Рекомендации по постановке и порядку расчетов опытных откачек в одно- и двухпластовых потоках

Дизайн опытного куста включает обоснование расположения центральных скважин (ЦС) и наблюдательных скважин (НС).

При откачках в напорном и субнапорном потоках, сложенных песчаными породами, обычно достаточно задавать две НС, распо­лагаемые за пределами зоны резкой деформации потока, возни­кающей вблизи несовершенной ЦС. Можно рекомендовать распо­лагать первую (ближайшую к ЦС) НС на расстоянии г₁₌70-100 м, а вторую НС — на расстоянии г₂ = 2г_х. В потоке, сложенном карбонатными породами, характеризующимися большей площад­ной неоднородностью, целесообразно увеличивать число НС до 3, принимая г₁ = 50-70 м, г₂ = 2г-у м и г₃= 2г₂ м.

Для безнапорных потоков особенность расчетов определяет­ся, прежде всего, необходимостью учета динамики гравитацион­ной ёмкости (водоотдачи). Для этого предлагается использовать модели капиллярной каймы — упрощенную при песчаном и двух­компонентную при песчано-глинистом составе капиллярной зоны. В первой модели замедленная водоотдача реализуется заданием фиктивного покровного пласта над свободной поверхностью с за­данием водоотдачи на поверхности этого пласта, так что в ней определяются параметры водоотдачи µ

и коэффициента перетока капиллярной каймы Хк. Во второй модели водоотдача разделя­ется на две части: быструю (µ₀), задаваемую на свободной по­верхности, и замедленную (µ_к), задаваемую на поверхности ка­пиллярной каймы, реализуемой заданием фиктивного покровно­го пласта с коэффициентом перетока X_к; соответственно, в этой модели определяются параметры µ₀, µ_к ^и Хк-

Кроме того, в безнапорном потоке значительной мощности бо­лее существенное влияние оказывает гидродинамическое несовер­шенство ЦС. В связи с этим предложения по расчетным схемам для безнапорных потоков существенно различаются для условий малой {h= 10-15 м), средней (h.= 20-50 м) и большой (h > 50 м) глубины потока и тесно связаны с дизайном кустовых откачек (расположением ЦС и НС).

Наибольшее распространение имеют условия малой и сред­ней глубины потока, в которых обычно фильтр ЦС располагается в нижней части потока, где залегают более проницаемые отло­жения. Здесь рекомендуется этажное расположение НС в сред­ней части потока и на свободной поверхности с расстояниями r₁ = h,r₂ = 2r₁ и г₃ = 2r₂.

При расчетах для потока малой глубины принимается схема однопластового потока с покровом, реалггзующим упрощенную модель капиллярной каймы. Для потока средней глубины при­меняется схема двухпластового потока с покровом, реализующим модель капиллярной каймы, причем нижний пласт захватывает основную часть потока, а для верхнего пласта остается неболь­шой слой, где располагаются верхние НС. В результате расчетов здесь определяются проводимость водоносного пласта и парамет­ры водоотдачи (с учетом ее динамичности). Вместе с тем, в связи с малым влиянием упругой ёмкости целесообразно задавать фик­сированные ее параметры, исходя из эмпирической зависимости упругоёмкости пород от глубины их залегания (обычно можно принять упругую ёмкость неглубоких водоносных пластов µ*= 0.001).

Условия откачки в потоке большой глубины встречаются до­вольно редко, причем здесь образуется весьма сложная структура потока, связанная со значительным гидродинамическим несовер­шенством ЦС. В этом случае проведение и интерпре­тация откачки заслуживают индивидуального обоснования. Для расчетов такой откачки целесообразно использовать комплекс ме­тодов, включая аналитические решения, численно-аналитические решения с использованием программы NAS для слоистого потока, численное моделирование потока у несовершенной скважины по программе. При этом также задаются фиксированные величины упругой ёмкости водоносных пород по эмпирической связи с глубиной их залегания.

Дизайн кустовой откачки в потоке большой глубины обыч­но включает ЦС с фильтром на глубине примерно 20 м и НС, с фильтрами, располагаемыми под свободной поверхностью и на глубине заложения фильтра ЦС. Следует отметить, что принци­пиальный недостаток такой схемы проведения и интерпретации откачки заключается в том, что вне зоны влияния опробования остается значительная нижняя часть потока, роль которой при интерпретации опытных данных остается неопределенной. Веро­ятно, улучшить эту ситуацию можно, проведя на участке откачки дополнительные ВЭЗы, данные которых позволили бы расчле­нить геофильтрационный разрез по глубине потока, однако эф­фективность такой операции требует специального обоснования.

