Способ гидродинамического исследования водоносного пласта Советский патент 1985 года по МПК E21B47/00 

ел

со Изобретение относится к гидрогеологии и может быть использовано для проведения гидрогеологической съемки, поисков и разведки месторождений подземных вод, при проведении изысканий для обоснования строительства гидротехнических и мелиоративных сооружений и других задач. Известен способ гидродинамического исследования водоносного пласта для определения его гидрогеологических параметров (коэффициент фильтрации, пьезопроводность и т.д.) по изменению уровня (давления) столба воды в. скважине, вклгочаюищй опытные откачки,- 1 ыполняем1 1е в буровых скрллшнах Cl Недостатками известного способа являются необходимость использования сложного оборудования и нидкая достоверность исследования пластов -с плохими коллекторскими свойствами. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ гидродинамического исследования водонос ного пласта, включающий изменение уровня столба воды в скважине и контроль его восстановления. .1 В указанном способе подъем уровня воды в скважине осуществляют путем погружения специальных емкостей под статический уровень воды и посл дующего контроля восстановления пер во.начального уровня L2j. Однако данньй способ характеризу ется низкой достоверностью исслед ования водоносных пластов с ухудшенHhiMii коллекторскими Свойствами. Целью изобретения является повышение достоверности исследования пластов с низкими коллекторскими свойствами. Цель достигается тем, что соглас но способу гидродинамического иссле дования водоносного пласта, включаю щему изменение уровня столба воды в скваяа1не и контроль его восстанов ления, размещак(т электроды в исследуемом пласте и вне его и пропускаю через электроды однонаправленный электрический ток, причем напряженность электрического поля при пропу кании тока создают равйой 0,050,7 В/см, а электрический ток пропускают в течение не более 5ч, На чертеже показан пример осущес вления предлагаемого способа при вскрытии скважиной безнапорного горизонта. Сущность способа заключается в том, что при пропускании однонаправленного электрического тока (постоянного или импульсного) в водонасыщенной капиллярно-пористой горной породе наблюдается явление электроосмоса. При этом в водоносном горизонте поц действием электрического поля возникает злектроосмотический поток, приводящий к изменению уровня воды в скважине. Для благоприятного протекания процесса электроосмоса в горной породе необходимо, чтобы напряженность электрического поля соответствовала диапазону 0,05-0,7 В/см, а время пропускания тока не превышало 5 ч. Соблюдение этих условий необходимо для предотвращения изменения структуры горной породы и осушения прианодной зоны. При напряженности электрического поля ниже 0,05 В/см скорость электроосмоса может оказаться ниже скорости обратного потока воды и изменения уровня (давления) столба воды в скважине, в пределах принятой точности измерений (1 см), может не наблюдаться. При пропускании электрического тока через водоносный пласт свьше 5 ч могут измениться физико-химические свойства самой горной породы, что может повлиять и на ее естественные г}щродинамические параметры. Электроосмотический поток, вызванный с помощью электрического тока в водоносном горизонте, приводит к количественному перераспределению воды у электродов. В зоне электродов определенной полярности уровень (давление) столба воды в скважине изменяется. При выключении электрического тока под действием гравитационных сил уровень (давление) столба воды в скважине вновь начнет изменяться пока не восстановится до исходного состояния. Определение гидрогеологических параметров водоносного пласта производится по результатам наблюдений за указанными изменениями уровня (давления) столба воды в скважине. Источник электрического тока 1 через кабель 2 подключен к расположенному в скважине металлическому элек3 -1

троду 3. Другой заземпяющгш электрод А расположен около устья скважины и подсоединен к источнику 1 и обсадной трубе 5. Обсадная труба 5, переводник из электроизоляционного материала 6 и металлический фильтр 6 перекрывают водоносньй пласт 8 со статичтеским уровнем подземных вод 9 и депрессионной воронкой 10.

Для изменения естественного статического уровня (давления) воды 9 и определения фильтрационных параметров водоносного горизонта 8, в случае, например, вскрытия его одиночной скважиной, от источника электрического тока 1 через кабель 2 подают определенный.потенциал либо иа электрод 3 (в случае, если обсадная труба и фильтр выполнены из электроизоляционного материала), либо непос редственно на металлический фильтр 7, который в этом случае должен быть отделен от металлической обсадной трубы переводником из электроизо ляционногр материала 6, Другой полюс источника электрического така может быть подключен либо к специальному заземлителю 4, либо к металлической обсадной трубе 5. Пропуская постоян;Ный или импульсный электрический JTOK и нужной величины и направления, создают электроосмотичёский поток воды, что вызывает либо повышение, либо понижение уровня (давления) столба воды в скважине и, соответственно, образование депрессионной воронки 10. Таким образом достигается изменение естественного статического уровня, за которым следуют общепринятые операции по исследованию

его восстановления и расчет гидрогеологйчееких параметров пласта.

Испытание способа при полевых условиях проводилось при гидродинамй530484

ческом исследова.нии гидрогеологической скважины. Эксперимент производился по схеме согласно чертежу. Была пробурена экспериментальная скважина , глубиной 6 м в моренном суглинке. Металлический фильтр этой скважины служил электродом. Другой электрод располагался от скважины на расстояния 4 м. Электроды в соответствии IQ со схемой подключались к источнику

электрического тока, которьм служил двухполупериодный выпрямитель, изготовленный издиодов BK-20Q и запи- тывайшийся от сети переменного тока. , При напряжении 180 В и силе тока 9 А уровень столба воды в скважине изменился в течение 1 ч на 21 см. При выключен ш электрического тока уровень столба воды в скважине восстановился до исходного. Рассчитанный по восстановлению уровня коэффициент фильтраций породы оказался равным 0,016 м/сут.

Технико-экономическая эффектйвj- ность предлагаемого способа заключается в том, что производятся гидродинамические исследования водоносного гшаста с ниэки ш коллекторскими cвoйcтвa №t, что трудно осуществить другими способами, исключается применение сложного и тяжелого оборудования и Специальных герметических оголовков, используются скважины малого диаметра и упрощается конструкция скважины.

Сокращаются затраты времени и трудовых ресурсов на проведение опытнофильтрационных работ.

Реализация способа позволяет сократить затраты на исследование скважины, вскрывакщей водоносный пласт с низкими коллекторскими свойствами, и упрощает его проведение по сравнению с известными способами.

СПОСОБ ГВДРОДИНА 1ИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОНОСНОГО ПЛАСТА, включающий изменение уровня столба Боды в скважине и контроль его восстановления, отличающийс я тем, что, с целью повьшения достоверности исследования пластов с низкими коллекторскими свойствами, размещают электроды в исследуемом пласте и вне его .и пропускают через электроды однонаправленный электрический ток, причем напряженность электрического поля при пропускании тока создают равной 0,05-0,7 В/см, а электрический ток пропускают в течение не более 5ч.