Способ определения коэффициента фильтрации горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 4 Е 21 В 47/ тво СССР О, 1979ОЭФФИЦИЕН ние дост фициента Спосоторо роцессе разведки одоносный горизонт й трещиноватыми по ставния нскрыодами иВ п енны есколькими опытны очными скважинами олого цессе разве бурен скваж ведо я из опытных и Рн производят отб ке п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторскийинститут по осуцению месторожденийполезных ископаемых, специальным горным работам и рудничной геологии имаркшейдерскому делу(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ К ТАФИЛЬТРАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к гидрогеологии и может быть использовано Изобретение относится к гидроеологии и может быть использовано ля оценки запасов подземных вод, ри обосновании гидротехнического троительства и осушения шахтных и арьерных пслей.Целью изобретения является повыше онерности определения коэААильтрации горных пород,б осуществляют следующим,801479635 для оценки запасов подземных вод,Цель - повышение достоверности опре.деления. Бурят опытные скважины изамеряют расход и уровень жидкостив скважине во времени. Бурят геологоразведочные скважины. Отбирают керниэ опытных и геологоразведочных скважин. Определяют модуль трещиноватос ти горных пород, Определяют эАфективное давление на глубине отбора керна.КоэфАициент Аильтрации горных породпо геологоряэведочным скважинам вычисляют по принеденной Аормуле. Способ позволяет получить дополнительную инАормяцию об изменении коэфАициента фильтрации по площади распространения водоносного горизонта,2 табл. 2которому измеряют густоту трещин, Из керна на заданных глубинах отбирают образцы, по которым определяют плотность горных город. После окончания бурения в опытных скважинах производят опытные откачки (или наливы), по результатам которых с использованием известных зависимостей, рассчитывают коэААициенты фильтрации горных пород опробуемого водоносного горизонта. Полученные частные значения коэААициентов Аильтрации, модулей трещиновятости с учетом глубин опробованных интервалов подвергают статистической обработке. Иетодами регрессионного анализа определяют1 коэААициенты регрессии Ъ и и в урав- нении(5) определя- следующе 1К =СМ ----с (Р-Р )ехр а ехр( - М)+Ь "х где К,р - коэААициент Аильтрации горних пород по опытным скважинам,и/сут; С - коэААициент, зависящий отгеометрии трещин и ориентировки ихотносительно Аильтрационного потока, 10м/сут; М - модуль трещиноватостигорных пород по керну скважины,ед,/м; Л и Ь - коэААициенты регрессии; Ы, - коэфАициент сжимаемости горных пород, ед,/Па; Р - эфАективное 15дялление ня глубине отбора керна,Па;Ро - стандартное эАфективное давление, Пя,Затем по значениям модуля трещиноватости, определенным по керну геолого-разведочной скважины, с использованием зависимости 1 Р ЕхР,1 х ( М)+1, д хгде К - коэффициент Аильтрации горных пород, вскрытых геолого-разведочной скважиной, м/сут; С - коэф фициент, зависящий от геометрии тре-: щин и ориентировки их относительно фильтрационного потока, м /сут;2М - модуль трещиноватости горных пород по керну скважины, ед./м; с 1 35 и Ь - коэфйициенты регрессии; Ы, - коэфАициент сжимаемости горных пород, ед./Па; Р - эффективное давление на глубине отбора керна, Па; Р - стандартное эААективное давлеоние, Па; рассчитывают значение коэф Аициента Аильтрации для выделенного ,интервала водоносного горизонта, вскрытого геолого-разведочной скважиной, 45П р и м е р. На стадии детальной геологической разведки месторождения магнезита коэфАициент Аильтрации горных пород бил определен опытными откачками по 68 скважинам (см. 50 табл.1).По керну опитних скважин были определены модуль трещиноватости горных пород (табл.2) и плотность. На месторождении магнезита былипробурены 24 геолого-разведочныескважины, по керну которых определени модуль трещиноватости и плотность горных пород.Результаты определения коэффициентов фильтрации и модуля трещиноватости горных пород по опытным скважинам были подвержены предварительному статистическому анализу, который включал: вычисление характеристик эмпирических распределений; отсев грубых погрешностей; проверку гипотезы нормальности распределений, если гипотеза нормальности распределения отвергнута, то проводим преобразование распределения к нормальному, проверку гипотезы нормальности преобразованного распределения.Отсев грубых погрешностей был выполнен с использованием распределения Стьюдента. В результате были исключены по 3 значения коэфАициента фильтрации и модуля трещиноватости горных пород.Гипотеза нормальности распределения была отвергнута, поэтому было выполнено преобразование распределений коэфАициента фильтрации и модуля трещиноватости заменой К = 1 пК и М = 1 пМ. После преобразования данных гипотеза нормальности распределения была проверена по критерию х , Провер 2 ка подтвердила гипотезу нормальности распределения преобразованных данных.