Недостатками способа являются: малая информативность, связанная с невозможностью определения коэффициента пьезо- проводности (к), характеризующего скорость развития депрессии в водоносном горизонте, и коэффициента упругой водоотдачи («); низкая точность определения коэффициента водопроводности km, обусловленная отсутствием фактических данных о коэффициенте пьезопроводности /с при расчете параметра km. Параметр к в указанном способе определяется методом экспертных оценок и может существенно отличаться от фактического.
Цель изобретения - повышение точности определения гидрогеологических параметров, что позволит более обоснованно решать задачи гидротехнического строительства, расчета фильтрации и баланса подземных вод, оценки и их запасов.
Поставленная цель достигается тем, что определение гидрогеологических параметров водоносного горизонта включает в себя многократное импульсное возбуждение колебаний воды в системе скважина-водоносный горизонт и измерение параметров этого колебательного процесса. При этом путем однократного импульного воздействия в скважине-источнике и регистрации возникшего колебательного процесса измеряют период Т затухающих колебаний и определяют собственную частоту колебаний системы скважина-водоносный горизонт
. Затем возбуждают колебания воды с частотой, равной собственной частоте колебаний системы скважина-водоносный горизонт, измеряют параметры установившихся резонансных колебаний в возмущающей и реагирующей скважинах, и по запаздыванию максимумов этих колебаний t3 определяют коэффициент пьезопроводности к по формуле
ft -
А
8тз
где R - расстояние между скважинами;
t3 время запаздывания максимумов колебаний воды в наблюдательной скважине относительно возмущающей скважины, определяют величину коэффициента водо- проводимости из формулы
km (2 я/Т)2(го2/8/3)1п (1,25Р2Т/16ях
ХГо2 13),
где Т - период затухающих колебаний воды в скважинах;
г0 - радиус скважины;
/ - In (AO/AI) - логарифмический декремент затухания колебаний воды с амплитудами АО и AI;
t - время от начала затухания колебаний.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с известным показывает, что заявляемый способ отличается от известного
следующими признаками:
возбуждением системы скважина-водоносный горизонт импульсами давления с частотой повторения, равной собственной частоте колебаний системы, до установления в системе гармонических колебаний с постоянной амплитудой;
измерением параметров этих установившихся колебаний в возмущающей и реагирующей скважинах;
определением коэффициента пьезопроводности к по времени запаздывания з максимумов этих колебаний в одной скважине по отношению к другой;
определением коэффициента водопроводимости km по параметрам затухающих колебаний с использованием найденного значения параметра к.
Таким образом, сущность способа заключается в резонансном возбуждении системы скважина-водоносный горизонт с частотой, равной ее собственной частоте колебаний, измерении параметров установившихся вынужденных колебаний в возму- щающей и реагирующей скважинах,
определении времени запаздывания ts (начала реагирования) одной скважины относи- тельно другой по сдвигу максимумов колебаний в этих скважинах и расчете коэффициента пьезопроводности к по формуле
R2
/С
8t3
где R - расстояние между скважи5
0
5
нами. Коэффициент водопроводимости оп ределяется по параметрам затухающих колебаний с использованием найденного значения коэффициента пьезопроводности к , Коэффициент упругой водоотдачи определяется как отношение найденных параметров р М.
Соотношение для определения коэффициента пьезопроводности к можно получить из следующих соображений. Импульсное изменение давления P(t) в скважине в соответствии с формулой
(fK
QW--(2,
где k - проницаемость; {4 - вязкость жидкости; h - мощность пласта;
г- расстояние,
r0 радиус скважины, создает импульсное изменение расхода q(t) и определяет режим неустановившейся фильтрации жидкости в пласте. Метод усреднения правой части дифференциального уравнения дает наиболее точные решения среди приближенных методов, применяемых в теории неустановившейся фильтрации, поскольку предполагает зависимость расхода q как от временной t, так и пространственной переменной R. q(R,t) a (t) + +b (t) R2.
Этим методом в условиях первой фазы упругого режима, когда воронка изменения давления не достигла внешних границ пласта, для радиуса воронки получено выражение
R2(t) 8/ct.
Таким образом, для определения коэффициента пьезопроводности лгсогласно предлагаемому способу при известном расстоянии R между возмущающей и наблюдательной скважинами необходимо определить, запаздывание t3 максимумов установившихся резонансных колебаний уровня воды в этих скважинах. Тогда /с определяется по формуле
лг R2/8t3.
На чертеже изображены схема расположения скважин (а): 1 - возбуждающая и 2 - реагирующая; установившиеся резонансные колебания (б) уровня воды в возмущающей (кривая 1) и реагирующей (кривая 2) скважинах; затухающие колебания уровня воды в реагирующей скважине после прекращения воздействий (Ь)
Способ осуществляется следующим образом.
Пример Пусть имеется напорный водоносный горизонт, представленный высокопроводимыми трещиноватыми известняками, залегающий в интервале глубин 60 - 120 м и вскрытый скважинами 1 и 2 (фиг. 1 а), расположенными на расстоянии 45 м одна от другой. Скважины имеют одноколонную конструкцию диаметром 108 мм. Величина гидростатического напора 53 м. В скважине 1 производят разовое импульсное гидродинамическое воздействие, например с помощью вибратора (или электрического разряда, или путем задавливания сжатого воздуха в герметизированную скважину и резкого выпуска и др.) и регистрируют возникшие затухающие колебания уровня воды в возмущающей и реагирующей скважинах, Регистрацию колебаний уровня воды в скважинах осуществляют при помощи серийной аппаратуры, включающей в себя тензометрические системы измерения давления на базе датчиков ПДП-1000 с усилителем-преобразователем типа Топаз-3, запись сигналов осуществляется на осциллографе
Н-117.
