Цель работы. Ознакомиться с основными понятиями, характеризующими гидродинамическую систему «водоносный пласт – скважина»

Ознакомиться с основными понятиями, характеризующими гидродинамическую систему «водоносный пласт – скважина».

-

- Рис. 2.1. Схема образования и залегания подземных вод:

- 1 – водоупорные породы; 2 – водоносные породы;

- K₁ – K₄– колодцы; И_1…И₃ – источники (родники) (неясно как работают)

· Данный рисунок не ясен

Рис. 2.2. Депрессионные воронки:

а – безнапорных вод; б – напорных вод; 1 – водоупорные породы;

2 – водоносные породы; АА – статический уровень; А'А'– пьезометрическая

линия при отсутствии откачки; ББ и Б'Б' – динамические уровни

(Рисунок. Книга - Абрамов)

1. Дать определения понятиям:

Статический уровень (Н_ст) - естественный, не нарушенный откачкой или нагнетанием уровень подземных вод.

Динамический уровень (Н_д) - уровень подземных вод, снизившийся вследствие откачки или повысившийся в результате нагнетания или налива.

Понижение уровня (S) - понижение уровня воды в скважине при установке уровня при проведении откачки из скважины с расходом Q.

Радиус влияния скважины (R) - максимальное расстояние, от оси скважины до границ зоны её влияния.

Дебит скважины - объём воды, поступающей из естественного или искусственного источника (буровой скважины, трубы, колодца и т. п.) в единицу времени при установившемся динамическом уровне.

Удельный дебит - количество воды (дебит источника), получаемое из скважины на каждый метр понижения уровня воды динамического.

Давление гидростатическое - давление воды (Р), оказываемое весом её столба высотой (h) от точки измерения до поверхности жидкости.

Р = p·g·h,

где h - высота столба от точки измерения до поверхности жидкости; g - ускорение свободного падения; р - плотность воды.

Давление пластовое - давление, под которым находятся жидкость и газ в пласте. Различают статическое (начальное) и динамическое (текущее).

2) Коллекторские свойства горных пород, слагающих водоносный пласт.

Главные свойства коллекторов:

1. Количество пустот и их разеры

2. Сообщаемость пустот между собой

Породы коллекторы:

• зернистые

• трещинные

• промежуточные (меж зеренные трещины, пустоты растворения и т.д., например, известняки)

Горные породы коллекторов классифицируются по:

1. Пористости m = V_пустот/V_г.п., %. Данное свойство определяет емкость коллекторов.

2. Проницаемости, - способность коллекторских пород пропускать через себя жидкость и газы при наличии перепада давления Свойство характеризуется коэффициентом проницаемости:

где Q - объемный расход жидкости, м³/с; - вязкость жикости, Па·с; L – длина пористой среды, м; Δр - перепад давления, Па; S - площадь поперечного сечения; k - коэффициент проницаемости. Наилучшая проницаемость у галечников, грубозернистых песков и т.д.

Чем выше водопроницаемость пласта, тем больше обеспечивается водоприток. Если давление пласта больше чем давление в скважине, то водоприток в скважину, если давление пласта меньше чем в скважине то в пласт.

3. Гидродинамическое равновесие системы «скважина - пласт» наступит при определенном установившемся соотношение между расходом (дебитом) Q; понижением уровня S и радиусом г₀ при извлечении воды из водоносного пласта, сложенного породами с известным коэффициентом фильтрации K_ф, мощностью m и др. параметрами.

4. Устойчивости водоносных пластов вскрытых скважиной.

Степень устойчивости водоносных пластов зависит от типа, структуры и состава горных пород, слагающих водоносный пласт. Устойчивость горных пород водоносного пласта определяет тип устанавливаемого фильтра. В общем выделяют 3 группы горных пород по устойчивости:

Устойчивые - скальные трещиноватые. При Р_г=0 - не обрушаются.

Слабо устойчивые - скальные сильно трещиноватые / песчаники При P_r<P_ПЛ=0 не обрушаются

Неустойчивые - пески, гравий. При Р_г=Р_пл — обрушаются.

Рис. Х. а. Напорный водоносный пласт, б. Ненапорный водоносный пласт, R – радиус влияния скважины; S – понижение уровня в скважине; H – уровень воды в скважине; м – мощность водоносного пласта; Q – дебит скважины.

ТАБЛИЦА XI. 1

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ

Тип водоносного пласта	Характеристика устойчивости пород, слагающих пласт	Группа водоносного пласта	Характеристика коллекторских свойств водоносного пласта	Характер водопроявления пласта при заполнении скважины водой до устья: а) частичное водопоглощение РГ>РПЛ, Q < 10 м3/ч; б) сильное водопоглощение РГ>РПЛ. Q< 15 м'/ч; в) катастрофическое водопоглощение рг > рпл, Q> 15 м3/ч; г) самоизлив воды Рпл > РГ Q = 0	Типичные представители горных пород, слагающих водоносные пласты
грануломе­трический состав пород или размер пор, трещин, мм	водопроницаемость, коэффициент фильтрации, м/сут
А	Неустойчивые породы с пори­стым (рыхлым) коллектором	I	0,05—0,25	Слабая, k= 1-10	а, г	Пески тонкозернистые, ило­ватые, мелкозернистые. Породы верхней части коры выветри­вания
		II	0,25—2	Средняя, k = 10-50	б. г	Пески среднезернистые, раз- нозернистые, крупнозернистые
		III	2—20	Сильная, k = 50-200	в, г	Пески крупнозернистые, с гравием, галечники с валунами
Б	Слабоустойчи­вые породы с пористо-трещин­ным коллекто­ром	I	0,05—0,25	Слабая, k = 1-10	а, г	Песчаники, тонко- и мелко­зернистые, алевролиты и аргил­литы с капиллярной трещино- ватостью
Б	Слабоустойчи­вые породы с пористо-трещин­ным коллекто­ром	II	0,5—2	Средняя, k= 10-50	б, г	Песчаники от средне- до крупнозернистых, пористые известняки и доломиты, слан­цы, пористые, трещиноватые
		III	2—20	Сильная, k = 5-200	в, г	Грубые песчаники, конгло­мераты, известняки и доломи­ты, угли, мел-пористые, тре­щиноватые, кавернозные
В	Устойчивые породы с кол­лектором тре- щинно-жильного типа	I	0,05—0,25	Слабая, k= 1-10	а, г	Плотные песчаники, изве­стняки, сланцы, кварциты, гнейсы, граниты, порфирита, сиениты, слаботрещиноватые с капиллярными трещинами
		II	0,5—2,0	Средняя, k=10-50	б, г	Те же породы, сильнотре­щиноватые с вертикальными горизонтальными трещинами
		III	2—20 и более	Сильная, k = 50-200	в, г	Те же породы с наличием крупных трещин, зон разлом, каверн и пустот

Примечания 1. Водоносные пласты могут залегать в условиях многолетнемерзлых пород, могут быть насыщены термальными, минерализованными и газонасыщенными водами. 2. рг - давление столба промывочной жидкости; Рпл - пластовое давление.