Способ определения коэффициента фильтрации горных пород кр, разделяющих два водоносных горизонта

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД Кр, РАЗДЕЛЯЮЩИХ ДВА ВОДОНОСЕВЫХ ГОРИЗОНТА, заключающийся в проведении откачки из скважиныг расположенной в одном горизонте, и иаблюде ник за подземных вод в дру гом горизонте, о т л и чают и йс я xeWf что, с целью повьлх.ения точности опред&пеиия коэффициента фильтрации, отбирают керн из разделяющего аггоя и определяют начальный градиент фильтрации Зо коэффиикент фильтрация К по керку из разделяющего слоя в лабораторных условиях, после чего по данным откачки определяют начальный градиент фильтрации Зо в натурных условиях, а искомый коэффициент Кр определяют из соотношения ШтШШ

СОЮЗ C08ETCHNX

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН

Г0СУДа СТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3390796/18-25 (22) 10 ° 02.82 (46) 07.11.83. Вюл. И! 41 (72) A.Ã.Àðüe (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и .инженерной геологии (53) 539.217.1(088.8) (56) 1.Кульчицкий Л.H. Роль воду в формировании свойств глинистых пород. И., Наука, 1 975, с. 25.

2. Мироненко В.A. Шестаков В.И.

Теория и методы интерпретации опытно-фильтрационных работ. N. Недра, 1978, с. 116,121. (прототип) . (54)(57) СНОСОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЗЕФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД

Кр РАЗДЕЛЯЮЩИХ ДВА ВОДОНОСНЫХ

ГОРИЗОНТА, з а ключ акщи йс Я в про в едении Откачки из скважины„расположенной в одном горизонте, и наблкде" нии за уровнем подземных вод в другом горизонте, О т л л ч а ю !д и йС Я ТЕМ, ЧТО, С ЦЕЛЬЮ ПОВс!!ЕНИЯ точности Определения кОзффицяента фильтРаЦии, От бнРают кеРн нз РссзДеляюк!его слоя H Определяют начальный

I градиент фильтрации - я Коэффициент фипьтоацhR K НО керн я=! разлеляюд"

ro слОЯ э лабОРсзстОРных Услов клх,. пос. ле чеГО пО данным Откачки Опреде-ляют начальный градиент фильтрация

3С! H НаТУРНЫХ УСЛОВИЯХ с r3 ИСКОМЫЙ

КО-ффЯЦИЕН т К с„-(Р,:» ПЕ,-ЯЮ-, И д QQQ

НОЫ ЕНИЯ

1052943

3.0

2Î величины. Естественная неоднородность массива приводит к таму, чта

25 экспериментальные точки не лажаться на прямую, в результате чего аппроксимация их прямой линией также ñàÿнана с возникновением ошибок, эна;чзние которых возрастает после патен30 циравания. Таким образам, апрецеление К < па способу-прототипу приводит к ошибкам, измеряемым несколькими порядками искомой неличины.

Цель изобретения — нанышение точ

35 ности определения коэффициента фильтрации массива горной породы, раэПоставленная цель достигается согласно способу определения коэффициента фильтрации. Кр горных пород, разделяющих дна водоносных горизонта, заключающему н проведении ат-I качки.из скважины, расположенной s одном горизонте, и наблюдении за

45 уровнем подземных ВОд В дру ом.ГОризонте, отбирают керн иэ разделяющего. слоя.и определяют начальный

;градиент фильтрации !! и коэффициент фильтрации К по керну иэ разделяю-, щего слоя н лабораторных условиях, после чего па данным откачки определяют начальный градиент фильтрациид„. н натуральных условиях, а искомый коэффициент К> определяют иэ соотношения о

К

P J

Начальный градйент фильтрации определяется известной формулой

4, А

60 î р .д (1) где A — постоянная Гамакера, учитывающая энергию связи жидкости и скелета породы; а — межмолекулярное расстояние в жидкости;

6,566 Q <, Л. В

Ф gg 1

4 м Р ) где 9 — дебит скважины; я — понижение уровня ат статистического;

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике геолагораэе ведочных работ на подземные воды, нефть и гаэ и мажет применяться при определении искусственного и. естественного эаноднения нефтяных и газо вых залежей, гидротехническом стра" ительстве, строительном водопонижении и осушении горных выработок.

