Изобретение относится к гидро.геологическим исследованиям в буровых скважинах.
В последнее время разработан ряд способов гидродинамических исследований с привлечением расходометрического каротажа как испытательных, так и наблюдательных скважин.
При расходометрии испытательных скважин производят измерения расхода потока жидкости по стволу испытательной скважины в функции ее глубины, а затем тем или иным способом вычисляют гидродинамические параметры водоносных горизонтов i . Полученные значения распространяют на все пространство, окружающее испытательную скважину, поэтому достоверность результатов исследований является невысокой.
При расходометрии реагирующих сквакин откачку (или долив) производят в одной (испытательной) скважине а измерение расхода - в другой (реагирующей) скважине с целью установления гидродинамической связи водоносных горизонтов в обеих скважинах И вычисления их гидродинамических параметров 2 .
Этому способу присущ тот же недостаток - низкая достоверность получае1 ых результатов.
Известен также так называемый способ гидропрослушивания. Способ имеет целью устано вление факта наличия или отсутствия гидравлической связи между водоносными горизонтами, вскрытыми различными буровыми скважинами
10 Согласно этому способу из одной скважины, называемой розмущающей или испытательной, производят откачку до установления квазистационарного режима, а в другой скважине, называе15мой реагирующей или наблюдательной, выполняют наблюдения с расходомером, измеряющим осевой поток жидкости. По изменению перетоков по стволу реагирующей скважины в результате от20качки судят о наличии гидравлической связи между водоносными горизонуами в обеих скважинах, а по измерениям расхода вычисляют гидродинамические параметры пластов З .
25
Недостатки данного способа связаны с тем, что откачка вызывает в водоносном пласте поток радиального направления по отношению к осям испытательной и наблюдательной скважин..
30 Осевая же составляющая потока в наблюдательной скважине возможна лишь благодаря понижению ее динамическог уровня по сравнению со статическим. Поскольку в наблюдательной скважине находящейся на краю депрессионной воронки, понижение уровня, гораздо меньше, чем в испытательной, то и осевые потоки в ней, измеряемые рас ходомером, невелики. В результате измерения недостато но точны и достоверны. По той же причине этот способ не может решить вопрос, о наличии гидра .лической связи между испытательной и наблюдательной скважинами, если последняя вскрывает только один водоносный горизонт. В этом случае .осевая составляющая потока в наблюдательной скважине оказывается равной нулю как при отсутствии гидравлической связи между горизонтами, так и при наличии ее. Следовательно, здесь способ гидропрослушивания оказывается недостаточно информатив ным. Цель изобретения - повышение информативности и точности исследова-г НИИ.- Поставленная цель достигается за счет того, что в потоке жидкости в реагирующей скважине измеряют радиальную составляющую потока и при ее изменении судят о наличии гидрав лической связи между водоносными горизонтами. Измерение радиальной составляюще потока вместо осевой .не представляе технических трудностей. Оно может быть осуществлено с. помощью известн геофизических способов, таких,напри мер, как способ заряженного тела, способ индикаторов или с помощью специальных устройств. Преимущества данного способа сле дующие: измерение, радиальной составляющей позволяет не только одно значно определить наличие или отсут ствие гидравлической связи между го ризонтами Ъ испытательной и реагиPiющeй скважинах, но и дает возможность рассчитать некоторые гидродинамические параметры, например коэф фициенты проницаемости и фильтрации которые связаны со скоростью потока зависимостью, следующей из известного уравнения Дюпюи для,устанавливающегося режима возбуждения. На чертеже изображены испытатель ная и реагирующая скважины, пересекающие единый водоносный горизонт, и раймещение оборудования в процессе реализации предложенного способа с измерением радиальной составляюще потока расходомером-дебитомером, а также обозначены некоторые параметры, необходимые для дальнейших вычй лениЯ. Водоносный пласт 1 пересечен двумя скважинами 2 и 3. Скважина 2 выполняет роль испытательной, в ней размещено насосное оборудование (эрлифт) 4 для выполнения откачки. Скважина 3 .- наблюдательная, по ее стволу перемещается скважинный снаряд расходомера-дебитора 5, измери.тельный блок б которого установлен около устья на поверхности и соединен со скважинным снарядом кабелем 7. На чертеже обозначены: h - мощность водоносного горизонта, Mj . г - расстояние между испытательной и наблюдательной скважинами, м Гд -радиусиспытательнойскважины,м{ R - радиус влияния испытательной скважины (радиус депрессионной . воронки), м/ Р, - давление в водоносном горизонте у контура питания. Па , . Р„ - давление в водоносном горизонте после откачки испытательной скважины. Па, SP - понижение уровня жидкости в испытательной скважине в,результате откачки, MJ S - понижение уровня в наблюдательной скважине в результате откачки из испытательной скважины, MJ V - радиальная составляющая действительной скорости движения подземных вод. Описываемый способ реализуется в следующей последовательности. Определяют коэффициент пористости m исследуемого водоносного горизонта 1 по известньом геофизическим способам или на основании лабораторных исследований керна. Измеряют в реагирующей скважине 3 радиальную составляющую потока против водоносного пласта (пластов) Улр, существующую в них в естественном режиме, до начала возбуждения испытательной скважине 2. Производят возбуждение испытательной сквахшны с помощью эрлифта 4 или другим способом до установления квазистационарного режима возбуждения, о наступлении которого судят по стабилизации динамического уровня как в испытательной, так и в реагирующей скважинах (в первой на SQ, ниже статического уровня,во второй- SJ Производят измерение положения динамического уровня в испытательной скважине, т.