Режим откачки должен предусматривать ее проведение с по­стоянным расходом водоотбора в течение времени, обеспечива­ющим проявление необходимой реакции уровней в НС. Следует подчеркнуть, что в это время должен быть обеспечен четкий кон­троль за постоянством этого расхода. Величину расхода откач­ки Q можно устанавливать, учитывая, что понижение напора S_c в ЦС оценивается величиной S_C=(1-3)Q/T, где — проводимость пласта.

При откачке в напорном потоке для рельефного проявления процессов перетекания необходимо достижение стабилизации по­нижения в конце откачки, для чего обычно требуется проведение откачки в течение первых суток. При откачках в субнапорном потоке необходимо полное проявление этапа ложностационарного режима с заметными понижениями уровня на свободной поверх­ности, для чего обычно требуется проводить откачку в течение 5-10 суток. Примерно то же время необходимо для откачки в безнапорном потоке, что требуется для проявления динамики водоотдачи.После остановки откачки необходимо зафиксировать восстановление уровней, что особенно важно, если не обеспечено постоянство расхода откачки на начальном этапе нестационарного режима понижения уровня.

Порядок расчетов и обобщение результатов обработки опыт­ных откачек

В порядке расчетов откачек в напорных и субнапорных пото­ках, прежде всего, предлагается обоснование принимаемой рас­четной схемы. Для откачки в напорных пластах эту операцию лучше всего проводить на базе анализа графиков комбинирован­ного прослеживания, построенных для первоначальной откачки (при соблюдении условия постоянства расхода откачки) и для вос­становления уровня. Если на начальном этапе откачки и восста­новления уровней такие графики по разным НС совпадают, то это свидетельствует о проявлении на этом этапе квазистационарного режима, данные которого могут рассчитываться по схеме изоли­рованного напорного пласта без учета перетекания.

Если на этих графиках достаточно рельефно проявляется вли­яние перетекания, для чего заслуживают внимания, как предста­вительные, данные по достаточно удаленным НС при длительной откачке, то для дальнейшего анализа требуется оценить возмож­ность принятия расчетной схемы жесткого режима перетекания, не учитывающего проявление упругого режима в разделяющих пластах. Для диагностического обоснования этой схемы произво­дится сопоставление результатов определения проводимости водо­носных пластов по данным временного и площадного (или комби­нированного) прослеживания, причем расчеты проводятся в рам­ках основной расчетной схемы напорного пласта с перетеканием, в которой задается постоянный напор в соседнем водоносном пла­сте или на свободной поверхности. Если расчетная схема жестко­го перетекания оказывается справедливой, то определенные эти­ми способами величины проводимости должны согласовываться. Если же в расчете по временному прослеживанию проводимости получаются существенно (примерно в 2-3 раза) большими, чем по площадному прослеживанию, причем это различие увеличивается для удаленных наблюдательных скважин, то это свидетельствует о значительных проявлениях упругого режима перетекания в раз­деляющем пласте. Соответственно, в этом случае надо переходить к интерпретации опытных данных по схеме с учетом упругого ре­жима в разделяющем пласте.

В большинстве случаев расчеты откачек в напорных и субна­порных потоках ведутся по схеме однопластового потока в рамках основной расчетной схемы. При откачке в напорном потоке мо­жет заметно проявляться взаимодействие с соседним водоносным пластом (чаще всего это безнапорный или субнапорный поток). В этом случае для полного расчета такой двухпластовой системы необходимо иметь данные откачек, проведенных в каждом водо­носном пласте в отдельности. По этим данным проводятся снача­ла. расчеты параметров в рамках схемы однопластового потока, после чего проводится корректива параметров в рамках двухпла­стового потока.

Обобщение результатов обработки откачки сводится к обосно­ванию расчетных величин параметров, получаемых по различным данным. В этом смысле наиболее характерна ситуация, когда об­работка данных временного прослеживания по отдельным наблю­дательным скважинам дает заметно различающиеся результаты определения параметров, и необходимо принять решение о выборе единых расчетных величин. В этом случае нередко принимается решение определять расчетные величины параметров осреднени­ем их величин, полученных по отдельным скважинам. Однако та­кой способ осреднения нельзя считать правомерным, поскольку в таком расчете осреднение происходит формально, без учета того, как проявляется влияние неоднородности строения пласта. Поэто­му для получения расчетных параметров более правомерно про­ведение обработки опытных данных способом комбинированного прослеживания, которое по своему существу основано на пред­ставлении об однородности строения водоносных пластов. Если комбинированное прослеживание дает значительную ошибку про­гноза, оцениваемую по величине функции качества, то результаты обработки такой откачки приходится считать недостоверными.