Известен способ лабораторного определения коэффициента фильтрации слабопроницаемых пород, основанный на отборе образцан из интересующего слоя с последующим определением расхода жидкости через образец при заданном перепаде давления н лабораторных услониях Ц .

Недостаток с."пособа заключается н там, чта не обоснована представительность оценки параметра для распространения ее на весь пласт вниду случайности выбора. точки от-, бора образца и, ва-вторых, не учитывается структура пласта (наличие в нем трещиноватости, песчаных линз н т,д.), Наиболее близким па технической . сущности к предлагаемому является способ определения коэффициента филу..трации К„ гарных пород, разделяю::аих два водоносных горизонта,за-. ключающийся в проведении откачки из скважины, расположенной в одном горизонте и наблюдении за уровнем. подземных вод B другом горизонте f2)

Способ-прототип включает следующие технологические операции: прове дение откачки из центральной скважины, наблюдения за уровнем подземялх нод в наблюдательной скважине, расчет логарифма, а затем и самого значения параметра перетекания, а тЬ иему определения проницаемости разделяющего слоя, Иэ результатов опыта непосредственна определяется талька логарифм показателя.перетекания,что приводит к тому,чта ошибка измерения, достигающая, как пра- вила,- нескольких десятков процентов, вызывает погрешность определения коэффициента проницаемости до аднага-двух порядков.

Технология реализации способапрототипа заключается в следующем.

В нижнем водоносном горизонте бурят несколько скважин (не менее трех) иэ одной иэ них проводят откачку. уровни в наблюдательных скважинах далжчы располагаться н соответствии с уравнением.

kata — вадапронадимость пласта!

r — расстояние ат возбуждающей скважины;

t(km и!р параметр перетекания, . 3Q мощность слабопроницаемага

Р слоя;

K> †. коэффициент фильтрации сла-. бапроницаемого слоя.

В координатах 5-!gr график уравнения должен иметь нид прямой, в соответствии с этим фактические из" мерения понижения урания .н наблюдательных скважинах наносят на диаграм му 5-(9г, па которым находят значение !gR при S=O. Из равенства В=, 1,12 находят . значение В, а так- же из выражения для параметра перетекания — Кр . ОШибки в вычислении конечной величины по способу прототипу значительно превышают ошибку измерения (gR ввиду необходимости последующего патенцирования измеренной деляющего два водоносных горизонта.

1052943

R — приведенный радиус пор водосодержащей породы.

Средний, радиус пор водосодержа- .. щей породы можно выразить формулой

8(и К

К = ъ (2) где: К вЂ” .коэффициент фильтрации;

n: лористость;

IU — коэффициент динамической вязкости. 30

Комбинируя между собой (1). и (2), имеем

4,1 ° А п о)(Sp i (3)

Правая часть выражения (3) пред- 35 ставлена параметрами, неизменными для данной жидкости и данной породы, следовательно, для данной жидкости и данной породы произведение коэффициента фильтрации на значение на-. -щ чальнога градиента есть. величина постоянная

3 К = с c0ngt

Одной из технологических опера- 25 ций для реализации предлагаемого способа определения проницаемости слоя, разделяющего два пластокол- > лектора, является экспериментальное определение коэффициента фильт- 30 рации образца и начального градиента фильтрации. Вследствие того, чта эти параметры теоретически обратно пропорциональны между собой, а коэффициент пропорциональности определяется материалом образца и химическим составом фильтрующей воды, на йе геометрией парового пространства, изменение внутренней структуры породы при неизменном минералогическом составе,т.е. изменение коэффициента фильтрации, приводит к пропорциональному изменению начального градиента фильтрации. Вещественный состав образца породы, испытываемого в лаборатории, идентичен минералогическому аоставу массива, что позволяет, используя для эксперимента пластовую воду, определить коэффициент пропорциональности. Он равен произведению коэффициента фильтрации.образца на начальный градиент фильтрации. Вследствие изложенного коэффициент пропорциональности между этими параметрами для.образца такой же как и для массива породы. Поскольку структура парового пространства в массиве отличается от таковой в образце, проницаемость массива парады и образца различна, различны и 60 величины начального градиента фильтрации. Ва сколько раз отличается начальный градиент в массиве породы от этой величины для образца, во столько отличаются и значения казф" фициентов фильтрации. Поэтому, раз делив коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально на образце, на начальный градиент, измеренный при проведении полевого эксперимента иа массиве породы,получаем коэффициент фильтрации массива.

