Способ определения гидрогеологических параметров водоносного пласта

Способ определения гидрогеологических параметров водоносного пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить достоверность результатов определех НИН гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ. Способ включает вскрытие пласта скважинами . Затем по нз-вестной методике определяют в скважине глубину зоны газовыделения (ЗГВ). Далее в скважину опускают пьезометрическую трубку (ПТ) , нижний открытый конец которой помещают ниже ЗГВ. В скважине устанавливают пакер выше нижнего конца ПТ, но ниже ЗГВ. Затем ПТ заполняют жидкостью с плотностью, меньшей или равной пластовой жидкости и не содержащей свободного газа. С помощью сжатого воздуха возбуждают в ПТ свободные колебания уровня жидкости. При этом пакер устраняет возможность перемещения уровня жидкости в скважине. По изменению уровня жидкости в ПТ определяют гидрогеологические параметры пласта. i (Л :А: N(U W 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (50 4 Е 21 В 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4006214/22-03 (22) 10.01.86 (46) 30.05.87. Бюл. У 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (72) В.И.Башмаков, Л.В.Боревский и Н.И.Токарев (53) 622,243.5 (088.8) (56) Боревский Б.В., Самсонов Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. M.: Недра, 1979, с. 9-16.

Патент США У 4348897, кл. Е 21 В 47/10, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОДОНОСНОГО ПЛАСТА (57) Изобретение позволяет повысить достоверность результатов определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ.

Способ включает вскрытие пласта скважинами. Затем по известной методике определяют в скважине глубину зоны газовыделения (ЗГВ). Далее в скважину опускают пьезометрическую трубку (ПТ), нижний открытый конец которой помещают ниже ЗГВ. В скважине устанавливают пакер выше нижнего конца ПТ, но ниже ЗГВ. Затем ПТ заполняют жидкостью с плотностью, меньшей или равной пластовой жидкости и не содержащей свободного газа. С помощью сжатого воздуха возбуждают в ПТ свободные колебания уровня жидкости. При этом пакер устраняет возможность перемещения уровня жидкости в скважине. По изменению уровня жидкости в ПТ определяют гидрогеологические параметры пласта.

i 314034 где ()„—

Т

Кег(оа) л

И L а = — — — >

Т (nL,— — ) ч 8

Изобретение относится к гидрогеологии и может быть применено при определении параметров водоносных горизонтов, содержащих гаэ.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ„

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый водоносный горизонт, содержащий газ, вскрывают одной или несколькими скважинами, В последнем случае информативность гидродинамического эксперимента повышается, Затем с помощью глубинного пробоотбор,ника отбирают пробу пластовой жидкости и определяют количество растворенного газа и его состав. По известной методике рассчитывают упругость растворенного газа Рг (МПа) и, следовательно, глубину до границы зоны газовыделения Нг (м), отсчитываемую от уровня жидкости в скважине:

10 Pr

Нг

Г где p — плотность жидкости, кг/м .

Пьезометрическую трубу опускают в каждую из скважин ниже границы эоны газовыделения, Для реализации способа могут быть использованы стандартные насосно-компрессорные трубы (НКТ) диаметром 50-63 мм. В каждую трубу заливают не содержащую свободного газа жидкость с плотностью, меньшей или равной плотности пластовой жидкости, с таким расчетом, чтобы ее нижняя граница была ниже Нг при максимальном подъеме уровня, а верхняя — ниже верхнего края пьезомет рической трубы при тех же условиях.

С помощью сжатого воздуха пони-. жают уровень жидкости в пьезометрической трубе. После достижения стабилизации уровня залитой жидкости воздух быстро стравливают и тем самым возбуждают свободные колебания. Для того, чтобы колебания развивались в системе труба — скважина — водоносный горизонт, устраняют возможность перемещения уровня жидкости в скважине, Этого можно добиться с помощью пневматического пакера, устанавливаемого выше нижнего конца пьезометрической трубы, но ниже границы эоны газовыделения, ИэмеHeние уровня залитой жидкости в процессе колебаний регистрируют и па результатам измерений, используя зависимость частоты и амплитуды колебаний жидкости от гидрогеологических параметров водоносного горизонта, проводят определение последних, Для коэффициента затухания 8 с 1 эти зависимости имеют вид:

2 р ы„= Н- у» («r (К) — Ке i (C) ), 2

У,„ = — (1- — =г Кеi(са)), zg rwCav„

15 Н 2Т «Г1 — P

Нг (Р Р) Т S собственная частота колебаний жидкости в пьезометрической трубе, с ускорение силы тяжести,м/сг, высота столба жидкости в пьезометрической трубе, отсчитываемая от кровли водоносного горизонта, м, радиус пьезометрической трубы, м, водопроводимость водоносного горизонта, м /с, коэффициент упругоемкости водоносного горизонта; и

35 Kei(%) — действительная и мнимая части модифицированной функции Бесселя II-ro рода нулевого порядка, — мнимая единица.

