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:
153
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
15.76 Mб
Скачать

возмущающих скважин Qn = 2 Qi- Площадное прослеживание производится на основе графика S — lg г п р , а комбинированное по

графику S — lg

Как видно, при всех способах обработки

вэтом варианте по сравнению с предыдущим отпадает необходимость

врасчете приведенного времени, определяется лишь приведенное расстояние до каждой наблюдательной скважины. Необходимые

расчетные формулы помещены в табл. 2.

Способ

возмущения

Групповое

асинхронное

возмущение

Рассредото ­ ченное син­ хронное возмущение

Способ обработки

 

 

Л

ЕС

о

S

2

m

 

н я

х ^

 

сС О)

 

 

s

о

 

 

И а

 

 

со

ю

ю

со

о

СО

о1

I

сэ

см

1

II

 

 

 

ы>

 

S

I I

=0 со

Т а б л и ц а 2

Приведенные величины

 

t' — tnp

 

 

l g r n p

Q1lgr1±Q2lgr2±

. .

.±Qn\grn

Qn

.

 

 

 

 

< ? i l g * ± A<?ilg(t

- t

2 ) ± . . . ±

lg «пр =

±AQn.i l g

 

(t-tn)

Qn

 

 

 

 

 

t' =

t

Qx l g r t ± (?2

l g r 2 ± • • • ± (?„ l g r n

l g r n p =

Qn

 

Сосредоточенное скачкообразное возмущение

К этому варианту относятся откачки при одной возмущающей скважине, а также групповые откачки с компактным расположением возмущающих скважин, когда можно принять условие примерного равенства логарифмов расстояний до ближайшей наблюдательной

скважины. В предыдущих вариантах скачкообразного рассредоточен­ ного возмущения обработка производится раздельно для каждой ступени возмущения; количество графиков прослеживания по каж­ дой наблюдательной скважине равно в том случае числу ступеней суммарного дебита. При сосредоточенном возмущении можно упро­ стить обработку.

Запишем

формулу

(3.1)

в

виде уравнения прямой

относительно

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

приведенного

понижения

 

 

 

 

 

 

 

== At

+ Сх

lg t — для

первой .ступени;

 

 

тг- = Ап +

Сп

lg t n p

— для

последней

ступени.

 

Заметим,

что

С,

=

Сп

=

 

= С и А,

= Ап

•= С lg ^

,

так как г = const. Ввиду равенства начальных ординат и угловых коэффициентов обе прямые, т. е. графики прослеживания на обеих ступенях, должны совпадать. Легко представить, что будут совпа­ дать и площадные (при t = t n p ... — tnpn), и комбинированные гра­ фики прослеживания. При неравенстве моментов времени площад­ ные графики на разных ступенях возмущения будут параллельными, как и при условии Q = const. Таким образом, обработку сосредото­ ченного скачкообразного возмущения можно производить на основе графиков прослеживания:

S

! ±

S

,

S

, *Пр

О д и н о ч н о е

с к а ч к о о б р а з н о е

в о з м у щ е н и е

Такой характер возмущения имеет место при кустовых и одиноч­ ных откачках из одной возмущающей скважины с несколькими сту­

пенями дебита. Переход

с одной

ступени

 

на

другую

производится

с небольшим

перерывом или без него.

 

 

 

 

 

 

Способы

обработки

этого варианта

следуют

непосредственно

из

уравнения (3.1),

если

принять гпр

г.

Обработка

заключается

в

расчете приведенного

 

времени

t n p

по

ступеням

дебита ± Д о ­

определение

параметров

производится на

основе

графиков:

 

 

S

, .

S

,

S

 

,

' п р

 

 

 

 

^ - l

g * n

p

,

-Q~n-4r,

 

 

 

 

 

 

В расчете приведенного понижения используется дебит анализи­ руемой ступени возмущения Qn. Необходимые для данного варианта расчетные формулы приведены в табл. 3.

А с и н х р о н н о е

г р у п п о в о

с о с р е д о т о ч е н н о е

в о з м у щ е н и е

 

 

Компактность в расположении нескольких возмущающих сква­ жин позволяет принять условие равенства расстояний от возмущаю­ щих до наблюдательных скважин. В качестве расчетного прини­ мается расстояние от наблюдательной до наиболее нагруженной возмущающей скважины; тогда в уравнении (3.1) ]g г п р я» lg г. Обработка этого варианта совершенно аналогична случаю с одиноч­ ным возмущением с той лишь разницей, что в данном случае приве­ денное время вычисляется в зависимости от ступеней суммарного дебита. Причиной скачкообразного изменения дебита здесь может быть асинхронная работа возмущающих скважин или изменения дебита отдельных скважин вследствие перерывов. В расчет коэф­ фициента водопроводимости принимается суммарный дебит анализи­ руемой ступени возмущения Qn. Формулы для определения парамет­ ров помещены в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Способы обработки

 

S

D

 

Способ

S

 

Е

к

 

возмущения

а} ПІ

Приведенные величины

 

те

о S

в S

со и

НЇ

S s

ей со

я Я

И g

 

 

о £

К с

 

S

3

 

X о

 

 

Л

а

 

 

Я О

 

 

Одиночное скачкообраз­ ное возму­ щение

^ [о

 

Сі

lgt±AQ1lg(t-t2)±.

+

 

l g * n p

=

± A < ? n - 1 l g ( t - f „ )

 

0?n

 

 

 

 

со

 

 

 

о

 

 

CS1

Асинхронное

групповое сосредоточен­ ное возмуще­ ние

СО

со

со

 

 

<?! lg t±AQj_ l g ( i - * 2 ) ± .

l g * n p

=

±Д<?«_і lg

(t-tn)

Qn

 

 

 

 

l g r x <=»lgr 2 « = * l g r 3 . .

со Су ^ Су

На рис. 2 показан пример обработки результатов групповой асинхронной откачки при компактном расположении возмущающих скважин с помощью приведенного времени и понижения. Как видно, получен единый график для обеих ступеней дебита.

Способом площадного прослеживания приведенного понижения можно обрабатывать результаты не только сосредоточенного, но и рассредоточенного возмущения, а также результаты нескольких кустовых опытов, выполненных при различной степени постоянного во времени возмущения на каждом из них. Пример таких графиков показан на рис. 3, на котором обработаны данные по четырем опыт­ ным кустам в однородном пласте.

О, м3/сутки

згн

89

'160

Р и с .

2.

Временное

про­

0

50

100

150

/

слеживание

приведен­

л

 

 

 

ООО

ного

 

понижения

по

 

 

 

...

г

 

 

т

 

 

 

 

с к в .

166

при

групповой

 

 

 

 

 

 

п-10'

 

 

 

 

 

 

асинхронной

откачке.

го

 

 

 

 

 

 

1 — возмущающая скв. 160,

 

 

 

 

 

 

Q =

6200

м3/сутки;

2 —

 

 

 

 

 

 

 

возмущающие

скважины

15

 

 

 

 

 

 

160,

89, 2Q=8950 м3/сутки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о г

<i

ю''г

<

/ г

ь

w г 4 ЮОШпр

 

 

 

 

 

 

-1

 

О

 

 

Обработкой опытных данных

с

помощью

приведенного времени

и понижения, т. е. представлением на одном графике опытной инфор­

мации, полученной при всех

ступенях возмущения в одном пункте

или по нескольким кустовым

опытам в разных пунктах водоносного

горизонта,

достигается

большая степень

свертывания информации

и большая

наглядность

для суждения

о степени неоднородности

водоносного пласта.

Описанными вариантами ограничиваются наиболее распростра­ ненные в практике случаи скачкообразного изменения дебита. Пред­ лагаемые приемы обработки применимы в пределах, определяемых контрольным временем относительно конкретной ступени возмуще­ ния, взятой для обработки:

'max

г Д е rmax расстояние до наиболее удаленной наблюдательной сква­ жины.

Кроме того, этому же условию должны удовлетворять и продол­

жительности всех предыдущих ступеней: г , - > ^ > - 0,4а , где tt

S12HS)

'tr6суток

Рис . 3. Площадное про­ слеживание приведен­ ного понижения по

SllH-S) четырем рассредоточен­

ным кустам. Номера наблюдательных скважин опытных кус ­

тов:

 

. . . /

/

 

 

 

з

 

сутки

1 О"

 

см

 

 

 

t,

СО

 

6

8,8- ю - 2

 

10

10,3 - ю - 2

 

ж ж х 2 О О О J

• • • 4

о?

