либо данные о понижениях уровня в разных точ­ ках пласта на фиксированный момент времени, либо о понижениях уровня в одной точке пласта на несколько моментов времени. Досто­ верность определения параметров может в большинстве случаев

условий не соблюдается, результатом этого будет деформация пря­ мых графиков временного, комбинированного, а в ряде случаев и площадного прослеживания. Эти деформации или аномалии формы графиков имеют причиной отступление реальных условий от усло­ вий, ограничивающих пределы применимости используемой фор­ мулы. Этими причинами или факторами аномальности являются конструктивные особенности возмущающих и наблюдательных сква­ жин, характер возмущения (переменность дебита, разновременность пуска скважин при групповой откачке), действующие граничные условия водоносных пластов, характер их скважности (трещинный,

отклонением от нормы ординат или угловых коэффициентов всего графика. Характерно, что причиной одной и той же аномалии могут быть несколько факторов аномальности разной природы.

Аномальность графиков прослеживания и неоднозначность фак­ торов аномальности осложняет задачу определения основных рас­ четных параметров, вызывая необходимость интерпретации опытной гидрогеологической информации в качестве обязательной стадии разведочных работ. Содержание интерпретации будет зависеть от при­ сутствия того или иного фактора аномальности при проведении опытных работ. В простейшем случае, когда факторы аномальности отсутствуют и опытные работы производятся в условиях, не проти­ воречащих условиям уравнения Тейса •— Джейкоба, интерпретация ограничивается описанными техническими и расчетными операциями. В общем случае, при наличии нескольких факторов аномальности, интерпретация опытных данных заключается: а) в снятии аномалий, обусловленных сложным характером возмущения; б) в диагностиро­ вании опытных закономерностей изменения уровня с целью поиска представительного участка графика прослеживания; в) в контроле достоверности параметров. Основные принципы интерпретации удоб­ нее рассматривать в зависимости от действия тех или иных факторов аномальности. К числу основных факторов аномальности относятся: сложный характер возмущения, влияние границ пласта в плане и разрезе, эффект Болтона при опробовании безнапорных водоносных горизонтов, эффект двойной пористости при опробовании трещинных водоносных горизонтов, а также естественных колебаний уровня.

В последующих главах будут рассмотрены основные принципы интерпретации данных опытных работ с учетом перечисленных фак­ торов аномальности.

построения графика являются замеры понижения в одной скважине. 2. Способ площадного прослеживания. Обработка опытной инфор­ мации производится с помощью полулогарифмической прямой вида:

S = Аг — Сr lg г при t — const.

Способ заключается в прослеживании изменения уровня в зависи­ мости от расстояния наблюдательных скважин до возмущающей, т. е. по площади опытного участка.

Коэффициент водопроводимости и пьезопроводности определяется по угловым коэффициентам (Сг) и начальным ординатам (Аг) пло­ щадных графиков прослеживания S — lg г.

Основной информацией для построения графика являются едино­ временные замеры в нескольких наблюдательных скважинах.

3. Способ комбинированного прослеживания. Обработка опыт­ ной информации производится с помощью полулогарифмической

регулярные во времени замеры понижения одновременно в несколь­ ких наблюдательных скважинах.

Как уже указывалось, формула Джейкоба справедлива для усло­ вий квазистационарного фильтрационного потока. При этом условии графики временного, площадного и комбинированного прослежива­ ния прямолинейны, а графики площадного прослеживания, построен­ ные на несколько моментов времени, параллельны. Таким образом, при достаточном для практики соответствии опытных закономерно­ стей понижения уравнению Тейса — Джейкоба прямолинейность и параллельность графиков прослеживания является нормой квази­ стационарного режима. Для нахождения участка временного гра­

ности (а) для напорных и простейших случаев безнапорных водонос­ ных пластов производят по формулам, полученным путем элементар-

Нестабильность возмущения выражается в виде нерегулярных

ирегулярных изменений дебита, что определяет специфику даль­ нейшей обработки на разных стадиях возмущения — при понижении

ипри восстановлении уровня. Настоящая глава посвящена изло­ жению приемов обработки опытных данных при сложном характере возмущения, который, как уже подчеркивалось, в неограниченном однородном напорном зернистом пласте является единственным фактором аномальности.