При Р > 1 зависимости имеют вид: г

29(д = — „Ker(о6 )

Н 2Т

Р

Н г /г ((-(s+i p -1) si.

В случае использования в экспери50 менте нескольких скважин коэффициент пьезопроводности а водоносного горизонта определяют„ например, по следующей формуле: где Т вЂ” период колебаний жидкосv ти, с;

1314034 4

r — расстояние между возбуждающей и реагирующей скважинами, м

М вЂ” фаэовое запаздывание колебаний в реагирующей скважине, рад.

Для оценки возможного влияния газовьделения в характерном случае исследования водоносного горизонта,содержащего жидкость с растворенным газом, рассматривают процесс газовыделения в скважине, которая используется в методе колебаний, описанном в прототипе.

Уменьшение давления в столбе воды или в какой-то его части вызывает выделение газа в свободное состояние, Пусть скважина глубиной 150 м вскрыла углекислые воды с содержао нием СО, равным 8, 6 г/л при 40 С, что соответствует газовому фактору

Ч = 4,3 м /м, Бунзеновский коэффициент (К ) для СО при указанной температуре равен 0,43 м /м . В этом о случае Р = — = 10 атм.

В любом интервале ствола скважины

1 выше давления насыщения содержится количество растворенного газа, равное Бунзеновскому коэффициенту (в рассматриваемом случае — 0,43 м /м )

Если в свободное состояние из-за динамических воздействий на жидкость в скважине вьделится только 1Х растворенного газа, то плотность газоводяной смеси уменьшится на 0,47.

Это приведет к понижению уровня жидкости в скважине на 40 см.

Кроме того, в методе колебаний амплитуда смещения уровня должна удовлетворять условию малых колебаний, т..е, должна быть гораздо меньше Н . Таким образом, даже в случае реализации односкважинной модификации метода в рассматриваемом примере с Но 150 м, где начальная амплитуда Х «1 м, а далее из-за диссипации энергии уменьшается, величина возмущения уровня из-за газовыделения сопоставима с Х ° В многоскважинной модификации наблюдательные скважины размещают как можно дальше от центральной, чтобы увеличить размеры области отклика водоносного горизонта, поэтому амплитуды колебания уровня в них значительно меньше, чем в центральной, и сос5

40 тавляют величины порядка несколько сантиметров. Здесь влияние газовыделения сказывается еще сильнее.

Динамику вьделения газа в реальных условиях оценить сложно. Если газовыделение произойдет в нижней части ствола скважины, то газовые пузырьки при всплывании увеличат свой объем на порядок и уровень будет подниматься постепенно, а затем падать по мере выхода газа в воздух. Следовательно, возникнут паразитные колебания, не связанные с колебаниями пластового давления. Этот процесс в ходе опыта может неоднократно повторяться, причем период этих колебаний будет зависеть только от глубины газовьделения. Например 17 газа

I вьделился в зоне глубин 70-90 м. В начальный момент времени уровень поднялся на 9 см. По мере всплывания объем газа возрастает в 9 раз и составит в расчете на уровень 80 см, saтем последует спад до естественного уровня. Время подъема уровня при этом будет в 3,5 раза больше времени спада. Учесть все это при обработке кривой свободных затухающих колебаний известными методами невозможно, Таким образом, использование пневматического пакера для устранения колебаний жидкости в скважине при одновременной регистрации колебательного процесса в пьезометрической трубе, заполненной жидкостью, не содержащей свободного гаэа, позволяет установить параметры гидрогеологического пласта, содержащего гаэ, используя зависимость частоты и амплитуды колебаний жидкости.

Формула изобретения

Способ определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, включающий вскрытие пласта,возбуждение в нем колебаний жидкости и регистрацию характеристик колебательного процесса, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ, измеряют в скважине глубину эоны газовыделения, опускают в скважину пьезометрическую трубу,ниж. ний открытый конец которой помещают ниже зоны газовыделения, устанавли1314034 та.

1

Составитель В,Архипов

Редактор M.Áàíäóðà Техред JI.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 2190/34 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 вают в скважине пакер выше нижнего конца пьезометрической трубы, но ниже эоны газовыделения, заполняют пьеэометрическую трубу жидкостью с плотностью, меньшей или равной пластовой жидкости и не содержащей свободного газа, возбуждают в ней свободные колебания уровня жидкости и по изменению уровня жидкости в пьезометрической трубе определяют гидроГ геологические параметры плас