Откачки из мелового и палеогенового водоносных горизонтов

На участке разведки (г. Гомель) проведены две откачки из двух разных водоносных горизонтов. Верхний водоносный гори­зонт развит в песках палеогена, мощность которых достигает 20 м. Местами пески содержат прослои глин и песчаников. Водосо­держащие палеогеновые пески перекрыты 5—7 метровой толщей аллювиальных верхнечетвертичных отложений третьей надпой­менной террасы и современных пойменных отложений, в которых развит безнапорный водоносный горизонт. Между четвертичны­ми и палеогеновыми песками разделяющий глинистый прослой отсутствует. Водоносные горизонты в палеогене и в четвертич­ных песках имеют единый уровень воды, который находится на глубине 2 м от поверхности земли в четвертичных отложениях.

Палеогеновые отложения залегают на верхнемеловых извест­няках и доломитах, известняки в средней части разреза обводне­ны. Этот водоносный горизонт отделен от верхнего безнапорно­го водоносного горизонта в палеогене и четвертичных песках бо­лее глинистыми мергелями и доломитами того же возраста, что и водоносная толща. Подстилаются обводненные известняки слоем доломитов. Мощность обводненной толщи известняков достигает 20-40 м.

По гидрогеологическому строению участка здесь можно при­нять схему двухпластового потока подземных вод, в котором ниж­ний водоносный пласт представлен водоносными известняками мела, верхний водоносный пласт — песками палеогенового и чет­вертичного возраста, разделяющий эти пласты слабопроницае­мый пласт — глинистые мергели и доломиты. Подошва двухпла­стового потока, представленная слоем доломитов, может быть при­нятой непроницаемой.

Рассматриваются две откачки, проведенные на участке из верх­него и нижнего пластов, из двух ЦС, расположенных в разных местах. Откачка из верхнего водоносного пласта (палеогенового) проведена с дебитом 751.7 м³/сут в течение 2 суток. Наблюдения проведены в десяти НС с фильтрами, расположенными в палео­геновых песках. Расстояния НС от ЦС приведены в таблице.

Расстояние до НС при откачке из палеогенового водоносного горизонта

№ НС	1п	2п	Зп	4п	5п	бп	40п	7п	9п	8п
Расстояние, м	5	35	15	40	31	30	231	318	351	681

Графики площадного прослеживания, приведенные на рисун­ке 16, показывают, что все десять НС не попадают на одну пря­мую и не могут быть использованы для оценки параметров графо­аналитическим методом прямолинейной регрессии, который при­меняется на первом этапе обработки откачки. Кроме того, надо исключить НС 1 и НС 3, расстояние до которых г < m. При срав­нении понижений в НС 2п и НС 5п, НС 40п и НС4п, НС 9п и НС 8п, видно, что понижения в дальней скважине превышают понижения в ближней. Поэтому для оценки параметров графо­аналитическим методом используются данные понижений на ко­нец откачки в НС 5п, 4п, 7п и 9п (см. рис. 16). В результате расчета с использованием полученного уравнения регрессии для зависи­мости S = /(log г) имеем Тт 121 м²/сут. Расчет по программе NAS не требует прямолинейности зависимости S = /(logг), по НС Зп и 5п получена величина Т— 150 м /сут.

Графики площадного прослеживания по НС при откачке из
верхнего пласта (г. Гомель).

Графики временного прослеживания понижений в НС приве­дены на рисунке . Они показывают закономерный ход пониже­ний, согласующийся с расстояниями до ЦС, кроме НС 6п и 8п, характер снижения уровней в которых незакономерен. С начала откачки и почти до ее окончания происходит плавный рост пони­жений в НС вплоть до момента времени в 1 сут, после которого появляется этап ложностационарного режима.

Графики временного прослеживания понижений в НС на верхний пласт (п) при откачке из этого пласта (г. Гомель)

Далее обработка данных откачки проводится для выяснения режима перетекания в разделяющем пласте. Для расчета по спо­собу временного прослеживания (определение параметров по каж­дой НС отдельно) использована программа NAS.

Величины проводимости по НС Зп, 5п, 4п и 40п равны 114, 121, 118, 122 м /сут. Поскольку величины проводимости в расче­тах по временному меньше, чем по площадному прослеживанию, принятая схема жесткого режима перетекания в разделяющем и покровном пластах соответствует данным откачки.