с

 

к

 

- 0 , 4 - Ю - 2 '

9,2- Ю - 2

0,8-10~'

9,5-10-'

Д д г

К, м/сутки

7,95

7,7

1 33;

73

31;

 

• 39;

 

А

 

о,

 

м'/сутки

 

 

18,0-10-'

2,782

6,1-10'

19,8-10-'

2,81

6,5-10'

продолжительность каждой

 

ступени

возмущения. При одиноч­

ном возмущении контрольное

время для всех ступеней возмущения

одно и то же.

 

 

 

Линейный,

логарифмический

и

обратный

логарифмический

характер

возмущения

 

 

 

Обратный логарифмический характер возмущения имеет место при выпусках, когда временная зависимость дебита в координатах

lg t является прямой линией.

Линейный и логарифмический характер возмущения (не частые в практике случаи) бывают обусловлены работой водоподъемников или состоянием фильтров и прискважинной зоны. Временные зависи­

мости дебита в

этих случаях представляют

собой прямые

линии

в координатах Q t, Q — l g t.

 

 

О б р а т н ы й

л о г а р и ф м и ч е с к и й

х а р а к т е р

 

в о з м у щ е н и я

( в ы п у с к и )

 

 

При кустовых выпусках для возмущающих скважин характерно условие постоянства понижения и переменности дебита, для наблю­ дательных переменными являются и дебит и понижение. По этой причине обработка опытных данных, получаемых в возмущающих и наблюдательных скважинах, производится различными способами:

J_

ZQ то'-

3,5

34

3,3

Зі

3,1

 

 

 

° О ^

 

О

 

 

О

о

о

О

_

О

_«и•——"(ї

 

 

<,

o ° _ _ s _

 

 

 

в

3,0

1

!

1

1

1 1

1

1 !

1

1

1 I I

Т

t i l t

 

12

 

14

16

 

/8

20

 

25

t, сутки

 

 

 

 

 

 

 

 

1,302

 

 

 

/,477 Щ t

Р и с . 4. Определение km по графику прослеживания

дебита при

 

групповом

выпуске

из

скважин

14,

24,

23.

 

 

 

5 0 =

52,5

С

=

6,95

• 10 - « ;

km =

 

 

502м2 /сутки.

впервом случае основные расчетные параметры определяются по временной закономерности дебита, во втором — по временным законо­ мерностям приведенного понижения. Далее рассматриваются оба эти способа.

Обработка опытной информации возмущающих скважин при выпуске производится на основе следующей формулы [29]:

km • Sq

 

at

0 0 >

(3.2)

0,183 l g 2,25а/

П

Р И - r r > 1

 

 

 

 

где So — понижение в возмущающей

скважине;

 

го — радиус возмущающей

скважины.

 

 

Записываем эту формулу в

виде уравнения

прямой:

 

A + C\gt,

Q

где

С =

О183

1

откуда

 

угловой коэффициент графика — •— lg t,

кт _ 0,183 П °

Поскольку величина — вследствие прискважинных помех оказы­ вается завышенной, получение действительных величин коэффи­ циента пьезопроводности в возмущающих скважинах невозможно. Таким же способом обрабатывают сосредоточенный синхронный

групповой выпуск. В последнем

случае производится

временное

прослеживание

суммарного дебита

системы возмущающих

скважин.

В остальном

обработка производится аналогичным образом. На

рис. 4 показан пример расчета этим способом. Коэффициент водо­

проводимости

определен достаточно

близким

к средней величине

(ктср = 570 м

2 /сутки),

рассчитанной по наблюдательным скважинам.

Контрольное время

для способа

временного

прослеживания де-

бита tk = —— . Предел применимости способа определяется нера­ венством t ^> tK. Определение коэффициента водопроводимости в воз­ мущающих скважинах указанным способом не учитывает дополни­ тельного сопротивления в трубах при движении воды от фильтра до излива. Однако величина погрешности за неучет этого сопроти­ вления при глубине фильтров 100—200 м оказывается небольшой.

