Статья: Стационарный режим опытно-эксплуатационной откачки (ОЭО)

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 r_ф = 0.15 м

- Длина рабочей части фильтра l_ф ≈ 15 м

- Площадь боковой поверхности рабочей части F_ф = 2p r_ф l_ф ≈ 14 кв.м

- Скорость фильтрации на боковой поверхности v_ф = Q / F_ф = 3500 / 14 ≈ 250 м/сут

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

u_ф = v_ф /n_акт ≈ 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:

, откуда,

т.е. подобный генезис криволинейности графика должен подтверждаться линейным характером связи (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

S_c = aQ_заявл + bQ² _заявл ,

либо можно экстраполировать прямую на графике до Q_заявл и получить φ_э .

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 и , затем как-то ее объясняют с генетических позиций и по ней экстраполируют понижения на величину . 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 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 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: