Примеры расчетов опытных откачек компьютерными методами

Примеры расчетов в конкретных гидрогеологических услови­ях проводятся с целью обоснования следующих выводов:

• обоснование расчетной схемы перетекания в разделяющем пла­сте (жесткое или упругое) по диагностическому признаку согла­сования проводимости при временном и площадном прослежива­нии;
• согласование расчетных параметров, определяемых по временному и комбинированному прослеживанию для обоснования рас­четных (осредненных) величин параметров;
• обоснование рекомендаций по оптимальному (минимально до­статочному) размещению наблюдательных скважин.

Откачка в подольско-мячковском водоносном горизонте

Откачка проводилась на территории гидрогеологического по­лигона геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, ко­торый расположен на правом берегу р. Москвы на высокой пойме и первой надпойменной террасе (Гриневский, Маслов, 2010).

Схема расположения НС на гидрогеологическом полигоне.

На террасе верхняя (2-3 м) часть разреза представлена супес­чано-суглинистыми слоями, нижняя — песками, зернистость которых с глубиной увеличивается. Ниже по разрезу залегают нерав­номерно трещиноватые и кавернозные известняки подольско-мяч- ковского водоносного горизонта среднего карбона общей мощно­стью 52-54 м. В кровле горизонта известняки местами выветрены до глинистого состояния. По геологическому строению здесь вы­деляются два водоносных пласта — верхний в аллювиальных пес­ках и нижний — в известняках среднего карбона. Толща выветре- лого известняка принимается в качестве непроницаемого прослоя между верхним и нижним водоносными пластами.

Откачка проведена из водоносного пласта подольско-мячков- ского горизонта. Продолжительность откачки 0.85 сут, дебит 3600 м³ /сут. Расположение куста наблюдательных скважин показано на рисунке . Данные замеров понижений в НС приведены в таб­лице 5.

Сопоставление парных НС 2-2а, З-За, 5-5а, 8-8а свидетель­ствуют о гидравлическом разделении верхнего и нижнего водо­носных пластов, что подтверждает влияние выветрелых извест­няков в кровле нижнего водоносного пласта как разделяющего непроницаемого пласта. Обращает на себя внимание существен­но неравномерное по площади распределение понижений напора в НС верхнего пласта, где проявляются существенно более замет­ные понижения в НС 18а и, особенно, в НС 5а. Эти данные явно свидетельствуют о существенных проявлениях площадной неод­нородности перетекания между верхним и нижним водоносными пластами.

Графики площадного прослеживания, построенные на послед­ний момент времени замеров понижений по всем НС на нижний пласт , показывают аппроксимацию прямой с величиной достоверности R²=0.9341, при этом на прямую не попадает НС7, находящаяся на луче вдоль реки на расстоянии 125 м. Дальней­ший анализ графиков площадного прослеживания показывает, что НС26 также несколько ухудшает аппроксимацию прямой гра­фика зависимости понижения от логарифма расстояния. График площадного прослеживания с большей достоверностью аппроксимации прямой линией получен при исключении НС26 и НС7 (R²=0.9974), а уравнение прямой есть S=3.7298—1.309Log t.

Графики площадного прослеживания по разным НС.

Расчет параметров по способу площадного прослеживания про­водится известным графо-аналитическим методом, основаннымна уравнении, которое преобразуется к следу­ющему виду:

S = A₀-A₁ log г, A₀ = 0.366Q/Tlog(0.89H), А₁ = 0.366Q/T

По данным замеров понижений в НС на дату окончания откач­ки строится график зависимости S от log г, который аппрокси­мируется прямой, чьи параметры А₀ и А₁ используются в рас­чете проводимости и коэффициента перетока. По полученному уравнению для пяти НС на последний момент времени имеем А₀ = 3.7298, А₁ = 1.309, соответственно Т = (0.366xQ/Al) = 1280 м²/сут, В = 0.89 R,R= ant log (A0/A ₁) — ant log(3.7298/1.309) = 706.9, В = 629 м и X = Т/В² = 0.0022 сут^-1.

Графики временного прослеживания по НС на нижний водоносный пласт (гидрогеологический полигон).

На графике временного прослеживания видно, что понижения в нижнем пласте проходят начальный этап упруго­го режима и выходят на этап стабилизации в конце откачки, а понижения в верхнем пласте оказываются существенно меньши­ми. Поэтому для расчетов временного прослеживания в качестве основного рассматривается вариант А1 — жесткого режима пере­текания при неизменном напоре в верхнем пласте.