Повышение точности расчета обусловлено тем, чта сопряженная прапор-. цией с искомой величина начального градиента измеряется непосредственна и ошибка в ее измерении равна ошибке в определении коэффициента фильтрации.

На чертеже показана схема реализации способа.

Бурят как минимум две скважины, одна из которых вскрывает основной водоносный 1 горизонт, а другая питающий 2. При проходке более глу- . бокой скважины из нее отбирают керн, характеризукший разделяющий слой 3

Проведена откачка из отложений делювиально-пралювиального комплекса четвертичных отложений, содержащего две пачки водоносных пород, нижняя из которых представлена крупнозернистыми песками с вкраплениямии линзами галечника, а верхняя — средне- и мелкозернистыми песками.

Пачки разделены между собой прослоем суглинка, мощностью 5 и. Коэффициент фильтрации суглинка, определенный в лаборатории составил

310 м/сут, начальный градиентфильтрации 7,8.

Центральная скважинн, оборудован . ная на нижний горизонт, работала с пос.тоянным дебитом 1700 м3/сут в течение б сут вадопроводимасть горизонта 320 м /сут, коэффициент пьезопроводности 8 10 м /сут. В наблюдательной скважине, оборудов.аннойй на верхний горизонт, статический уровень установился на той же отметке, что и в центральной, расстояние между скважинами 30 м, начало реакции отмечено через 12 ч после начала откачки.

Если скважины расположены на расстоянии r друг от друга, то понижение в нижнем пласте,в тоЧке,лад которой располагается наблюдательная скважина, определяют по формуле VeAca

Q 975 at

Fn i (5>

Ф 7 .4 rn где S — - понижение от статического уровня на расстоянии от скважины; к ° щ вОДОПРОвОдимОсть нижнего пласта;

Q — дебит скважины; а — коэффициент пьезоправодности в нижнем пласте;

1052943 (7) 25

Составитель 0. Алексеева

Редактор С.Юско Техред A. Бабинец Корректор Г Решетник;

Заказ 8859/39 Тираж В73 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгороб, ул. Проектная, 4 — время от начала откачки

Р до момента начала реакции . в наблюдательной скважине

С момента начала откачки постоянно контролируют положение уровня s наблюдательной скважинеJ Момент,когда в ней начинается сйижение уровня, характеризует начало перетекания из верхнего пласта в нижний.

Начальный градиент фильтрации tO

Йычисляют по формуле н,-(м„-s}

3 (6)

»о где Н вЂ” альтитуда статического уров3 ня в верхнем горизонте;

Ч вЂ” то же в нижнем горизонте;

Б — понижение уровня в нижнем горизонте на время tp на расстоянии г от возбуждающей скважины; 20

m — мощно сть разделяющего слоя.

Б соответствии с формулами (4) и (5) пол дичаем

Поскольку по лабораторным данным произведение начального градиента на коэффициент фильтрации составляС 1,Ь 3 (0 (В) истинный коэффициент фильтрации раэделякщей толщи равен 2,35 (0

К = = Б1 lO lwlcyt ° (9)

-0,46

Таким образом, истинный коэффициент фильтрации разделяющий толщи на порядок выае определенного лабораторным путем.

Преимущества предлагаемого изо бретения перед известными способами заключается в повышении достоверности данных о проницаемости разделяющего слоя, что повышает точность оценки запасов подземных вод, прогноза строительного водопонижения и позволяет сократить затраты на работы, связанные с определением коэф- . фициента фильтрации малопроницаемых пород, объем которых по известным методам оказывается очень велик, так как искомое значение обосновыва". ется статистически.