е. определяют лерепад давлений, вызывающий возбуждение водоносного горизонта: 0. (1) f Рц где Р| - давление у контура водоносности, соответствующее статическому уровню в испцтательной скважине до начала возбуждения; Pg - давление, установившееся в этой скважине в результате откачки и соответствующее динамическому уровню в ней так что дР SQ - понижение уровня в испытательной сква . жине. Измеряют радиальную составляющую скорости потока в реагирующей скважи не 3 с помощью расходомера-дебитора 5, оснгиценного крыльчаткой анемометрического типа, или -по методу заряда индикаторов или любым другим известным способом. Радиальная составляющая скорости потока, найденная этими способами, характеризует действи тельную скорость потока V,связанную со скоростью фильтрации V соотно шением V Vg- m где jn - пористость пород. Устанавливают наличие гидравличе кой связи между горизонтами в испыт тельной и реагирующей скважине, есл в последней отмечено изменение радиальной составляющей скорости пото ка против исследуемого пласта в результате возбуждения испытательной скважины V i Vgo или устанавливают факт отсутствия гидравлической связ водоносных горизонтов, если радиаль ная составляющая скорости потока не изменилась Vd Vso. . В случае наличия гидравлической связи вычисляют коэффициент фильтра ции (Кф) или коэффициент проницаемости:Ч - где (II - вязкость жидкости; j - ее удельный вес, на основании закона Дарси и уравнени Дюпюи для установившегося р жима возбуждения. Как известно из закона Дарси и формулы Дюпюи, выводится следующая связь между скоростью фильтрации подземных вод в реагирующей скважине и уровнем возбуждения наблюдател ной скважины К РК - РО (U . РК г . f« Радиус влияния- испытательной скважи ны R|j. определяется по результатам дополнительных гидрогеологических или геофизических наблюдений и в дальнейшем распространяется на всю площадь исследуемого водоносного горизонта. Таким образом из формулы (4) с учетом соотношений (1/ 2 и 3) легко рассчитать К или. Кф, поскольку все остальные параметры определяются в процессе наблюдений: Пример. Рассмотрим результаты применения описываемого способа в гидрогеологических скважинах на одном из каменноугольных месторождений . Как испытательная, так и наблюдательная скважины вскрывают по одному водоносному горизонту, представленному среднезернистыми полимиктовыми песиинками. Мощность горизонта в первой скважине22,4 м, во второй - 22,7 м. Коэффициент пористости по данным лабораторных исследований керна m 14%. Диаметр обеих скважин 110 мм, расстояние между ними 60 м. До начала возбуждения в наблюдательной (реагирующей) скважине не зарегистрировано движения жидкости в радиальном направлении (Vgo З). Затем в испытательной скважине производят откачку в течение 12 ч, при которой уровень воды в ней понижается на 17,2 м, т.е. понижение давления составляет 1,72 кг/см. В наблюдательной скважине в это время создают линзу засоленных вод посредством растворения поваренной соли, s в эту линзу устанавливают электрический заряд и по прослеживанию изолиний потенциала на поверхности вычисляют скорость движения подземных вод по пласту: Vg 0,4 м/сут 4,54-10 см/с. Таким образом по появлению движения потока в реагирующей скважине совершенно однозначно решается вопрос о Нсшичии гидравга ческой связи между обеими скважинами. Радиус влияния испытательной скважины принят равным RJ- 300 м 3 10 см. По этим данным на основании формулы (5) рассчитан коэффициент фильтрации:30000см 4,54-10 0,l4-60-10 M-i е 11 см ,Т2-10 1,74-10- 1, температуре (tj 1 сП) такой коэффициент фильтрации соответствует проницаемости 1,79 Д. Производительность предложенного способа не уступает производительности известного способа, а достоверность и информативность результатов исследований гораздо выше.
применение способа при кустовых откачках поэболяет определить значения коэффициентов фильтрации по нескольким лучам и тем самым выявить преобладающие направления движения подземных вод, что является весьма важным вопросом в области как гидрогеологических, так и инженерно-геологических исследований.
Формула изобретения
Способ гидродинамических исследо ваний скважин по площади, заключающийся в проведении отбора пластовой жидкости из испытательной скважины до установления квазистационарного режима, измерении потока жидкости ( в реагирующей скважине, определении.
ашичия гидравлической связи между водоосными горизонтами и вычислении их гидродинамических параметров, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и точности исследований, в потоке жидкос ги в реагирующей скважине измеряют радиальную составляющую потока и при ее изменении судят о наличии гидравлической связи между водоносными горизонтами.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР №397637, кл. Е 21 В 47/10, 1973.
2.Авторское свидетельство СССР №533898, кл. G 01 V 9/00, 1975.
3, Тершанович И.М. Разведка месторождений подземных вод в трещиноватых породах геофизическими методами. М., Недра, 1975, с. 97-105.
///
So
Sr
ff .- v--:
