Для чего используют пьезометрические скважины
Наблюдательная (мониторинговая) скважина. Пьезометр.
Статья рассказывает о цикличных наблюдениях. Подробно описывается мониторинговая скважина. Как она устроена, где и зачем используется, кто занимается их устройством.
Что такое цикличные наблюдения в гидрогеологии?
Цикличные наблюдения – систематически повторяющиеся измерения с заданной периодичностью. Цикличность задается установленной программой наблюдений. В зависимости от типа объекта, геологических условий, интенсивности происходящих процессов назначают частоту производства наблюдений. Как правило измерения производят через равные промежутки времени, что позволяет провести необходимую интерполяцию значений во времени, оценить скорость и динамику изменений.
Цикличные наблюдения по пьезометру – это система регулярных наблюдений за тем, как изменяется ситуация с подземными водами под влиянием природных причин и деятельности человека. Полученные сведения дают возможность решать задачи, связанные с прогнозированием и воздействием на уровень подземных вод. С помощью анализа наблюдательной сети скважин оценивают параметры водоносных горизонтов и водовмещающих отложений, которые не поддаются изучению во время кратковременных опытов.
Мониторинг включает систематические наблюдения и фиксирование результатов в журналах, ведение отчётной документации.
Назначение наблюдательной скважины
Мониторинговая скважина – это основа для системы сбора сведений во время мониторинга. Чем полнее и достовернее полученные данные, тем точнее и эффективнее прогноз.
С её помощью изучают поведение подземных вод, изучают, как изменяется их уровень, температура и химический состав.
Наблюдательная скважина может называться мониторинговой и режимной, так как исследует режим подземных вод.
Глубина гидрогеологической наблюдательной скважины колеблется от нескольких метров до сотен метров в зависимости от цели и содержания.
Также с помощью наблюдательной скважины производят анализ на содержание взвешенных веществ и нефтепродуктов грунтовых вод.
Наблюдательная скважина грунтовых вод помогает разобраться в реальном положении дел. Например, понять, куда направлен поток подземных вод, есть ли в нём вредные примеси и куда их понесёт, если они появятся. Наблюдательная скважина даёт реальную картину, является ли процесс или объект возможным источником загрязнения и как он влияет на соседние водозаборы.
Сведения, полученные с помощью наблюдательной скважины, помогают обосновать возможность добычи подземных вод.
Состав пьезометрической скважины
Для исследований используют самую глубокую скважину из имеющихся разведочных. Конструкция наблюдательной скважины подземных вод выбирается в зависимости от характеристик, которые нужно получить в ходе мониторинга.
После бурения скважина промывается от шлама и приводится в рабочее состояние.
Пьезометрическая скважина используется для мониторинга давления внутри пласта и контроля данных. Диаметр скважины должен быть таким, чтобы обеспечить использование оборудования и проводить работы по откачке и очистке в случае заиливания. Он колеблется в размерах от 89 до 127 мм.
Пьезометрическая скважина состоит из 3 частей:
После установки трубы верхняя часть затрубного промежутка тампонируется глиной и фиксируется цементным замком. Когда скважина используется для мониторинга глубинных водоносных горизонтов, то в конструкции предусматривают затрубное цементирование с изоляцией обсадными колоннами.
Верх скважины закрывается съёмной крышкой, которая защищает от попадания внутрь атмосферных осадков.
Для скважины наблюдательной срок полезного использования зависит от частоты эксплуатации, материала и конструкции обсадной колонны.
Пьезометрическая скважина исследуется экспресс-методами и используется как реагирующая при гидропросушивании.
Типы мониторинга скважин
Основные типы мониторинга описаны в таблице.
Проводится на территории субъекта РФ для изучения условий питания, разгрузки местного бассейна подземных вод. Организуется сеть наблюдательных скважин. Изучается взаимодействие бассейна с поверхностными водами в реках, озёрах. Выявляются источники техногенного загрязнения подземных вод. Полученные сведения используют для развития водоснабжения данной территории.
Охватывает только площадь, в пределах которой водозабор влияет на местный поток подземных вод. Объектный мониторинг ведётся на отдельном участке вокруг водозаборов центрального водоснабжения. Включает регулярные замеры и прогностические обследования.
Наблюдает за несколькими водозаборами, расположенными поблизости, которые взаимосвязаны и относятся к одному бассейну подземных вод. Используются методы и средства объектного мониторинга: термометры, пробоотборники, расходомеры. Для фиксации измерений и накопления информации применяют регистраторы данных.
