В. А. Мироненко динамика ползших поп московский

Основные расчетные схемы

Многообразие условий проведения опытно-фильтра­ционных работ обусловливает необходимость выделения типовых расчетных схем, к которым может быть сведена реальная природная обстановка в процессе гидрогеологи­ческой схематизации. В качестве основных расчетных схем рассматриваются следующие [23].
\
схема
Изолированный однородный напорный пласт
Гетерогенные напорные системы, среди которых будем"выделять:

• 
  пласт с перетеканием — схемаИ -1, — т.е. однород­ный по проницаемости и емкости напорный гори­зонт при наличии перетекания из смежного водо­носного горизонта через относительно водоупор­ный разделяющий пласт (упругие запасы воды в последнем могут быть пренебрежимо малы или тре­буют специального учета);
  
• 
  изолированный геретогенный пласт — схема II -2, которая подразделяется на подсхему II -2 а — на­порный пласт, сложенный слоями однородных по проницаемости и емкости фильтрующих пород, и подсхему II -2 б — однородный пласт гетерогенных пород (пласт, сложенный породами с двойной ем­костью - см. раздел 1.4).
  

Безнапорный, изолированный снизу пласт —
схема! И; пласт может быть двухслойным (хорошо про­ницаемый слой перекрыт относительно слабопроницае­мым, к которому во время эксперимента приурочена де- прессионная кривая) — схема III -1 или однослойным — схема III - 2 .
Кратко охарактеризуем физические предпосылки, на которых строятся основные расчетные схемы.
Схема I предполагает, что расход откачки полностью компенсируется упругими запасами опробуемого одно­родного напорного пласта. В каждой его точке, характе­ризующейся в момент t понижением напора S (0, возра­стание эффективных напряжений на величину у₀ S приво­дит к синхронному выделению упругих запасов в объеме
4^ рп
и S с единицы площади пласта (см. раздел 1.4). Тем самым одновременно предполагается, что породы кровли пласта по мере его сжатия прогибаются вместе с ним, не оказывая сопротивления деформированию.
ВОПРОС. Как должна зависеть допустимость этого предполо­жения от размеров области влияния откачки?
Очевидно, что расчетная схема I служит хорошим приближением при очень слабых проницаемости и сжи­маемости пород, смежных с опробуемым пластом. Эта же схема может использоваться для описания сравнительно кратковременных процессов, в течение которых поступ­ление воды из смежных пластов не успевает проявляться.
Схема II - 1 предполагает, что расход откачки ком­пенсируется не только упругими запасами опробуемого однородного напорного пласта, но и поступлением воды из смежных с ним водоносного и разделяющего пластов, непосредственно из которых откачка не ведется (рис. 5.2).
Если считать, что проявлением упругих запасов раз­деляющего пласта можно пренебречь, то дополнительное поступление воды в пласт обусловлено лишь перетекани­ем из смежного водоносного пласта через несжимаемый разделяющий слой (см. разделы 2.3.2 и 3.2.2).
L.L.LLJ J. -I- L1.J..

' / 1/1 ТТТТТГГ! / ГТ77 П 1 / /1 ! 7 i/I ТТ / /
Рис. 5.2. Схема взаимодействующих пластов
ВОПРОСЫ. От чего в этом варианте зависит интенсивность перетекания на единицу площади пласта? Как она меняется в про­цессе опыта, если запасы воды в питающем водоносном пласте весьма велики в сравнении с расходами перетекания? Когда начинается перетекание? Ответ на последний вопрос свяжите с упругоемкостью пород разделяющего пласта.
Несмотря на то, что реальные разделяющие пласты характери­зуются довольно заметными упругими запасами, такой подход часто приводит к вполне удовлетворительным результатам: ввиду влияния макронеоднородности разделяющих пород по проницаемости их уп­ругие запасы при откачках ограниченной продолжительности могут не проявляться в ощутимой мере, и время распространения возмуще­ния через разделяющих пласт оказывается пренебрежимо малым.
В противном случае на ранних этапах опробования дополнительное поступление воды в основной пласт оп­ределяется преимущественно упругими запасами разде­ляющего пласта. В этот период влияние смежного водо­носного горизонта может не учитываться, т.е. использу­ется предпосылка о неограниченной мощности разделяю­щего пласта. По мере распространения возмущения до внешней границы этого пласта все большую роль в допол­нительном питании начинает играть перетекание из смеж­ного водоносного горизонта. Таким образом, при доста­точно большом времени расчетная схема II-1 отражает одновременную сработку упругих запасов всего рассмат­риваемого комплекса взаимодействующих пластов (см. рис. 5.2).
В рамках схемы II -2 рассматривается движение в гетерогенных пластах упорядоченного (подсхема Н-2а) и неупорядоченного (подсхема II-26) строения.
Подсхема Н-2а предполагает, что опробуемый пласт сложен чередующимися слоями пород с различными фильтрационными свойствами (рис. 5.3). При этом необ­ходимо учитывать возможность перетока между слоями, обусловленного разностью напоров вдоль нормали к на­пластованию.
ВОПРОС. Почему этот фактор в случае профильно-неоднород­ного пласта имеет гораздо большее значение, чем в однородном пла­сте? Для ответа на вопрос вспомните о критериях (2.51) и рассмотри­те двухслойный пласт при резко различающихся пьезопроводностях
слоев.
Решение задач в плановой постановке для данной схе­мы может быть безоговорочно оправданным только при близких значениях проницаемостей пород отдельных слоев (аналогия со схемой однородного изотропного пла­ста) или, наоборот, при резко различных значениях про­ницаемости, допускающих расчет скоростей с использо­ванием предпосылок перетекания (см. раздел 2.3.2) (ана­логия с комплексом взаимодействующих пластов). В про­тивном случае наличие перетока между слоями и непосто­янство напора по вертикали могут быть учтены лишь в рамках профильно-двухмерных расчетных моделей. При этом расчетная схема должна удовлетворять дополни­тельным условиям, отражающим равенство напоров и расходов перетока на контактах соседних слоев и равен­ство напоров в слоях на контуре вскрывающей их сква­жины. Последнее обстоятельство подчеркнем особо: важ­ное отличие данной подсхемы от схемы пласта с перете­канием определяется характером опробования и конст­рукцией скважин (центральной и наблюдательных), до­пускающих переток вдоль ствола из одного водоносного слоя в другой.
к

UJJJJJJ.J. 11. UJJUlL
т I ⁴
о гт