В каждом конкретном случае величину потерь напора в обсадных трубах можно определять по формуле, рекомендованной в работе [43]:

 

Ah = 30,9 Q 1

™ ; L ,

(3.3)

где Ah

— потери напора в

м;

 

 

Q — дебит скважины

в л /сек;

 

 

L

—• длина обсадной

колонны

в м;

 

D — внутренний диаметр труб в см.

Закономерность изменения понижения в наблюдательных сква­ жинах при опробовании водоносных пластов выпусками описывается уравнением, аналогичным уравнению Тейса [29]. Различие заклю­ чается в переменности дебита выпуска. По истечении некоторого времени экспоненциальная функция в этом уравнении может быть

заменена логарифмической.

Следовательно,

уравнение

понижения

в

наблюдательных скважинах, как и уравнение Джейкоба, можно

записать в виде прямой

относительно

приведенного

понижения

q-

в

координатах:

S

=

А +

С \g t,

S

= А

— С lg

г,

S

+

 

 

— = А

+ Clgp| - . Эта запись делается так же, как для случая откачек с

постоянным дебитом. Таким же приемом получаются формулы для расчета основных параметров, но только при выпусках фигурирует приведенное понижение. Таким образом, обработку результатов вы­ пуска в наблюдательных скважинах можно производить способами

временного, площадного и комбинированного прослеживания при-

S

S

— lg г,

S

веденного понижения на основе графиков: — — lg t,-^

 

- l g - .

Коэффициенты водопроводимости и пьезопроводности определя­ ются по угловым коэффициентам и начальным ординатам этих гра­ фиков. При групповом синхронном и компактном возмущении в рас­ чет коэффициента водопроводимости принимается суммарный дебит возмущающих скважин; при групповом рассредоточенном выпуске, кроме того, определяется приведенное расстояние наблюдательных скважин до возмущающих. Последнее вычисляется так же, как и для рассредоточенного синхронного возмущения при откачках. Формулы для определения основных параметров, полученные описанным выше способом, помещены в табл. 4. Пределы применимости этого метода обработки ограничиваются контрольным временем, практически

 

 

 

 

Т а б л и ц а 4

 

Способы обработки

 

Способ

Временное

Площад­

Комбини­

Примечание

возмущения

ное про­

рованное

 

прослежи­

слежива­

просле­

 

 

вание

ние

живание

 

логарифмический

возмущения

Обратный

характер

возмущающая

скважина

наблюдаемая

скважина

и логарифмический

возмущения

Линейный

характер

,0,183

k m = = S 0 : C

+

Jй

к.

ьс

ем

II

ьс

со

о

II

S

ьс

7

ьс

7

1

II

с

ьс

СО

СО

со

©

II

S -Si

ьс

7

Синхронное групповое

возмущение:

 

Q =

QCyu

 

Синхронное

 

групповое

 

возмущение:

1

« =

 

0,35

г'

 

пр

 

 

II

Q' =

QcyM

Ьс

 

 

 

 

Линейное

изменение

со

дебита:

 

 

 

о

ге =

—0,08

Логарифмическое изме­

1

нение

дебита:

1

п = — 0,29

 

Синхронное

групповое

 

возмущение:

ьс

г

пр

7

Q' =

Qeyu

°9 [о-

равным контрольному времени, рекомендованному для случая с по­ стоянным возмущением. Поскольку основное уравнение для пони­ жения при выпуске является приближенным, обработку опытных данных необходимо производить несколькими способами. Признаком достоверности определяемых параметров является их стабильность по способам обработки.

Примеры временных, площадных и комбинированных графиков прослеживания приведенного понижения, построенных по результа­

там группового

выпуска, показаны на рис. 14,

17, 21 .

Л и н е й н ы й

и л о г а р и ф м и ч е с к и й

х а р а к т е р

в о з м у щ е н и я

 

Таким характером возмущения аппроксимируются некоторые сложные закономерности понижения, вызванные, как правило, де­ фектами в работе насосного оборудования или состоянием фильтров и прискважинной зоны. Обработку опытных данных можно произ­ водить на основе следующей формулы [29]:

^ « ^ ( й . , , ^

n p I _ J < < 1 .

, з . 4 )

Для линейного изменения дебита

п — 0,83,

для

логарифмиче­

ского п = 0,51.

