Основні типи геологічних розрізів в умовах шаруватих товщ

1. Основні типи геологічних розрізів в умовах шаруватих товщ

1) шаруваті товщі без розділяючи прошарків;
2) шаруваті товщі із глинистими поділяючими
прошарками значної потужності;
3) шаруваті товщі, представлені чергуванням
відносно малопотужних проникних або слабо
проникних прошарків.

2.

РОЗДІЛЬНЕ ВИПРОБУВАННЯ
ШАРУВАТИХ ТОВЩ

3. Шаруваті товщі із чергуванням малопотужних водоносних і слабо проникних шарів

• Подібний тип розрізу зустрічається в розвідницькій практиці
досить часто на периферії конусів виносу, в алювіальних
відкладах.
• Поділяючі прошарки у таких розрізах представлені, як правило,
супіщаними та суглинними ґрунтами і мають невелику
потужність. Взаємодія між проникними прошарками
відбувається через кілька годин, у першу добу.
• В умовах такого розрізу, незважаючи на те що ефект взаємодії
практично досяжний, але не виконується головна умова для
строгих ріщень – стала потужність.
• У реальних умовах вона виявляється змінною. Відомо, що зміна
потужності є чинником аномальності. Складним стає й механізм
перетікання через змінну потужність поділяючих шарів і
наявності вікон у них.

4. Шаруваті товщі із чергуванням малопотужних водоносних і слабо проникних шарів

• Основні розрахункові параметри визначаються
методом Джейкоба для ізольованих напірних шарів
по початкових ділянках дослідних закономірностей
зміни рівня.
• У цих умовах, коли ефект взаємодії шарів
проявляється дуже швидко, завдання діагностування
представницьких ділянок стає головним змістом
інтерпретації.
• Особливості обробки дослідних даних у складно
шаруватих товщах можна розглянути на прикладі
Андижанского родовища підземних вод, приуроченого
до конуса виносу.

5.

Рис. 48. Гідрогеологічна схема й розріз по I − I шаруватої товщі на
дослідній ділянці, кущ 36 (за даними К. Р. Рахметова, 1967р.
Середня Азія). 1 − галечник, 2 − суглинки, 3 − границя зон:
а − напірної і б − перехідної до безнапірної

6.

Рис. Графіки часового простеження зниження по кущу 36.

7.

Рис. Графіки комбінованого простеження по кущу 36.
а − зниження рівня, km = 499 м2/доба, а = 7.9 * 106 м2/доба;
б − відновлення рівня km = 534 м2/доба, а − 1,1 * 107 м2/доба.
Відстань г спостережних свердловин. 1 − 25 м, 2 − 104 м

8. Багатошарові товщі із чергуванням малопотужних водоносних і слабо проникних шарів

Порівняння виявляє практичну схожість величин, що дозволяє
кваліфікувати їх як дійсні параметри.

9. Шаруваті товщі із чергуванням малопотужних водоносних і слабо проникних шарів

Кущем 49, на відміну від попереднього, випробуваний інший,
самий нижній (мал. ↑) водоносний прошарок. Порівняння
параметрів по способах обробки виявляє їхню практичну
збіжність.

10. Шаруваті товщі із чергуванням малопотужних водоносних і слабо проникних шарів

Роздільне випробування шарів у складно шаруватих товщах
дозволяє зробити наступні висновки:
– при наявності суглинних поділяючих шарів змінної, потужності
(у прикладах m0 0 − 50 м) ефект взаємодії шарів проявляється
досить швидко, так що через 1−10 год. від початку збурювання
відзначається стабілізація рівня;
– можливість інтерпретації дослідних даних методом Джейкоба
істотно залежить від дальності розташування спостережних
свердловин від збурюючої.
– реальна складність обробки не може бути повністю усунута
цілеспрямованою постановкою досліду;
– використання строгих рішень для обробки дослідних даних у
складно шаруватих товщах представляється сумнівним через
складність механізму перетікання.
– роздільне випробування складно шаруватих товщ з погляду
можливих труднощів інтерпретації в багатьох випадках є
небажаним, але в кожному конкретному випадку залежить від
методики підрахунку запасів.

11.

СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ
ШАРУВАТИХ ТОВЩ

12. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

При роздільному випробуванні окремих шарів у
складно шаруватих розрізах є об'єктивні труднощі
інтерпретації дослідних даних, навіть у тому випадку,
якщо визначаються лише основні параметри:
коефіцієнти водопровідності і п’єзопровідності.
Визначення основних розрахункових параметрів по
початкових ділянках часових графіків пов’язане з
помилками у бік завищення коефіцієнта
водопровідності по кожному шару за рахунок
невраховуваного перетікання.

13. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

Відзначені обставини спонукають до досконалого розкриття
складно шаруватої товщі та сумарному її випробуванню. Якщо
збурюючи свердловина розкриває багатошарову товщу, що
складається із шарів з параметрами ki, аі, mi (i = 1, 2, . . ., n), то
асимптотичний вираз для зниження в збурюючій і в будь-якій
точці в плані, у межах контрольного часу, приводиться до виду
рівняння Тейса − Джейкоба, у якому:
тобто коефіцієнт водопровідності багатошарової товщі дорівнює
сумі коефіцієнтів кожного шару; логарифм коефіцієнта
п’єзопровідності дорівнює середньозваженому логарифму
коефіцієнтів кожного шару по величинах kimi.

14. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

При відсутності поділяючих шарів маємо залежність:
Таким чином, якщо при досконалому розкритті шаруватої товщі
й сумарному її випробуванню може досягається асимптотична
залежність, описувана рівнянням Тейса − Джейкоба, а основні
параметри визначаються за методом Джейкоба, тобто
способами часового, площинного й комбінованого простеження,
можна визначити сумарний коефіцієнт водопровідності й
середньозважену п’єзопровідність.

15. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

Отже, при випробуванні й прогнозному розрахунку система
нероз’єднаних або роз’єднаних шарів з різними фільтраційними
показниками може бути замінена однорідним шаром з
приведеними (сумарними й середньозваженими) параметрами.
В якості прикладу можна розглянути розріз та схема кущу 160/89
показані на рис.↓
Складно шарувата товща розкрита практично на повну
потужність збурюючою та спостережними свердловинами.
Глухими трубами перекрито лише близько 10% верхньої частини
розрізу. Водопроникні прошаки представлені пісками, гравієм і
галечником, що розділяють прошарки − глинами й суглинками.

16.

Рис. Схема випробування й розріз по І − І складно шаруватої
товщі в районі куща 160/89 (по В. А. Манукяну, 1969р. Забайкалля)
1 − піски; 2 − глини; з − суглинки

17.

Рис. Графіки часового простеження зниження по кущу 160. Св.
89: r = 1,6 м, km = 3470 м2/доба, a = 4,8 * 105 м2 /доба, св. 167: г =
10 м, km = 3410 м2/доба, а = 4,8*106 м2/доба, св. 166: г = 92 м, km =
3230 м2/доба, а = 5,5 *106 м2 /доба

18.

Рис. Простеження зниження при випробуванні складно шаруватої
товщі кущем 160/89. а − графіки комбінованого простеження
промінь III при відстані г спостережні свердловин: 1 − 98м, 2 − 10
м, 3 − 57м, 4 − 497м, 5 − 567м, б − 1875м; б − графіки площинного
простеження приведеного зниження при збурюючи свердловинах:
1 − 160; 2 − 160,89 на момент tпр = 6000хв; в − 160 і 4 − 160,89 на
момент tпр = 200хв.

19. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

Отримано наступні параметри трьома способами простеження.
Оскільки отримані величини практично збігаються, виходячи із
простої форми графіків можна вважати, що дана дослідна
закономірність описується рівнянням Тейса −Джейкоба практично
з початку збурювання.
Отже, можна стверджувати, що нормальною формою часових,
комбінованих і площинних графіків є напівлогарифмічна пряма.

20. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

При недосконалому розкритті шаруватої товщі, тобто коли
верхні проникні прошарки ізольовані від нижніх, взаємодія
розкритої й ізольованої частини розрізу відбувається через
слабо проникні прошарки.
Виникають умови, аналогічні тим, які мають місце у дво- або
тришарових товщах.
Наслідком цього є позитивна аномалія, тобто виположування
часових і комбінованих графіків та зменшення ординат
площинних графіків, побудованих на більш пізні моменти часу.
Використання кінцевих ділянок часових і комбінованих
графіків буде приводити до завищення коефіцієнта
водопровідності. Використання площинних графіків при пізніх
моментах часу приводить до заниження коефіцієнта
п’єзопровідності.

21. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

Основним завданням інтерпретації дослідної інформації в таких
випадках стає діагностування представницької початкової
ділянки дослідної закономірності.
На рис. ↓ показана схема й розріз дослідного куща15
Урулюнгуйського родовища. Збурюючою свердловиною №15
ізольовано приблизно третина потужності шаруватої товщі.
На прикладі окремих спостережливих свердловин ми бачимо
чітку позитивну аномалію тимчасових графіків через півгодини
після початку збурювання.
Деяке збільшення крутості графіків (слідом за пологою його
частиною), що створює ілюзію ефекту Болтона, пов’язано з
коливаннями дебіту відкачки.

22. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

Рис. Графіки часового простеження зниження при випробуванні складно
шаруватої товщі кущем 15. Св. 20: г = 16 м, km = 3370 м2/доба, а =
3,5 *105 м2/доба, св. 21: г = 36 м, km . 3480 м2/доба, a = 3,3 * 106
м2/доба св.19. г = 84 м, km =. 4120 м2/доба, a = 7,6 *106 м2/доба.

23. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

Рис. Графіки комбінованого та площинного простеження зниження при
випробуванні складно шаруватої товщі кущем 15. а − графіки
комбінованого простеження, промінь І при r спостережних свердловин:
1 − 10м, 2 − 34м, 3 − 84м; б − графіки площинного простеження на
моменти t: 1 − 0,17год., 2 − 1,67год., 3 − 16,7год.

