Xreferat.com » Рефераты по географии » Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Р.С. Шенгелов

Пока будем говорить об одной разведочно-эксплуатационной скважине. По данным стабилизировавшейся опытно-эксплуатационной откачки имеем уже неизменную удельную срезку:

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) 

Казалось бы, теперь можно дать прогноз понижения в водозаборе при заявленном дебите:

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) 

Однако, для этого нужно быть уверенным, что величина Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) не зависит от дебита, т.е. сохранит свое значение при Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО), который чаще всего больше опытного (хотя и необязательно). В каких условиях этого можно ожидать ?

- если от дебита (т.е. и от понижения) не зависят параметры водоносной системы и характер действия граничных условий. Например, стационар в Звенигороде:

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) 

Видно, что при "устойчивых" Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) величина Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) не должна меняться при любых дебитах. Но ведь при увеличении дебита воронка углубляется и расширяется - следовательно, в нее попадут новые элементы опробуемой водоносной системы, которые окажут свое влияние на характер связи понижения и дебита (например, зоны с существенно отличными параметрами проводимости или перетекания). 

Поэтому ОЭО проводится в несколько "ступеней", т.е. при нескольких значениях дебита; затем строится ИНДИКАТОРНАЯ КРИВАЯ или "КРИВАЯ ДЕБИТА" - график в координатах Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Если удельная срезка Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) действительно =Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО), то связь Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) и Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) линейная, график является ПРЯМОЙ линией (рис. 1).

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Рис. 1

Сколько нужно "ступеней" для подтверждения линейности связи Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)? Строго говоря, достаточно двух, т.к. формально существует точка Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)= 0 при Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)= 0. На практике предпочитают провести все же три ступени.

Однако, в реальных условиях связь Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) часто НЕЛИНЕЙНА, причем обычно Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) возрастает с ростом Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) (кривая имеет выпуклость вверх). Генетические причины нелинейности кривой дебита разнообразны.

БЕЗНАПОРНЫЕ ПОТОКИ : проводимость зависит от мощности (глубины) потока Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО). Поэтому, чем больше дебит опробования, тем больше понижение - тем меньше Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) и, следовательно, тем меньше проводимость Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО). Для таких условий возможно аналитическое описание формы кривой дебита. Общий вид связи Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) и Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) для стационарных радиальных потоков:

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО),

где Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) - радиальная координата точки наблюдения, Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) - "радиус питания" (при Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)).

Соответственно понижение в работающей скважине Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО).

Аналитический вид выражения для Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) зависит от конкретной расчетной схемы - например, при работе скважины на расстоянии Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)от уреза несовершенной реки (с параметром сопротивления ложаСтационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)) Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО).

Для условий безнапорного потока следует принимать Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)(рис.2), откуда Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО).

Так как Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)то Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)  

Отсюда: Q = Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)Sс - Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)Sс2 = Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)Sс - Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)Sс2. Это уравнение параболы в координатах Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)(рис. 3).

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Рис. 1. Рис. 2.

 Для использования такой кривой в целях прогноза (определение ожидаемого Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) при расчетном эксплуатационном дебите Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)) нужно ее экстраполировать, следовательно, нужно определить ее КОЭФФИЦИЕНТЫ. Это можно сделать путем обычного регрессионного анализа, но для этого нужно бы иметь побольше экспериментальных точек - малореально, так как дорого и хлопотно.

Можно применить линейную анаморфозу в виде Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Что такоеСтационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)? Это удельный дебит Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)(величина, обратная удельной срезке).

Итак, если причиной нелинейности кривой дебита является именно зависимость проводимости от понижения в безнапорных потоках, то в координатах Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) должен получаться линейный график (рис.4). Это важнейший диагностический признак!

Сколько нужно ступеней дебита, чтобы подтвердить линейность этого графика? Три, так как есть неизвестный свободный член.

Проведя минимум три ступени откачки с разными дебитами, получаем возможность определить прямо с графика коэффициенты прямой Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) и Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО). После этого для прогноза понижения при заявленном дебите решаем квадратное уравнение:

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

относительно Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) и сравниваем его с допустимым.

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Рис. 4

 Другая распространенная причина нелинейности индикаторного графика - возникновение явлений ТУРБУЛЕНТНОСТИ в прискважинной зоне; при этом возникают дополнительные потери напора, величина которых зависит от дебита.