Выполняется расчет по программе NAS параметров времен­ного прослеживания по каждой из шести НС на нижний пласт в отдельности, по которому определялись три параметра: прово­димость водоносного пласта Т, коэффициент перетока через раз­деляющий пласт х и упругая водоотдача µ * . Отметим результат по определению проводимости, которая меняется по величине от 820 м²/сут (НС7) до 1090 м²/сут (НСб), в среднем составляя 910 м /сут. Сравнение результатов расчетов по временному и площад­ному прослеживанию дает основание считать верной гипотезу о жестком режиме перетекания в разделяющем пласте.

Для определения величин расчетных параметров выполнено оценивание методом комбинированного прослеживания по раз­ным наборам НС

Результаты расчета по комбинированному прослеживанию

№п/п	№№ НС	Т, мДсут	µ *	X, сут 1	е, м
1	3, 4, 5, 6, 7, 8	1030	2.4Е-04	2.2Е-03	0.01
2	2, 3, 4, 5	855	4.6Е-04	7.8Е-03	0.10
3	6 ,7, 8	1090	1.8Е-04	1.8Е-03	0.11
4	5, 6	1020	2.0Е-04	2.7Е-03	0.05
5	6, 7	1120	1.4Е-04	1.2Е-03	0.08

Из этих результатов следует, что при использовании данных НС, расположенных вблизи от ЦС (вариант расчета № 2), получа­ются заметно искаженные величины параметров (заниженная ве­личина Т и завышенные величины µ* и х). Вместе с тем, расчеты по удаленным НС (варианты № 3-5) дают достаточно устойчивые величины всех параметров как при наличии трех НС (вариант № 3), так и при наличии двух НС, расположенных на расстояниях г₂/г_х « 2. Из этого результата вытекает рекомендация о возможности оптимального (в смысле затрат на бурение НС и достовер­ности оценок параметров) расположения двух НС при следующих расстояниях до ДС: первая НС на расстоянии г_г « т, вторая НС на расстоянии г₂ ~ 2г₁ (m — мощность пласта).

С позиций методики обработки откачки в условиях двухпла­стового потока, когда откачка проведена только в одном пла­сте, выполнено определение параметров по схеме двухпластово­го потока с жестким режимом перетекания в разделяющем пла­сте (Б1). Использованы данные по трем НС на нижний пласт и трем НС на верхний пласт. Расчеты выполнены в таких вари­антах: 1) фиксируется проводимость верхнего пласта и находятся все остальные параметры модели, а именно: проводимость нижне­го пласта Т, упругая водоотдача нижнего пласта µ*, коэффициент перетекания разделяющего слабопроницаемого пласта х ^и водо­отдача верхнего пласта д; 2) определяются все параметры схемы одновременно. При этом в первом варианте задаются два подва­рианта с проводимостью верхнего пласта Т_х = 50 м"/сут и 100 м /сут.

Результаты расчета параметров схемы Б1

№	№ НС	Т,м2 / сут	µ*	Х,сут-1	Т1, м2/ сут	µ	е,м
1	6.7.8.3а. 8а. 18а	1040	1.89Е-04	2.21Е-03	50ф	1.03Е-02	0.31
2	6.7.8.3а. 8а.18а	1080	1.80Е-04	1.94Е-03	100ф	1.80Е-04	0.30
3	6.7.8.3а. 8а.18а	1080	1.80Е-04	1.94Е-03	202	6.24Е-03	0.27

Зафиксированные параметры отмечены буквой «ф».

В расчетах с фиксированными величинами проводимости верх­него пласта (№ 1 и 2 в табл. ) в схеме двухпластового потока получено хорошее совпадение с результатами определения пара­метров нижнего пласта в схеме А1 (расчет № 4 в табл. ), при этом величина проводимости верхнего пласта (фиксированная) не влияет на результат. Расчет №3 в таблице показывает, что и в случае поиска всех параметров схемы Б1 одновременно, проводи­мость верхнего пласта не определяется однозначно, но и не влияет на результат. Водоотдача верхнего пласта (безнапорного потока) в расчетах по схеме двухпластового потока не определяется од­нозначно ни в одном варианте. Нечувствительность функции ка­чества к двум из пяти определяемых параметров дает большую погрешность решения прямой задачи с найденными параметрами, чем расчет в схеме А1.

Проведенные расчеты показали, что при двухпластовом стро­ении водоносного горизонта с жестким режимом перетекания в разделяющем пласте определение параметров водоносного пла­ста, из которого производится откачка, достоверно производится по схеме однопластового пласта с жестким режимом перетекания в разделяющем слое (А1). При этом параметры другого пласта, из которого откачка не проведена, достоверно определить невозмож­но. Наиболее часто в двухпластовом потоке нижний пласт имеет большую проводимость, чем верхний и из него обычно проводится откачка. При необходимости достоверного определения всех пара­метров двухпластового потока обязательно проведение откачек и в верхнем пласте с меньшей проводимостью.