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; И1…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 (Нст) - естественный, не нарушенный откачкой или нагнетанием уровень подземных вод.
Динамический уровень (Нд) - 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 = Vпустот/Vг.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 Kф, 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 Рг=0 - не обрушаются.
Слабо устойчивые - скальные сильно трещиноватые / песчаники При Pr<PПЛ=0 не обрушаются
Неустойчивые - пески, гравий. При Рг=Рпл — 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.