Определение скоростей фильтрации по одиночным скважинам

Определение скоростей фильтрации по одиночным скважинам. Для определения скоростей фильтрации применяют электрический метод, метод радиоактивных изотопов и термометрический.

Электролитический метод основан на изучении убывания электролита в искусственно засоленной скважине. Он применяется для изучения движения пресных или слабоминерализованных подземных вод, в зоне активного водосмена. Для наблюдения используют любую одиночную скважину, не обсаженную трубами или оборудованную фильтрами в интервале водоносного горизонта. В качестве электролита применяют поваренную соль. Измерения производятся с помощью резистивиметра по обычной схеме каротажа.

Предварительно в скважине выполняют комплекс каротажных работ, в том числе и измерения удельного электрического сопротивления воды резистивометром. По кривой сопротивления оценивают естественную минерализацию поземных вод и е изменение с глубиной. Затем в скважине растворяют электролит. С этой целью на кабель в нише прибора крепко привязывают узкие мешки с поваренной солью. Количество соли берут с таким расчтом, чтобы концентрация электролита после его растворения не превышало 2гл. Мешки прогоняют по стволу скважины несколько раз, а затем снимают с кабеля.

Сразу же после засоления воды делают первое контрольное измерение резистивиметром. По полученной кривой сопротивления судят о равномерности концентрации электролита и качества подготовки скважины. Последующие измерения выполняют периодически, через каждые 15-20 минут или через 1 час, в зависимости от скорости вымывания соли. Длительность интервалов определяется в процессе опыта.

Наблюдения продолжаются в течении нескольких часов, а иногда и нескольких суток, до полного опреснения электролита в интервале исследования. Для наджной интерпретации необходимо иметь не менее пяти кривых сопротивления, последовательно нарастающими максимумами показаний. По совокупности кривых сопротивления снятых в разное время, выделяют места притоков воды и зону активной циркуляции, а также прослеживается изменение концентрации с течением времени. Скорость концентрации вычисляется по формуле, где d-диаметр скважин С0-естественная минерализация подземных вод в эквиваленте NaCI C1 ,C2-концентрация электролита в моменты времени t1,t2 m-число, показывающее во сколько раз скорость движения воды в скважине больше скорости фильтрации воды в породе. В интервале активной циркуляции намечают точки или характерные участки, против которых определяют диаметр скважины d Температуру воды T удельные электролитические сопротивление воды до засоления с0 и после засоления сn и время регистрации tn. Обычно берутся их средние значения.

Зная удельные электрические сопротивления и температуру электролита, по соответствующим графикам для NaCI определяют естественную минерализацию Сn в любые моменты времени tn. Результаты обработки записываются в таблицу.

По табличным данным составляют графики изменения концентрации от времени наблюдения. По оси ординат откладывают LgCn-Co, а по оси абсцисс в числовом масштабе время наблюдения. График имеет вид прямой, наклоненной к оси абсцисс под углом б с осредненной части графика снимают значение.

И вычисляют скорость фильтрации по формуле По данным электролитического метода строят кривую или экюру изменения скоростей фильтрации с глубиной. По ней можно найти среднее значение скорости для любого выделенного интервала. где Vi-скорость фильтрации для малого интервала Hi. Наилучшие результаты получаются при исследованиях в скважинах большого диаметра, пробуренных в песчаных или гравийно-галечных отложениях. В трещиноватых, закарстованных породах скорости фильтрации, вычисленные по вышеуказанным формулам, как правило оказываются завышенными в несколько раз и могут быть использованы только для относительной характеристики свойств разреза.

Метод радиоактивных изотопов Основан на том же принципе, что и электролитический метод. По результатам наблюдений в скважине изучается скорость убывания концентрации изотопов в предварительно активированной скважине. Предварительно в скважине выполняется гамма-каротаж. Затем е заполняют активированной жидкостью с концентрацией от 0.5 до 1,00 мкюрим3, в которой растворена соль какого-либо из слабо адсорбируемых радиоактивных изотопов, например 131Y, период полураспада которого равен 9 дним. После перемеривания делают ряд замеров гамма-излучение через каждые 15-30 минут.