Нерегулярные изменения дебита около некоторой постоянной величины или частые остановки водоподъемников приводят к рас­ сеянию точек на графике прослеживания понижения. Эти отклоне­ ния от строгой формы графика вносят элемент субъективности в осреднение экспериментальной совокупности точек, являясь причи­ ной случайных ошибок, так называемых ошибок первичной обра­ ботки. В условиях колебания дебита около некоторой постоянной

среднего дебита при колебаниях его около постоянной средней не сложен, поэтому основное внимание следует уделить осреднению закономерностей понижения. Это в большей степени относится к временным графикам прослеживания понижения. Нерегулярные колебания дебита меньше сказываются на форме графиков площад­ ного прослеживания понижения и еще менее — на форме временных и площадных графиков восстановления уровня. Амплитуда колеба­ ний понижения возрастает по мере приближения наблюдательных скважин к возмущающим, достигая максимума в самих возмущаю­ щих скважинах. По опыту известно, что обработка опытной инфор­ мации способом временного прослеживания понижения в возмущаю­ щих скважинах при откачках эрлифтом в большинстве случаев невозможна, поскольку вероятность получения качественных гра­ фиков очень мала. Определение параметров в возмущающих сква­ жинах обычно производят по данным временного прослеживания восстановления уровня. В этом разделе речь будет идти о наблю­ дательных скважинах.

При обработке опытной совокупности точек могут быть два под­ хода: а) осреднение полной совокупности при наличии видимой

ника, а само рассеяние имеет вид равномерного линейно вытянутого облака точек, обработка опытных данных может производиться достаточно строго по правилам линейной регрессии [141]. Но чаще всего рассеяние опытной совокупности точек неравномерно во вре­ мени, и тогда формальное использование коэффициента линейной регрессии приводит к ошибочным результатам. В этих случаях тре­ буется отбраковка части ошибочных или непредставительных заме­ ров. Например, при частых остановках точки, отвечающие замерам, сделанным сразу после остановки, можно отбрасывать, используя только те, которые попадают на продолжение прямой, проведенной по части замеров, полученных до остановки. Следовательно, по облаку точек с видимой корреляционной связью в каждом отдельном случае могут быть два или более варианта осреднения. Разумеется, как бы тщательно ни была выполнена операция осреднения, фактор субъективности остается. В ряде случаев бывает трудно предпо­ честь какой-либо один из всех возможных вариантов осреднения. Для оценки ошибки первичной обработки, связанной с неопределен­ ностью осреднения опытной совокупности точек, был проведен ста­ тистический анализ двух групп коэффициента водопроводимости. Первая группа получена авторами полевых исследований по участ­ кам временного прослеживания понижения. Вторая группа получена независимо от первой другими авторами по тем же графикам просле­ живания. При выборе опытных данных соблюдались следующие условия: прямолинейность используемых графиков прослежива­ ния была очевидна; первичную и повторную обработку производили исполнители примерно одинаковой квалификации. Для сопоставле­

в результате которого получена некоторая совокупность независи­ мых и случайных величин, представляющая выборку возможных ошибок из генеральной совокупности. Статистическая обработка этой выборки позволила определить среднюю ошибку первичной обработки Акт = 10%. В пределах х ± а ошибка первичной обработки не превышает 25% (х — среднеарифметическое и а •— среднеквадратическое отклонение логарифмов расхождений). Отсюда вытекает рекомендация для ориентировочной оценки допустимости использования экспериментальной совокупности с рассеянием точек. Следует использовать только такую совокупность эксперименталь­ ных точек, которая позволяет установить прямолинейность графика прослеживания. Анализируемая выборка объединяет случаи, когда степень рассеяния еще позволяет установить это. При больших расхождениях установить прямолинейный характер временного графика не удается.

Следовательно, допустимой можно принять такую степень рассея­ ния точек, при которой относительное расхождение между коэффи­ циентами водопроводимости по крайним вариантам рисовки прямой не превышает 25%.

коба, поэтому обработка группового асинхронного опыта произво­ дится способом, аналогичным нормальному случаю с постоянным

каждой ступени возмущения. Расчетные формулы, полученные из

Такой характер возмущения имеет место при групповых откач­ ках, когда отдельные возмущающие скважины работают с нерав­ ными, но постоянными дебитами, включаются и выключаются одно­ временно. Этот вариант является частным случаем предыдущего. Способы обработки основаны на формуле (3.1), в которой приведен­ ное время заменяется простым — t n p = t. Тогда временное просле­ живание можно производить с помощью графика S — lg t, расчет коэффициента водопроводимости — по суммарному дебиту группы