 

 

 

В отличие от выпуска при данном

характере

возмущения для

возмущающих и наблюдательных скважин имеет место одно условие — переменность дебита и понижения, поэтому способы обработки дан­ ных возмущающих и наблюдательных скважин одни и те же ; они аналогичны способам обработки результатов выпуска по наблюда­ тельным скважинам, изложенным в предыдущем разделе. Различие заключается в том, что в данном случае в формуле для определения коэффициента пьезопроводности вместо числового коэффициента +0,3 5 при выпуске используется коэффициент —0,08 при линей­ ном и —0,29 — при логарифмическом изменении дебита.

В практике обработки опытных данных наиболее распространен­ ной ошибкой в описанных случаях является игнорирование факта переменности дебита, когда вместо прослеживания приведенного понижения ограничиваются прослеживанием понижения, т. е. об­ работка производится методом Джейкоба; в расчетах коэффициента водопроводимости используется конечный дебит откачки или выпуска. Результатом является погрешность в сторону завышения коэффи­ циента водопроводимости. Величина ошибки зависит от степени из­ менения дебита, продолжительности возмущения и удаленности на­ блюдательных скважин от возмущающих. Ошибка за счет игнориро­ вания переменности дебита возникает при способах временного про­ слеживания. На рис. 5 показаны графики зависимости ошибки в опре­ делении коэффициента водопроводимости от указанных факторов. Как видно, ошибка в определении коэффициента водопроводимости возрастает с увеличением степени изменения дебита, с уменьшением

длительности выпуска и с приближением наблюдательных скважин к возмущающим, достигая 50%.

Игнорирование переменности дебита при выпусках является при­ чиной положительной аномалии временных графиков прослежива­ ния, что иллюстрируется примером на рис. 6. Как видно, на графи­

ках

S

— lg t появляется

второй,

более

пологий

участок, которого

нет

на

графиках

— lg

t.

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с .

5.

Х а р а к т е р ошибки

временного про­

 

 

 

 

 

 

слеживания

при

игнорировании

измене­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния дебита

выпуска

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

Si

 

 

 

С

 

hm'

Д km,

%

 

 

 

 

 

 

100

 

1,94

2,38

0,44

 

740

47

 

 

 

 

 

 

 

300

 

1,24

1,76

0,5 2

 

627

26

 

 

 

 

 

 

 

500

 

0,92

1,47

0,55

 

592

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кт1 — кт

100%;

 

 

 

 

 

 

40

йкт.%

 

 

 

 

 

 

л кт, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

km

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$1, к

 

0 , 1 8 3 - С і ,

к

•lg

2,25а/

 

 

г \

 

 

 

 

 

:

 

40

. \

 

 

 

 

 

 

 

km

 

r

2

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100%

 

 

00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qi

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

km =

500

м2/сутки;

 

Q1

=

2000

мЗ/сутки;

Ю

 

 

 

 

 

tx =

1 сутки;

а = 2 • 10е

м 2 / с у т к и ;

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

г, и

<?к =

1780 мз/сутки;

 

tK

=

10

суток

 

0

200

400

600

1000

Кроме

 

указанных

видов

изменения

дебита,

могут иметь

место

и более сложные, представляющие собой сочетания

скачкообразного,

линейного или параболического характера изменений. С таким харак­ тером возмущения приходится иметь дело при анализе опыта экс­ плуатации водозаборов или водоотлива. В этих случаях обработка указанными приемами может оказаться весьма сложной. Значитель­ ное упрощение обработки возможно при сложном возмущении, после которого длительное время сохраняется постоянный дебит. Тогда применяется прием определения расчетного начала опыта, которым заменяется его фактическое начало. Обоснование этого приема дано в работе [132]. При этом предполагается, что при t ^> l,5to (где t — текущее время опыта, to — продолжительность периода с перемен­ ным дебитом) опыт производится с постоянным (конечным) дебитом, а возмущение начинается через время Ґ после фактического начала откачки. Этот прием основан на том, что через период 0,510 после стабилизации дебита понижение уровня почти не зависит от харак­ тера возмущения, а определяется в основном общим количеством откачанной воды. Величина t" вычисляется по формуле:

t' •• QoW '

4 Заказ 77

49

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