24. СУМАРНЕ ВИПРОБУВАННЯ ШАРУВАТИХ ТОВЩ

На рис. ↑ на прикладі променя 1 поява аномалії комбінованих
графіків чітко пов'язана з далекістю спостережних свердловин від
збурюючих. Площинні графіки по всім спостережним
свердловинам променя прямолінійні й паралельні, але при
пізньому моменті часу отримане занижене значення коефіцієнта
пєзопровідності. Не зважаючи на незначну довжину початкової
ділянки, інтерпретація однозначна по всім трьом способах
обробки. Отримані наступні середні по кущу значення параметрів.
Обидва параметри, отримані при всіх способах обробки досить
близькі між собою. Отже, обраний початкова ділянка дійсно
описується рівнянням Джейкоба, а знайдені параметри є
сумарними й середньозваженими характеристиками розкритої
частини шаруватого розрізу.

25. Висновки по прикладу

З погляду меж застосовності сумарних і середньозважених
параметрів складно шаруватих товщ при прогнозному
розрахунку доцільно розглянути деякі можливі варіанти
природних схем.
1.Складно шарувата товща залягає під товщею слабо проникних
порід, притоком води з яких можна зневажити.
Експлуатаційне зниження можна обмежити напором до покрівлі
складно шаруватої товщі.
П’єзометрична поверхня шаруватої товщі є практично загальною
для основних водоносних шарів.
У цих умовах необхідні й достатні для прогнозного розрахунку
сумарний коефіцієнт водопровідності й середньозважений −
п’єзопровідності.
Ці величини, як було показано, можна визначити методом
Джейкоба по початкових ділянках.

26. Висновки по прикладу

2 Складно шарувата товща залягає в поверхні.
П’єзометрична поверхня всіх прошарків загальна.
Експлуатаційне зниження значно більше напору над покрівлею
проникного прошарку.
У цьому випадку, до якого відноситься описане Урулюнгуйське
родовище, умови досліду при зробленому розкритті не
відповідають умовам експлуатації.
Дослід виконувався при напірності всіх або більшості
водопроникних прошарків, при експлуатації ж верхні прошарки
будуть осушуватися.
Величина зниження рівня буде визначатися гравітаційною
водовіддачею осушуваних прошарків. Сумарний коефіцієнт
водопровідності, усереднений коефіцієнт фільтрації й
середньозважений − пьезопроводности є необхідними, але
недостатніми параметрами. Для прогнозного розрахунку
потрібна водовіддача проникних прошарків.

27. Висновки по прикладу

3. Недосконале розкриття шаруватої товщі.
Розкриті нижні, найбільш проникні прошарки.
Дослідні дані містять ділянки помилкової стабілізації.
Експлуатаційне зниження не більше напору над покрівлею
верхнього з розкритих проникних прошарків.
Сумарний коефіцієнт водопровідності розкритої частини розрізу
й середньозважений коефіцієнт п’єзопроводности, отримані
методом Джейкоба по початкових ділянках, необхідні, але
недостатні для прогнозного розрахунку.
Подібні умови можна схематизувати, як дво- або тришарову
товщу й осушення верхньої частини розрізу врахувати в
приведеній рівнепровідності, для чого можна скористатися
методом В.А. Мироненко, Л.І. Сердюкова й визначити приведену
водовіддачу.

28. Висновки по темі

1. Взаємодія водоносних прошарків при випробуванні є
чинником позитивної аномальності часових і комбінованих
графіків простеження, причому фактором, практично
нерегульованим ні при постановці, ні при проведенні долвіду.
Рекомендації, що існують на цей випадок у літературі, не можуть
гарантувати одержання всіх параметрів, необхідних для
прогнозного розрахунку з врахуванням перетікання, яким-небудь
одним методом обробки. При виборі способів обробки необхідно
керуватися видом отриманої дослідної закономірності зниження.
2. При відсутності ознак перетікання, якими можуть служити
форма часових і комбінованих графіків і збіжність результатів
комбіновані й площинного простеження основні параметри,
обумовлені методом Джейкоба, є необхідними та достатніми для
прогнозного розрахунку з ігноруванням перетікання. В інших
випадках ці параметри необхідні, але недостатні.
3. Складно шаруваті товщі доцільно випробувати сумарно при
досконалому розкритті. Основні параметри, обумовлені в
цих умовах методом Джейкоба, є необхідними й достатніми,
якщо експлуатаційне зниження до кінця розрахункового
строку не перевищує напору над покрівлею верхнього
проникного шару. В інших випадках ці параметри необхідні, але
недостатні.

29. Висновки по темі

4. Способи простеження зниження й відновлення рівня в умовах
взаємодії шарів не є рівноцінними. Способи простеження
відновлення менш надійні. При наявності ознак перетікання
обробку дослідних даних варто робити способом простеження
зниження.
5. При наявності планових границь інтерпретація дослідної
інформації в шаруватих водоносних товщах може
виконуватись відповідно до критеріїв, розробленими для шарів
однорідних у розрізі.
6. При витриманих глинистих поділяючих шарах (К <<10-4
м/доба) ефект взаємодії шарів відчутно проявляється через
тривалий проміжок часу. Обробка таких випадків методом
Джейкоба не зустрічає труднощів.