Мониторинг наблюдательных скважин состоит из системы наблюдений, которые проводятся регулярно. Информация собирается обрабатывается, накапливается и анализируется. Затем проводится оценка состояний среды, на основании которой строится прогноз изменений под воздействием возможных природных факторов и хозяйственной деятельности человека.
Мониторинг выполняет следующие задачи:
Цель мониторинга диктует конструкцию и количество наблюдательных скважин. Например, для изучения загрязнения подземных вод вокруг источника загрязнения бурят несколько десятков наблюдательных скважин.
Чтобы исследовать водоносные горизонты для водоснабжения, бурят кусты скважин на несколько водоносных горизонтов и наблюдают за уровнем вод, изучают их химический состав.
Для мониторинга пробы берут из существующих водозаборных скважин или из контрольно-наблюдательных скважин, которые бурят специально. Поэтому наблюдательная сеть представлена сетью скважин различного характера и возраста.
Объектный мониторинг отслеживает на действующих водозаборах качество воды, водоотбор и динамический уровень. На основании данных уточняются сведения, которые помогают выявить или предотвратить истощение подземных вод, загрязнения и другие негативные последствия изменений водоносных горизонтов.
Мониторинг за уровнем воды в скважине
С помощью уровнемера наблюдают за высотой подземных вод в наблюдательных скважинах для мониторинга грунтовых вод. Это позволяет корректировать глубину, на который погружают насос, чтобы предотвратить его поломку.
Наблюдение за отметкой воды помогает оценить, как влияет водоотбор на состояние вод под землёй отдельно взятого водозабора и управлять режимом работы водозаборных сооружений.
Лаборатория Экспертиз использует несколько видов оборудования для мониторинга уровня воды.
Перечисленное оборудование позволяет избежать риска загрязнения воды, потери датчика из-за коррозии и помех внутри скважины.
Срок использования наблюдательной скважины и наблюдений за уровнем воды может составлять 50-100 лет.
Мониторинг за температурой воды в скважине
Данные наблюдения проводятся в условиях города, где возможны тепловые загрязнения подземных вод. В мониторинге используют автоматические системы, электронные температурные регистраторы, водяные термометры.
Замеры делают 2 раза подряд в течение нескольких минут. Результаты записывают в журнале с точностью до десятых долей градуса.
Наблюдения за химическим составом воды в скважине
Пользователи скважин, согласно законодательству, обязательно регулярно исследуют воду на бактерицидный и химический состав и радиологию. Это позволяет установить качество подземных вод.
Для анализа берутся пробы воды из наблюдательных скважин после проведения откачки. Частота забора проб и нормы показателей установлены в правилах и в требованиях по недропользованию.
Проведение отбора проб воды кроме знаний и навыков требует соблюдения мер безопасности, поэтому целесообразно доверить эти операции специалистам по гидромониторингу, лаборатории, которая занимается анализами или органам Госсанэпиднадзора.
На основании журналов наблюдений составляются отчёты, рекомендации и получать заключения о допустимости использования вод для питьевого водоснабжения.
Преимущества специалистов Лаборатории Экспертиз
Для проведения полноценного мониторинга подземных вод необходимо иметь специальное оборудование, датчики, иметь опыт работы с оборудованием, в том числе химикатами.
Лаборатория Экспертиз за годы работы собрала штат опытных специалистов, которые справляются со многими нестандартными задачами заказчиков. Это возможно и благодаря современному оборудованию и приборам, которые регулярно проходят поверку в контрольных органах.
После заключения договора составляется программа мониторинга, которая проходит согласование в государственных структурах.
Лаборатория Экспертиз проводит комплексные геологические работы и исследования на строительных объектах и при сооружении водозаборов.
Наблюдательные скважины и гидрогеология предполагают решение инженерно-геодезических задач.
В результате заказчик получает:
Лаборатория Экспертиз нацелена на повышение качества выполнения работ. Применяем современное оборудование, успешный опыт решения задач и оптимизируем бизнес-процессы.
Пьезометрическая скважина.
Падение уровня грунтовых вод или чрезмерное поднятие может говорить о неверной работе системы водопонижения, изменения гидрогеологии участка, неверных геологических изысканиях (или их неактуальности), нарушении технологии строительства, образования карстов и т.д.
Что такое пьезометрическая скважина
Глубокое узкое отверстие цилиндрической формы используется в геологии, нефтеразведке, строительстве, геотехническом мониторинге. Длина скважины существенно больше её диаметра.
В геотехническом мониторинге гидрогеологическая скважина глубиной от 4 м до 100 метров с диаметром от 75мм.
Пьезометрическая скважина бурится в вертикальном направлении и используется для наблюдения и контроля уровня грунтовых вод, глубины водоносного горизонта, давления внутри пласта, отбора проб грунтовых вод, карстологических наблюдений.
Скважина позволяет получить информацию для:
Пьезометрическая скважина состоит из следующих частей:
Для чего нужна пьезометрическая скважина
Скважина позволяет реализовать непосредственные наблюдения за уровнем грунтовых вод, температурой, химическим составом.
Пьезометр помогает определить характер распределения и перераспределения пластового давления в нефтяных пластах и при разработке площадей. Скважины с пьезометрами могут быть использованы при гидропросушивании в качестве реагирующих на изменение пластового давления.
Отверстия бурят в точках с постоянным составом воды и хорошей сообщаемостью с пластом. Для этого используют вскрытый продуктовый пласт за контуром нефтеносности, где проводят специальные работы. Точное число пьезометрических скважин на территории устанавливается в проектной документации на разработку.
Опишем наш опыт использования гидрогеологических скважин.
СП22.13330.2016. Основания зданий и сооружений.
Технология бурения пьезометрической скважины:
Пример паспорта скважины:
С заданной периодичностью выполняется измерения уровня грунтовых вод. Замер выполняется специальной мерной лентой с поплавком, либо автоматизированной системой. Запись идет в журнал измерений, фиксируется в таблице. По результатам систематических наблюдений составляется карта гидроизогипс. Много общего с горизонталями на топографическом плане.
Но здесь горизонтали говорят о фактическом залегании уровня грунтовых вод.
Падение уровня грунтовых вод или чрезмерное поднятие может говорить о неверной работе системы водопонижения, изменения гидрогеологии участка, неверных геологических изысканиях (или их неактуальности), нарушении технологии строительства, образования карстов и т.д. В каждом конкретном случае собираются все данные по геотехническому мониторингу, состоянии объекта и делаются выводы, после чего разрабатываются организационно-технические мероприятия по защите от деформаций с последующими наблюдениями в составе мониторинга объекта
Пьезометрические скважины
В ходе эксплуатации нефтяных скважин важно обеспечить оперативный мониторинг показателя пластового давления. Для получения этих данных в динамике используются пьезометрические скважины – особый тип скважин, не имеющий в своей конструкции эксплуатационного оборудования и применяемый исключительно для проведения контроля показателей пласта.
Нередко этот тип объектов также именуется реагирующими скважинами, поскольку в ходе работы они позволяют фиксировать «реакцию» показателей на производимые работы. Помимо нефтедобывающей отрасли пьезометрические скважины могут применяться для контроля показателей пластового давления подземных вод при бурении водозаборных скважин, хотя в данном случае скорее речь идет о мониторинговых (наблюдательных) скважинах, обеспечивающих сбор гораздо большего числа показателей (таких как состояние и состав подземных вод, их уровень и т.д.).
Для эффективного проведения замеров основным требованием, выдвигаемым к пьезометрической скважине, является хорошая сообщаемость с продуктивным пластом. Непосредственно снятие замеров показателей давления обеспечивается за счет установленных в скважине пьезографов (уровнемеров), а также глубинных манометров различного типа (для действующих скважин). Регистрируемые показатели автоматически фиксируются для формирования непрерывной картины наблюдения.
Система пьезометрических скважин позволяет прослеживать общие тенденции изменения показателя пластового давления, что позволяет судить о влиянии проводимых работ на функционирование расположенных поблизости эксплуатационных и нагнетательных скважин, о наличии взаимосвязей, а также величине коэффициента пьезопроводности и упругоемкости пласта.
В роли пьезометрических могут выступать различные скважины:
При этом разведывательные скважины всегда располагаются вне контуров нефтеносности, а непосредственно буримые для целей измерения пластового давления – в некоторых случаях могут располагаться внутри контура, хотя в большинстве случаев также находятся вне его границ, поскольку должны обеспечивать фиксацию показателей именно в за- или приконтурной зоне.
Чтобы задать вопрос или сделать заявку,
нажмите на кнопку ниже:
Назначение и роль пьезометрических и контрольных скважин, принципы их размещения на месторождении
По своему назначению скважины подразделяются на группы: добывающие, нагнетательные, специальные, вспомогательные.
Добывающие – для добычи нефти, газа и попутных компонентов.
Нагнетательные – для нагнетания в пласты различных агентов с целью обеспечения эффективной разработки залежей.
Специальные – для проведения различного рода исследований с целью изучения параметров и состояния залежей при их подготовке к разработке и в процессе разработки. Эту группу скважин подразделяют на две подгруппы – оценочные и контрольные.
Оценочные скважины используются для оценки нефтегазоводонасыщенности и др.параметров пластов. Их бурят по особой технологии на разных этапах освоения и разработки месторождения с отбором керна из продуктивных пластов и проведением рационального комплекса геофизических исследований для оценки начальной, текущей и остаточной нефтегазонасыщенности.
Контрольные скважины предназначены для контроля за процессами, протекающими в пластах при разработке залежей нефти и газа. В эту подгруппу скважин входят пьезометрические и наблюдательныескважины.
Пьезометрические скважины служат для проведения наблюдений за изменением в них пластового
давления путем регистрации уровня жидкости в стволе, непосредственного измерения пластового давления глубинным манометром или замера давления на устье. Пьезометрические скважины обычно располагают за контуром нефтеносности, по данным о поведении пластоого давления в них судят об активности законтурной области и ее связи с залежью. В последние годы в нефтяной промышленности к пьезометрическим стали относить и скважины, расположенные в пределах залежи, остановленные для наблюдения за изменением пластового давления.
Наблюдательные – предназначены для наблюдения за характерами вытеснения нефти из пластов – перемещением ВНК, ГНК, ГВК, контакта нефти с нагнетаемыми в пласт агентами, за изменением нефтегазонасыщенности пластов. Эти скважины бурят в пределах залежи. Широко применяют конструкцию с неперфорированной колонной, позволяющей с высокой результативностью применять нейтронные методы исследованич нефтегазоводонасыщенности пластов.
Наряду со специальными скважинами для изучения радиактивными методами процессов, протекающих в пластах, широко используют контрольно-эксплуатационные скважины. Возможность включения эксплуатационных скважтн в сеть специальных особенно широки при разработке много пластовых месторождений. Для использования в качестве контрольно-эксплуатационных выбирают скважины – добывающие и нагнетательные, в которых перфорирована только часть продуктивных пластов горизонта. При этом каждая скважина выполняет роль контрольной для неперфорированных пластов и добывающей или нагнетательной – для перфорированных.
Фонд специальных скважин частично создается за счет целенаправленного бурения, а частично – из числа скважин, которые уже выполнили поставленные перед ними задачи. Так, в число пьезометрических переводят разведочные скважины, оказавшие за пределами залежи, а также добывающие скважины, обводнившиеся в результате вытеснения из пласта нефти или газа водой. Значительную часть наблюдательных бурят специально, но возможен и перевод специальных скважин из одной подгруппы в другую. Например, после фиксации нейтронными методами факта полного обводнения пластов в наблюдательной скважине в последней с целью прверки полученных результатов производят перфорацию исследуемых пластов и испытание их на приток. После подтверждения об обводненности пластов скважина может использоваться в качестве пьезометрической.
Вспомогательные – водозаборные и поглащающие скважины. Водозаборные – это скважины, предназначенные для отбора воды из водонапорного горизонта с целью нагнетания ее в продуктивные пласты и использования для других нужд при разработке месторождения. Поглощающие(сбросовые) – используются для захоронения попутных и других промысловых вод в глубокие водоносные горизонты, если эти воды не могут быть включены в систему заводнения пластов.
Пьезометрические скважины
Пьезометрическими скважинами называются специальные скважины, нужные для наблюдения за изменением пластового давления. К такой скважине прикрепляются манографы либо пьезометры, то есть устройства, наблюдающие за колебанием уровней жидкости. На основании этого делаются выводы о том, как ведёт себя пласт разведанной нефтяной залежи. Соответственно этому определяются важнейшие характеристики пласта, а именно упругоёмкость с пьезопроводностью.
Вся суть сводится к постоянному измерению величины пластового давления и уровней жидкости. Чтобы непрерывно отмечать изменения по уровню жидкости, в пьезометрических скважинах также может применяться т. н. дебитомер Яковлева, специально созданный для этой цели ГрозНИИ, но обычно всё-таки применяют пьезографы (уравнемеры). Устройства автоматически записывают все происходящие изменения.
Зачем они нужны?
Также с помощью таких скважин возможно изучение естественного распределения температуры. Они применимы как реагирующие при гидропросушивании.
Что необходимо для успешной эксплуатации?
Востребованность таких скважин до наших дней не вызывает никаких сомнений, это противовыбросовое оборудование продолжает активно и успешно использоваться в современном производстве.