Расчетные величины параметров палеогенового горизонта по­лучим по программе NAS способом комбинированного прослежи­вания. По данным замеров понижений в период от 0.00208 до 2 суток в НС Зп, 5п получено Г 112 м²/сут, X= 1.59Е-03 сут , 2.38Е-04. За тот же период наблюдений в НС Зп, 5п, 7п получе­но Т= 112 м²/сут, х= 1.73Е-03 сут~\ µ = 2.40Е-04. Величина е в этих расчетах равна в первом случае 0.08 м, а во втором 0.06, т.е. вариант по трем скважинам дает более точные оценки искомых параметров, чем вариант с двумя НС. Однако относительная по­грешность расчета по двум НС составляет для проводимости 0 %, для коэффициента перетока 8 %, для упругой водоотдачи 0.8 %, т.е. расхождение невелико. Отметим, что НС расположены при условии 15 м, Г2= 2.3гд.

Откачка из ДС на меловой водоносный горизонт проведена с дебитом 11232 м²/сут в течение 8 суток с наблюдением в двух во­доносных пластах — верхнем (палеоген) и нижнем (мел). Рассто­яния НС от ЦС приведено в таблице 17 (НС на мел обозначены индексом «м», на палеоген — «п»). Наблюдательные скважины на нижний пласт располагаются по двум лучам, из которых один направлен вдоль берега реки Сож, а другой — перпендикулярно берегу реки. На луче НС, параллельном реке, расположены НС 8м, 4м, 6м.

В таблицах приведены данные замеров понижений в НС на меловой и палеогеновый горизонт при откачке из нижнего пласта. Данные приведены раздельно из-за несовпадения момен­тов замеров уровней в НС.

На рисунке приведен график площадного прослеживания, построенный по НС на меловой горизонт, исключая ближайшие НС 2м и НС 1м, расстояние до которых меньше или равно мощ­ности пласта.

Как видно, на величину понижения влияет не только рассто­яние от ЦС, но и другие факторы, прежде всего неоднород­ность меловых водосодержащих отложений, отмеченная при бурении на участке. Тем не менее, полученный график S = /(lgr) может быть аппроксимирован прямой с достоверностью R = 0.82, что дает возможность использовать для расчетов графо-аналити­ческим способом оставшиеся девять НС. Величина проводимости составила 2100 м²/сут. Для сравнения расчет по программе NAS по НС 1м, Зм, 5м, 7м дал = 2030 м /сут.

График площадного прослеживания по всем НС на меловой
горизонт при откачке из этого горизонта.

На рисунке показаны графики временного прослеживания по НС в нижнем и верхнем пластах. Как видно, есть некоторые отклонения от закономерного хода изменения понижений по мере удаления от ЦС. Так, в нижнем пласте величины понижения по НС на луче, параллельном р. Сож, значительно больше, чем в НС на практически таких же расстояниях, расположенных на луче, перпендикулярном реке (сравнить НС 4 м и 3 м, НС б м и 5 м, НС 8 м и 10 м). Эти данные говорят о наличии неоднородности в меловых отложениях по разным направлениям от ЦС, что на­до учитывать при интерпретации откачки. Ход понижения в НС 1м не соответствует понижению в НС 2м, расстояние до которой только на 1 м отличается от расстояния до НС 1. Эти данные не надо учитывать в расчетах.

Графики временного прослеживания по НС в верхнем (п) и нижнем (м) пласте.

Еще меньше закономерности в развитие понижения уровня в верхнем пласте, где в ближайшей к ЦС скважине 8п (5.8 м) по­нижение становится самым большим только в конце откачки. По­нижение на расстоянии 48 м (НС 40п) меньше, чем на расстоянии 71 м (НС 1п), 114 м (НС 5п) и 86 м (НС Зп) и др. Эти факты свидетельствуют о фильтрационной неоднородности в строении разделяющего пласта. Понижения по всем НС в нижнем пласте закономерно плавно возрастают с момента начала откачки до вре­мени, равном 5 сут, а потом наступает этап квазистационарного режима. Реакция на откачку в верхнем пласте начинается с мо­мента времени 0.16 сут, понижения достигают величин 0.6-1.4 м.

Далее для диагностики схемы режима перетекания в разделя­ющем пласте проводится расчет параметров модели А1 способом временного прослеживания по программе NAS. Величины прово­димости по разным НС меняются от 1580 до 2200 м²/сут независимо от расстояния до ЦС. Сравнение с результатом расчета про­водимости способом площадного прослеживания (Т= 2030-2100 м²/сут) подтверждает схему жесткого режима перетекания в раз­деляющем пласте (величины проводимости при двух способах об­работки близки).