По зарегистрированным колебаниям в возмущающей и реагирующей скважинах определяют период собственных затухающих колебаний системы скважина - водоносный горизонт Т 16 с. Производят многократные циклические воздействия импульсами гидродинамического давления в- скважине 1 с частотой f 1/16 Гц (f 1/Т), По мере осуществления воздействий происходит возрастание амплитуды колебаний в скважинах. Через 120 с амплитуда колебаний стабилизируется и устанавливается режим резонансных гармонических колебаний. После этого измеряют время запаздывания t3 максимумов резонансных колебаний в реагирующей скважине по отношению к возбуждающей (т,з 2 с), определяемое временем запаздывания прихода волны в скважину 2 по отношению к скважине 1.
По известной зависимости времени прихода возмущения давления в скважину от расстояния между скавжинами, полученной с использованием метода усреднения
правой части и дифференциального уравнения, определяют коэффициент пьезопроR2
водности , где R - расстояние между 8 т,з
скважинами (R 45 м), т.з - время запазды- вания (ts 2с), коэффициент к 1,1 107 м /сут. Прекращают импульсные воздействия и регистрируют параметры затухающих колебаний уровня в скважинах, период Т (Т 16 с) и текущее значения амплитуды AI. Коэффициент водопроводимости определяют по формуле
km (2 я/Т)(г02/8)1п (1,25R2T/16 ЛХ
хг02 ta),
где Т - период затухающих колебаний воды в скважинах (Т 16с);
г0 - радиус скважины (го 0,054 м);
/3-логарифмический декремент затухания колебаний воды с амплитудами АО и AI
tQ - I-/A /АД П ПОС
|ln(Ao/Ai) 0,);
R - расстояние между скважинами (R « 45 м)tj- время запаздывания колебаний (та
2С) 2
кт 2215м2/сут.
На основании полученных значений К и km рассчитывают коэффициент упругой ЙО
доотдачи и (м 0,0002).
К
Таким образом, в ходе работ одновременно определяют коэффициент пье- зопроводности к, коэффициент водопрово- димости km и коэффициент упругой водоотдачи 4 . Описанный пример реализации способа апробирован на полигоне скважин с указанными гидрогеологическими условиями , Полученные результаты хорошо со ласуются с усредненными гидрогеологическими параметрами пород данного полигона определенными методами кустовых откачек( 107м2/сут), кт 2400м2/сут). Формула изобретения Способ определения гидрогеологических параметров водоносного горизонта, включающий многократное импульсное возбуждение колебаний воды в возмущающей скважине в системе скважина - водоносный горизонт и измерение в наблюдательной скважине параметров колебательного процесса воды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения гидрогеологических параметров, определяют собственную частоту колебаний системы скважина-водоносный горизонт, воздуждают колебания воды с частотой, равной собственной частоте колебания системы скважина-водоносный горизонт, измеряют параметры установившихся резонансных колебаний в возмущающей и наблюдательной скважинах, измеряют время запаздывания максимумов указанных
колебаний в наблюдательной скважине относительно возмущающей скважины, определяют коэффициент пьезопроводности из выражения
/с R2/8t3,
где R - расстояние между возмущающей и наблюдательной скважинами, м;
тз - время запаздывания максимумов колебаний воды в наблюдательной скважине относительно возмущающей скважины,
мин,
определяют величину коэффициента водо- проводности Km из формулы
Km (2 л:/Т)2(го2/8 /3) In (1,25Р2Я/16Я X хг02 гз),
где Т - период затухающих колебаний воды в скважинах, мин;
го - радиус скважины, м;
1 ft j In (Ao/Ai) - логарифмический декремент затухания колебаний воды с амплитудами АО и AI ;
t - врем от начала затухания колебаний, мин.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ определения гидрогеологических параметров водоносного пласта | 1986 |
|
SU1314034A1 |
Способ определения гидрогеологических параметров водоносного горизонта | 1986 |
|
SU1339243A1 |
Способ проведения опытно-фильтрационных работ в водоносном горизонте | 1985 |
|
SU1283364A1 |
Способ определения гидродинамических параметров водоносного пласта | 1983 |
|
SU1148997A1 |
Способ определения водопроводимости пласта и скважин | 1988 |
|
SU1613595A1 |
Способ определения коэффициента пьезопроводности | 1978 |
|
SU791954A1 |
Способ определения коэффициента фильтрации горных пород Кр,разделяющих два водоносных горизонта | 1982 |
|
SU1052943A1 |
Способ определения гидродинамических параметров водоносных пластов в неоднородных водоносных комплексах | 1980 |
|
SU1063991A1 |
Способ определения коэффициентов пьезопроводности и водопроводимости | 1985 |
|
SU1249615A1 |
Способ определения гидрогеологических параметров многослойного пласта | 1989 |
|
SU1620623A1 |
А,
еч
4 I
°)
t,c
Авторы
Даты
1992-07-07—Публикация
1990-02-28—Подача