В местах притоков подземных вод концентрация изотопов будет падать, что отражается на показанных кривых гамма- каротажа. Скважинный прибор перед наблюдением эталонируют и оп результатам замеров определяют концентрацию изотопов.

Методика интерпретаций и обработки совершенно аналогична описанной выше в электролитическом методе. Только вместо концентрации электролита, при вычислении скорости фильтраций берется концентрация изотопов. Основное преимущество метода изотопов заключается в повышении четкости результатов. Это объясняется возможностью приготовления активированной жидкости с резко отменными свойствами по сравнению с подземными водами. Удельная активность раствора с концентрацией порядка 0,5-1,0 мкюрим3 в 15-20 раз превышает естественную радиоактивность подземных вод метод изотопов можно применить в сильно минерализованных водах.

Метод изотопов можно применять в сильно минерализованных водах. Термометрический метод основан на измерении температур в искусственно нагретой скважине небольшой глубины. С течением времени вода в скважине остывает в следствии переноса тепла движущейся жидкостью, конвекции, теплообмена с окружающими породами и ряда других факторов. В зоне активного водообмена наибольшие изменения температур произойдут, очевидно, за счт горизонтальной циркуляции подземных вод. Замеряя периодически температуру воды после нагревания скважины, можно вычислить скорость фильтрации по формуле Где Т0 температура воды до нагревания Т2 и Т2 температура воды в момент времени t2 и t1. Термометрический метод может быть использован для изучения движения минерализованных вод в зоне активного водообмена.

Определение направления и действительной скорости движения поземных вод методом заряженного тела применяется для изучения движения пресных вод или слабо минерализированных подземных вод, вскрытых одной скважиной, на глубине не более 100м в зоне активного водообмена.

В скважину до глубины подземного потока опускают пористые мешки с солью, которая растворяется в движущейся жидкости и растворе сносится в водоносный пласт, образуя около скважины подвижную зону электролита, вытянутую по направлению потока. Причм передний е фронт вс время движется со скоростью, примерно равной скорости движения подземной воды, тогда как наиболее концентрированная часть раствора остатся неподвижной около скважины.

Вместе с солью в скважину погружают один из электродов питающий электрической цепи, состоящей из источника тока и двух заземлений. Второе заземление относят на расстояние в 10-12 раз превышающее глубину потока. После замыкания цепи в земле образуется сложное электрическое поле, обязанное токам, стекающим с заряженной зоны электролита и обсадной трубы.

Структуру поля и поведение его во времени изучают на поверхности земли с помощью электроразведочной аппаратуры. Практически измерения сводятся к съмки замкнутых вокруг устья эквипотенциальных линий. В период обработки материалов эквипотенциальные лини вычерчиваются на миллиметровке в удобном масштабе. По всем изолиниям выделяют максимальной смещение k и с точностью до 100 определяют преобладающее их направление. рис.6 Для уточнения направления и скорости потока строят дополнительные графики развртки рис.6 и графики зависимости смещения значений от времени наблюдения рис.7. Нанесенные на графики точки определяют во избежание ошибок.

Если изолинии снимались на оптимальном удалении от скважины, скорость потока вычисляют по формуле, где S2-S1 максимальное смещение за промежуток времени t2-t1, снимаемое с осредненной прямолинейной части графика. рис.7 При вычислении скорости по изолиниям, снятым на расстояниях меньше оптимальных, необходимо учитывать влияния обсадных труб и столба солной воды в скважине.

Тогда расчт ведется по формуле, где l2-l1 увеличение длины зоны электролита за промежуток времени t2-t1. Результаты обработки и интерпритации полевых наблюдений представляют на одном месте для каждой скважины с изображением е разреза и конструкции.