Определение коэААициентов Ь и й в уравнении (1) основано на свойстве аддитивности логариАмов коэфАициентов Аильтрации трещиноватых горных пород, которое было установлено в результате исследований и записывается следующим образом: где К - коэААициент фильтрациитрещиноватых горных пород, м/сут;К(М) - зависимость коэАфициентафильтрации от модуля трещиноватости;К(Р) - зависимость коэфАициентафильтрации от эффективного давления.В уравнении (3) К(М) = С" М ехР И ( М) Ь й ехр(-М)+ЬЗначение коэАфициентя Сют по формуле (4) с учетом го условия:1479635 Воспользуемся зависимостью (8)и для каждого опробованного интервала водоносного горизонта рассчитаемзначение(М),5КоэААициенты регрессии Ь и с 1могут быть определены по значениям71(М) с использованием зависимости(7) . В этом случае для определениякоэффициентов Ъ и с 1 достаточно системы двух уравнений. Фактически получаем переопределенную систему п уравнений с двумя неизвестными, в которой п - количество определений коэфАициента Аильтрации горных пород.Поэтому расчет коэАфициентов Ъ и с 1следует производить, решая систему,уравнений:р,20 - - = с 1, е + пЬ;Ъ(10) 1 пК(Р) р (РР, ) ЭАфективное давление рассчитаемпо следующей зависимости:40(1 ш) (Рек Ряс)где ш - трещинная пустотность горной породы, доли, ед.; Рс - давление в скелете среды, Па; Р - давле ние в жидкости, Па.В условиях месторождения магнезита численные значения параметров, входящих в уравнение (10) равны: 50 К(М) = К приМ = М,Для месторождения магнезитаК = 0,695 и Мр = 11,8. Подставимзначения Кр и Мр в формуле (3) и,решив ее относительно С, получим С = - -- = 0 0589 (м /сут), 0 695 2 11,8 Далее для всех опробованных интервалов водоносного горизонта с учетом зависимости (3), рассчитаем значения К(Р).Обозначим: где ф (М) - коэфАициент структурного ослабления горных пород,С учетом (7) уравнение (5) перепишем следующим образом: 1 пК(Р) = ф (М) еЬ(Р-Р ) В уравнении (8) два неизвестных коэАфициента %(М) и о . Коэффициент Ы. определяем из следующего условия: где Р, - эААективное давление наглубине 11, Па.С учетом (9) уравнение (8) запишется в следующей Аорме: Р = О, Р = 1,83 1 О Па,1 пК(Р) = - 4,828, н = 0,05. Подставив значения параметров ирешив уравнение (10) относительною, получим-тр:-- = -2,64 10;1/Па).1,83 1 П где %; - коэффициент структурного ослабления для -го определения; Мф - модуль трещиноватости горных по 3род для -го определения, ед./м.Рассчитанные для месторождения магнезита коэААициенты регрессии имеют следующие значения: Ъ = 0,754 и с 1 = 0,583.Таким образом, все коэАфициенты, входящие в уравнение (1), определены для месторождения магнезита. Далее по значениям модуля трещиноватости, плотности горных пород с учетом глубины вскрытого скважиной интерва Ла водоносного горизонта, определяют коэААициенты Аильтрации по геолого-разведочным скважинам.Применение предлагаемого способа позволяет получить дополнительную инАормацию об изменении коэффициента Аильтрации по площади распространения водоносного горизонта за счет использования данных о трещиноватости горных пород, полученных по керну геолого-разведочных скважин, повысить достоверность определения коэффициента фильтрации в результате, учета эффективного давления, уменьшить объем, буровых и опытно-фильтрационных работ.Формула изобретенияСпособ определения коэАфициента фильтрации горных пород, включающий1479635 Таблицабурение опытных скважин, замеры расхода и уровня жидкости в скважинево времени, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повыщения достоверности определения, бурят геологоразведочные скважины, отбирают керниз опытных и геолого- разведочныхскважин, определяют модуль трещиноватости горных пород, определяютэффективное давление на глубине отбора керна, а коэффициент Фильтрациигорных пород по геолого-разведочнымскважинам определяют по формуле Интервал,м Количествоопределений Среднее значение коэфФициентаФильтрации,м/сут 1 О 0 -50 50 -100 100-150 150-200 200-250 250-300 24191311 0,39 0,23 0,11 0,09 15К =СМ ю вО(р. р )Р е" Р й ехр (-М)+Ъ о ф где К коэффициент фильтрации горных пород по геолого- разведочным скважинам, м/сут;коэффициент, зависящий от геометрии трещин и ориентировки их относительно Фильтрационного потока, м /сут;модуль трещиноватости горных пород по керну скважины, ед./м; коэффициенты регрессии; коэффициент сжимаемости горных пород, ед./Па; эффективное давление на глубине отбора керна, Па; стандартное эффективное давление, Па. 68 Всего: 20 Таблица 2 Интервал,м Количество Среднее значение модулятрещиноватости, ед,/м определе- ний 25 0 -5050 - 100 100 - 150 150 - 200200 - 250250 - 300 24 19 13 11 1 1 О и Ъ 0(, 30 68 35 Всего: Составитель Г.Маслова Редактор 1 О.Середа Техред М.Ходанич Корректор В.ГирнякЗаказ 2514/31 Тираж 515 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент, г.ужгород, ул. агарина,101