Профильное моделирование скважин в безнапорном водоносном горизонте. Программа 1WELL

Лехов, М.В.

Автор: Лехов М.В.
Журнал: Инженерная геология
Номер: 3
Год издания: 2015
Издательство: Геомаркетинг
Местоположение издательства: М.
Первая страница: 52
Последняя страница: 64
Аннотация: Реакция скважин в процессе откачек и наливов в реальных условиях может отличаться от канонического типа. Влияют несовершенство, кольматация, емкость скважины, изменение мощности потока при снижении или подъеме свободной поверхности, осушение фильтра, изменение дебита, неоднородность пород. Особенно сложным является анализ изменения напоров в самой опытной скважине. Совокупное влияние факторов затрудняет диагностику данных, и определение параметров водоносного горизонта на основе аналитических методов становится невозможным. Для планирования опытных работ и интерпретации данных в условиях сложной подземной гидравлики разработана численная модель упругой фильтрации в окрестности скважины. В ее основе лежит решение уравнения осесимметричного потока методом конечных элементов. Поток рассматривается в разрезе в цилиндрических координатах. Реализация граничных условий соответствует реальным условиям. Учитывается изменение мощности потока и кривизна свободной поверхности, которая описывается с использованием обобщенного параметра гравитационной емкости. На скважине воспроизводится схема «реального стока» – постоянный по длине фильтра напор, который зависит от дебита. Учитывается осушение скважины и высачивание на стенке фильтра. В статье полностью приведены формулы, используемые в алгоритме численного решения. Разбивка модели производится автоматически на цилиндрические блоки, каждый состоит из двух конечных элементов конической формы. По направлению радиальной координаты сетка имеет равномерный логарифмический шаг. По вертикали шаг сетки адаптируется к границам слоев и интервалу расположения фильтра несовершенной скважины. Итерационный процесс предназначен для учета нелинейных граничных условий. Он обеспечивает поиск и плавное перемещение свободной поверхности потока, образуемой сторонами конечных элементов. Разработаны приемы автоматической трансформации сетки при понижении и повышении свободной поверхности, подбор положения узлов на уровне воды в скважине и в верхней точке участка высачивания. Модель реализована в виде компьютерной программы 1WELL. Задание параметров пласта и скважин производится в одном окне и обеспечено контролем полноты и корректности данных. Все управляющие элементы интерфейса снабжены краткими подсказками. Программа-симулятор откачки или налива обеспечивает решение в виде таблиц и графиков напоров и расходов, получаемых в процессе опыта, для которого вводятся параметры неоднородного пласта и характеристики скважин. Возможен сравнительный анализ влияния параметров пласта, их неоднородности и анизотропии, кольматации, инфильтрации, перетекания, изменения дебита на ход откачки (налива). Программа предназначена для разных опытов – откачек и наливов, с заданным или переменным дебитом, с фиксированным напором, с ограничением изменения уровня воды в скважине. Предусмотрено моделирование кратковременных, экспресс опытов (slug test) с прослеживанием последующего восстановления. Интерес может представлять моделирование откачек через дно колодца или дно скважины большого диаметра. Возможно моделирование реакции скважины при переменной инфильтрации или испарении без проведения откачки. Особое внимание следует уделять заданию допустимой погрешности численного решения. Модель как система автоматизированного численного решения, охватывающая довольно широкий диапазон расчетных схем, в процессе разработки подвергалась тестирующим сравнениям с известными аналитическими решениями ввиду реально существующей проблемы влияния дискретности на результат. Для работы с данными полевых опытов в программе открывается окно, которое содержит таблицы и графики прослеживания напоров и расходов во времени, опытных и модельных. Для определения параметров используется метод подбора. С помощью простых аналитических эталонных кривых производится приближенная оценка параметров пласта. После этого исследователь проводит вариантные решения задачи моделирования с целью наилучшего совпадения графиков модельных напоров с опытными кривыми. The reaction of wells in the process of pumping and filling tests in actual conditions may differ from the canonical type. There is influence of partially penetration, wellbore skin, wellbore storage, changing the flow thickness while lowering or lifting of the free surface, drainage filter, changing the flow rate, the heterogeneity of the rocks. Especially difficult is the analysis of heads in the pumping well. The cumulative impact of factors complicates diagnosis data, and determination of aquifer parameters based on analytical methods becomes impossible. For planning experimental work and data interpretation in complex underground hydraulics developed a numerical model of the elastic seepage in the vicinity of the well. It is based on the solution of the equation of axisymmetric flow by finite element method. The flow is considered in the cross section in cylindrical coordinates. The implementation of boundary conditions corresponds to the real conditions. Take into account the change in the flow thickness and the curvature of the free surface, which is described using the generalized parameter of the specific yield. The well is set schema "real drain" – constant head along the screen, which is dependent on the pump rate. Take into account the drainage of the wellbore and the seepage face on the wall of the screen. The article fully describes the formula used in the algorithm of the numerical solution. The grid dividing of the model is performed automatically on a cylindrical blocks, each consists of two finite element conical shape. In a direction radial coordinate grid has a uniform logarithmic step. The vertical grid spacing is adapted to the layer boundary and the interval of the location of the screen of the partially penetrating well. The iterative process is designed to account for nonlinear boundary conditions. It provides search and smooth movement of the free surface of the flow formed by the sides of the finite elements. Techniques were developed for the automatic transformation of the grid by lowering and raising the free surface, the selection of the positions of nodes at the level of the water in the well and at the top of the seepage face. The model is implemented as a computer program 1WELL. The input parameters of the reservoir and wells are made in one window and secured control of completeness and correctness of data. All control elements of the interface are provided with short tips. Program pumping (filling) simulator provides a solution in the form of tables and graphs heads and flows obtained during the experiment. Possible comparative analysis of influence of parameters of the aquifer, their heterogeneity and anisotropy, skin, infiltration, leakage, change of flow rate on the course of pumping (filling). The program is designed for different experiences – pumping and filling, with set or variable rate, fixed head, with limited changes in water level in the well. It provides for the modeling of short-term, rapid experiments (slug test) with trace subsequent recovery. It is interesting simulation of pumping through the bottom of the well or the bottom of the wells of large diameter. It is possible to simulate the reaction wells at variable infiltration or evaporation without pumping. Special attention should be given to specifying allowable error of the numerical solution. The model as computer-aided numerical solution, covering quite a wide range of design schemes in the development process has undergone testing comparisons with known analytical solutions due to the very real problem of the influence of the discrete on the result. To work with the data of field experiments, the program opens a window that contains tables and graphs of observing heads and flows in time, and experienced model. To determine the parameters used method of adjustment. Using a simple analytical reference curve is an approximate estimate of formation parameters. After that, the researcher conducts a variant of the solution of the modeling to better match schedules model heads with the experimental curves.
Добавил в систему: Лехов Михаил Владимирович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ПсковГУ
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ПсковГУ

Профильное моделирование скважин в безнапорном водоносном горизонте. Программа 1WELLстатья Научная брошюра

Прикрепленные файлы