Пример, показывающий высокую действительную скорость при входе подземных вод в ствол скважины - учебная откачка на Звенигородском полигоне:

- Дебит Q = 40 л/с ≈ 3500 куб.м/сут

- Радиус фильтрового интервала rф = 0.15 м

- Длина рабочей части фильтра lф ≈ 15 м

- Площадь боковой поверхности рабочей части Fф = 2p rфlф ≈ 14 кв.м

- Скорость фильтрации на боковой поверхности vф = Q / Fф = 3500 / 14 ≈ 250 м/сут

- Действительная скорость на боковой поверхности (при активной трещиноватости порядка nакт ≈ 3-5%): 

uф = vф/nакт ≈ 5000-8300 м/сут ≈ 6-10 см/сек !

Это огромная скорость для подземных вод. Прямым следствием является постоянно наблюдаемый при учебных откачках вынос тонкой карбонатной взвеси в откачиваемой воде; расчетный радиус центральной скважины уже сейчас превышает фактический радиус бурения. На другом учебном кусте несколько лет назад вышла из строя центральная скважина в связи с осадкой технической обсадной колонны; расчетный радиус этой скважины по последним оценкам составлял около 5 м (!), что свидетельствует о значительном суффозионном выносе и, возможно, расширении трещин и карстовых каверн в прискважинной зоне.

Возможность подобного рода негативных последствий при чрезмерно высоких скоростях входа воды в ствол скважин служит основанием для ограничения допустимой нагрузки на одну скважину, которая специально обосновывается с учетом строения водовмещающих отложений.

При значимом проявлении турбулентных составляющих потерь напора используется двучленная зависимость Дюпюи:

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО), откудаСтационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО),

т.е. подобный генезис криволинейности графика Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) должен подтверждаться линейным характером связи Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) (рис. 5).

Опять нужно минимум три ступени для доказательства линейности, так как есть неизвестный свободный член.

По графику находим коэффициенты a и b. Для прогноза понижений при заявленном дебите решается уравнение

Sc = aQзаявл + bQ2заявл ,

либо можно экстраполировать прямую на графике до Qзаявл и получить φэ.

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

Рис. 5

 Есть еще целый ряд причин, заметно осложняющих форму кривых дебита:

- изменение сопротивления прискважинной зоны (размыв, разрушение стенок скважины, кольматация фильтра глинистыми частицами, выносимыми из заполнителя трещин и т.д.) - совершенно непрогнозируемая вещь !;

- изменение характера действия границ - например, ограниченный расход реки, частично перехватываемый при ОЭО;

- неоднородность пласта по вертикали ....

К тому же, эти причины могут проявляться совместно, т.е. очень часто нельзя или трудно применить стандартные приемы интерпретации типа вышерассмотренных. Что делать?

Пробуют разные системы координат, чтобы найти линейную связь между Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) и Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО), затем как-то ее объясняют с генетических позиций и по ней экстраполируют понижения на величину Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО). Понятно, что такие формальные построения весьма уязвимы, поэтому рекомендуют ОЭО проводить при дебите, максимально близком к потребности, чтобы уменьшить риск экстраполяции по дебиту.  

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ МЕТОДУ (в стационарной постановке ОЭО): в принципе сильный инструмент, так как Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) определяется экспериментально, по факту, а не частям. Но есть и явно уязвимые места:

- далеко не всегда ясны причины возникновения того или иного характера кривых дебита, так как "по определению" - месторождение имеет сложные условия; отсюда риск экстраполяции.

- кроме того, этот метод чрезвычайно консервативен - подсчет запасов возможен только для конкретных опробованных скважин, так как Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) является индивидуальной характеристикой скважины !

А как быть, если будущий водозабор должен состоять из нескольких скважин ?

Приходится проводить ОЭО из каждой (!) скважины системы, чтобы получить n2 удельных срезок:

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО) (удельная срезка в i -ой скважине от действия j -ой)

Затем для каждой скважины рассчитывается ожидаемое понижение при заявленном дебите по принципу суперпозиции:

Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

(если скважины равнодебитные, то Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)).

Затем проверяем соответствие получаемых и допустимых понижений по каждой скважине. Если где-то что-то не сошлось: в гидродинамическом методе легко изменить (в уме!) схему расстановки или количество скважин, а при гидравлическом? Нужно бурить реальные новые скважины, проводить в них ОЭО, снова считать, сравнивать.....

Похожие рефераты: