Профилирование водопроницаемости

Flute Transmissivity Profiling: быстрый и точный метод определения путей фильтрации в скважинах

Flute Transmissivity Profiling — это современный метод, позволяющий оперативно выявлять все значимые пути фильтрации в скважинах с высокой точностью. Процесс занимает всего несколько часов, а разрешение измерений достигает 15–30 см.

Принцип работы

Для проведения исследования в скважину устанавливают глухой рукав. При его выворачивании вода, находящаяся внутри ствола, вытесняется в окружающий массив по имеющимся путям фильтрации: трещинам, проницаемым пластам или кавернам.

Основные компоненты системы

1. Flute Profiler у устья скважины — устройство, измеряющее скорость движения рукава и другие параметры установки.

2. Датчик давления, фиксирующий избыточный напор внутри рукава, который проталкивает его вниз.

3. Датчик давления, измеряющий напор воды под рукавом.

Эти данные позволяют контролировать все факторы, влияющие на процесс выворачивания рукава.

Определение путей фильтрации

Скорость спуска рукава зависит от скорости вытекания воды через проницаемые зоны. Рукав работает как поршень, который идеально прилегает к стенкам скважины. Однако в отличие от поршня он не скользит вниз, а «выворачивается» и наращивается снизу. По мере продвижения рукав перекрывает проницаемые зоны, что приводит к уменьшению расхода воды и снижению скорости спуска.

В результате строится профиль скоростей, показывающий изменение скорости продвижения рукава с глубиной. Умножив скорость на площадь поперечного сечения ствола (уточнённую по диаграмме диаметра скважины), можно определить расход воды для каждого интервала.

В начале профилирования расход отражает суммарный приток всей скважины. По мере перекрытия проницаемых зон он уменьшается. Интервалы с падением расхода указывают на расположение путей фильтрации, а величина изменения расхода позволяет оценить их проницаемость. На основе профиля расходов можно рассчитать профиль водопроницаемости скважины с помощью уравнения Тима.

Профиль расхода и профиль трансмиссивности

Компания Flute успешно провела сотни профилирований в скважинах глубиной до 300 м и диаметром от 76 до 305 мм. Результаты исследований, сопоставленные с данными, полученными при помощи стержневых пакеров, опубликованы на сайте компании.

Flute Transmissivity Profiler позволяет выявить все значимые пути фильтрации в скважине за несколько часов, тогда как пакерные исследования требуют в 10 раз больше времени. Разрешение измерений Flute Profiler (15–30 см) значительно выше, чем при работе с пакерами, что позволяет сократить или исключить необходимость некоторых геофизических исследований для поиска зон фильтрации. Дополнительным преимуществом является возможность сразу же использовать глухой рукав для герметизации скважины и предотвращения вертикальной миграции загрязнителей.

В сочетании с методом Flute FACT можно построить карту распределения загрязняющих веществ в скважине с установленным глухим рукавом. Эти данные используются для создания концептуальных моделей миграции загрязнителей (CSM) и проектирования многоуровневых систем отбора проб.

Профиль водопроницаемости и данные FACT

Например, в скважине были выявлены высокие концентрации TCE на глубинах 34,1 м (112′) и 42,7 м (140′) в зонах с низкой водопроницаемостью. В то же время на глубинах 27,4 м (90′) и 39,6 м (130′) с высоким дебитом концентрации TCE были низкими. Несмотря на то что интервалы с низкой водопроницаемостью содержали в два раза больше TCE, они были наименее проницаемыми. Это подчёркивает необходимость использования методов высокого разрешения для точного определения всех значимых источников загрязнения при гидрогеологических исследованиях. Анализ проб воды подтверждает результаты метода FACT.

После получения непрерывного профиля водопроницаемости можно построить профиль пьезометрических уровней путём пошагового подъёма рукава из скважины.