Изопахиты: 1 — основные, 2 — про­межуточные, 3 — контуры площади, изу­ченной по данным бурения

Методике определения парамет­ров водоносных пород по данным опробования глубоких скважин посвящена обширная специальная литература по гидрогеологии и нефтяной геологии. Учитывая состояние разработки этого вопроса, в настоящей книге изложены лишь основные сведения о методах гид­родинамических расчетов. Основное внимание уделяется оценке влияния специфических факторов, присущих глубоким водоносным горизонтам, на точность определения характеризующих эти горизон­ты параметров. Как показывает опыт разведки и оценки эксплуа­тационных запасов подземных минеральных, термальных и про­мышленных вод в различных гидрогеологических районах страны, такие факторы оказывают часто значительное влияние на точность расчета параметров и, следовательно, на достоверность оценки эксплуатационных запасов.

Определение коэффициентов фильтрации, водопроводимости и пьезопроводности пород производится путем обработки результатов опытных работ на скважинах. При региональных гидродинамических построениях и оценке прогнозных эксплуатационных запасов про­мышленных вод основные сведения о параметрах глубоких водонос­ных горизонтов могут быть получены путем обработки данных опро­бования поисковых и разведочных скважин на нефть и газ, а также опорных скважин. Реже такие сведения могут быть получены при проведении специальных гидрогеологических исследований, и в не­которых случаях — путем обработки данных эксплуатации нефтя­ных и газовых месторождений.

Из-за отсутствия единой методики испытаний поисковых и раз­ведочных скважин на нефть и газ получаемые в процессе опытных работ материалы характеризуются разнородностью и разной сте­пенью достоверности. В практике газонефтепоисковых и разведоч­ных работ применяются следующие виды опробования скважин: а) прокачка с целью разглинизации водонефтегазоносных горизон­тов для обеспечения притока пластовых вод (нефти и газа) в сква­жину; б) кратковременные опытные выпуски из фонтанирующих скважин при разных режимах работы с целью построения индикатор­ных кривых для оценки продуктивности пород; в) кратковременные откачки с применением эрлифтов или глубинных насосов при от­сутствии самоизлива; г) восстановление давления (уровня) после окончания опытных работ на скважинах; д) понижение давления в реагирующих скважинах (метод гидропрослушивания), выполня­емое обычно на площадях детальной разведки или эксплуатируемых нефтяных и газовых месторождениях.

Специальные гидрогеологические исследования проводятся с целью изучения водоносных горизонтов и комплексов при проведе­нии поисковых и разведочных работ на месторождениях подземных промышленных вод. Основными видами таких работ являются от­качки и выпуски, которые в зависимости от назначения и соответст­венно продолжительности квалифицируются как пробные, опытные или опытно-эксплуатационные (одиночные, кустовые и групповые). Пробными откачками (выпусками) опробуются все выделенные при бурении перспективные водоносные горизонты с целью предва­рительной оценки их фильтрационных свойств и изучения качества воды по показателям, определяющим ее промышленную ценность.

Опытные откачки проводят с целью определения основных гид­рогеологических параметров, а также граничных условий водоносных горизонтов по их простиранию и в разрезе месторождения. Опытные откачки могут быть одиночными и кустовыми в зависимости от на­личия вблизи испытываемой скважины специальных наблюдатель­ных или соседних разведочных скважин. Опытно-эксплуатационные откачки из одной или нескольких скважин проводятся обычно в сложных геолого-тектонических и гидрогеологических условиях с целью уточнения граничных условий и параметров водоносных отло­жений и определения оптимальной производительности эксплуата­ционных скважин.

Все полученные в процессе опытных гидрогеологических работ материалы, несмотря на их разнообразие, могут обрабатываться по общему плану с использованием основных положений теории упру­гого режима пластовых водонапорных систем. Основой для опреде­ления параметров являются кривые снижения уровня (давления) при постоянном дебите скважин или дебита при поддержании пос­тоянного напора, а также кривые восстановления уровня (давле­ния) в скважинах после окончания опыта. В некоторых случаях для определения параметров могут быть использованы кривые продук­тивности скважин (кривые зависимости дебита от понижения уров­ней). Иногда, как будет показано ниже, определение параметров С достаточной степенью точности может быть выполнено по резуль­татам кратковременного опробования скважин.

Как известно, основным уравнением, описывающим движение упругой жидкости в упругом пласте, является дифференциальное уравнение

(1)

которое для случая осесимметричной фильтрации имеет вид:

(2)

Решение этого уравнения позволяет получить все необходимые расчетные формулы для определения гидрогеологических парамет­ров и оценки эксплуатационных запасов подземных вод практически Для всех поддающихся геометризации начальных и граничных гидрогеологических условий. Возможность при решении уравне­ния (1) использовать принцип наложения течений (суперпозиции) обеспечивает проведение расчетов в случаях работы двух и более Скважин и водозаборов. Понижение в точке, вызванное действием Нескольких скважин или водозаборов, определяется как сумма по­нижений, вызванных работой каждой (или каждого) из них.

Решением уравнения (1) в случае движения подземных вод к точечному стоку в неограниченном водоносном горизонте является следующая формула, употребляемая для гидрогеологических расче­тов неустановившейся фильтрации в условиях упругого режима:

(3)

 

Для наиболее распространенного случая работы скважины с посто­янным дебитом формула (3) приобретает вид:

(4)

где S — понижение уровня; а — коэффициент пьезопроводности; t — время; r — расстояние от источника возмущения до точки, в ко­торой определяется понижение уровня на определенный момент вре­мени t; k — коэффициент фильтрации; m — мощность водоносного горизонта; Q, Q(t) — дебит точечного источника, скважины.

На практике обычно используют логарифмическое приближение функций Ef (4), которое с точностью до 5% может заменить реше­ние (3) при соблюдении условия r²/4аt<1:

(5)

При этом расчетная формула для определения понижения уров­ня в скважине будет иметь вид:

(6)

Рис. 11. Значения погрешности при замене точной формулы (4) приближенной (6)