Расчетные параметры пласта получаем по программе NAS спо­собом комбинированного прослеживания в модели А1 по разным комбинациям НС. В результате имеем: по НС 4м и 6м Т= 1498 м²/сут, д,2⁼6-80Е-04, %=Т.60Е-04 сут ¹; по НС 5м и 7м Т=1552 м²/сут, Д2=⁵-85Е-03, х=2.40Е-04 сут^-1. В этом расчете необъяс­нимым является факт расхождения полученных результатов при определении параметра упругой водоотдачи нижнего пласта по разным парам скважин. Результаты расчета и характеристики расстояний до НС приводятся в таблице.

Сопоставление результатов расчета параметров по разным наборам НС

№ НС	r1	r2	r3	т, м /сут	µ	X, сут-1	е, м
4м,6м	39	1.8гц	—	1500	0.7Е-03	1.6Е-04	0.05
5м,7м	72	1.6гц	—	1550	1.5Е-03	2.4Е-04	0.2
5м,10м,7м	72	1.4гц	1.12г2	1570	1.4Е-03	2.3Е-04	0.1
5м,7м,9м	72	1.6гц	3.42г2	2440	1.4Е-04	1.0Е-06	0.3

По величине погрешности решения прямой задачи с найден­ными параметрами наилучшим результатом расчета следует при­нять расчет по НС 4м и 6м, а наихудшим — расчет по НС 5м, 7м, 9м. Именно в этом варианте расхождение от наилучшего вариан­та величины проводимости составило 62%, упругой ёмкости 79%, коэффициента перетока 99%. Такой результат можно объяснить слишком большим расстоянием до третьей НС. Как показыва­ют данные рассматриваемой таблицы, расстояния до НС в этой откачке не оптимальны. В заключение проведем проверку полу­ченных величин параметров по схеме двухпластового водоносного горизонта с жестким режимом перетекания в разделяющем слое способом комбинированного прослеживания по программе NAS. Результаты расчета приведены в таблице .

Для откачки из нижнего пласта проведено несколько вари­антов расчета:

• использовались наблюдения в двух НС на нижний пласт и одной НС — на верхний и определялись одновременно все 6 па­раметров схемы двухпластового потока с жестким перетеканием. Рассмотрены два варианта набора НС и в обоих вариантах по­лучены недостоверные величины проводимости верхнего пласта {Т_г= 4 и 6 м²/сут) и упругой водоотдачи верхнего пласта (на поря­док меньше величин, полученных при обработке откачки в верх­нем пласте в схеме однопластового потока). В то же время, прак­тически совпали величины всех трех параметров нижнего пласта (расчеты № 1 и 2 см. табл. 16);
• для одного и того же набора НС (5м, 7м и 5п) выполнено три расчета: фиксировалась проводимость верхнего пласта (рас­чет №3), фиксировалась упругая водоотдача верхнего пласта (рас­чет №4), фиксировались эти оба параметра верхнего пласта (рас­чет №5). Результаты расчета практически одинаковы, параметры нижнего пласта определились достоверно, упругая ёмкость верх­него пласта на порядок меньше, чем в расчете по схеме одного пласта при откачке из верхнего пласта, ошибка расчета с найден­ными параметрами (величина е) практически одна и та же;
• использованы данные четырех НС, по две из каждого пла­ста; в варианте расчета №6 фиксировалась проводимость верхнего пласта и находились остальные пять параметров, в варианте №7 находились все шесть параметров; результаты этих двух расче­тов практически совпали; это говорит о том, что при откачке с большим дебитом из пласта с большей проводимостью увеличе­ние числа НС (и, следовательно, числа замеров уровня) дает воз­можность определить все параметры схемы двухпластового пото­ка одновременно.

Для откачки из верхнего пласта проведено два варианта рас­чета по двум наборам НС, оказавшихся неудачными. В расчете №8 использованы понижения в НС Зп и 5п, при этом г_г < m, а г 2 = 2г1.

Полученные величины параметров отличаются от величин, определенных по этой же откачке в схеме однопластового потока (А1) на 14, 32 и 66 % соответственно для T, µ и х_р- В расчете №9 использованы данные по НС Зп, 5п, 7п и 9п, причем расстояние до третьей НС7п составляет 10г₂. В этом расчете погрешность величин параметров в схеме двухпластового потока составила для Т 4%, а для µ и х_р по 8%.