|
В диалоговом окне "Скважина в напорном пласте" рассматривается нагнетание жидкости с постоянным расходом и с заданной концентрацией в опытную скважину, расположенную в напорном водоносном пласте. Концентрация определяется в наблюдательной скважине на произвольный момент времени от начала нагнетания.
Окно открывается через главное меню "Массоперенос > Миграция в радиальных потоках > Нагнетание в пласт".
Выбор условий осуществляется с помощью списка, расположенного внизу окна, и с помощью флажка "Процессы":
1) "Трещиновато-пористый пласт: неограниченная емкость" – нагнетание воды с постоянным расходом и с заданной концентрацией в трещиновато-пористый пласт, блоки которого имеют неограниченную емкость;
2) "Трещиновато-пористый пласт: сосредоточенная емкость" – нагнетание воды с постоянным расходом и с заданной концентрацией в трещиновато-пористый пласт, блоки которого имеют сосредоточенную емкость;
3) "Однородный пласт" – нагнетание воды с постоянным расходом и с заданной концентрацией в пористый однородный пласт;
4) "Импульс" – нагнетание воды с постоянным расходом в пористый однородный пласт; в начальный момент времени происходит мгновенное загрязнение опытной скважины.
С помощью флажка "Относительная концентрация" пользователь переходит от расчета абсолютных значений концентрации к относительным.
Кнопка "График" позволяет строить график изменения концентрации во времени в наблюдательной скважине. Кнопка недоступна при включенном флажке "Стационар". Работа с графиком рассмотрена в конце раздела гидрогеологической калькулятор.
Рассматривается неограниченная и сосредоточенная емкость блоков трещиновато-пористого водоносного пласта. Откачка в данных условиях рассмотрена в разделе, посвященном обработке откачек.
 
Окно расчета концентрации в наблюдательной скважине, расположенной в трещиновато-пористом водоносном пласте. Первый рисунок – нагнетание нейтрального компонента; второй рисунок – учет распада и сорбции в расчетах концентрации
Область применения расчетных моделей:
– неограниченная емкость блоков
– сосредоточенная емкость блоков
1. Концентрация в наблюдательной скважине. Расчет для неограниченной и сосредоточенной емкости блоков. Решение задачи в изображениях (Румынин, 2011, уравнение 8.16)
2. Концентрация в наблюдательной скважине с учетом распада, сорбции и дисперсии
2.1. Распад вещества в закачиваемом в скважину растворе
2.1.1. Продольная дисперсии в трещинах
Расчет для неограниченной и сосредоточенной емкости блоков. Решение задачи в изображениях (Chen, 1986. Eq 28)
2.1.2. Пренебрегаем продольной дисперсией в трещинах
2.1.2.1а. Расчет для неограниченной емкости блоков
2.1.2.1б. Расчет для неограниченной емкости блоков. Запись уравнения через время поршневого вытеснения
2.1.2.2. Расчет для сосредоточенной емкости блоков. Решение задачи в изображениях (здесь, p – параметр преобразования Лапласа по времени t, 1/сут)
2.1.2.3. Стационарный расчет для неограниченной и сосредоточенной емкости блоков
С = 0
2.2. Постоянная концентрация вещества в закачиваемом растворе
2.2.1. Продольная дисперсии в трещинах
Расчет для неограниченной и сосредоточенной емкости блоков. Решение задачи в изображениях (Chen, 1986. Eq. 35)
2.2.2. Пренебрегаем продольной дисперсией в трещинах
2.2.2.1а. Расчет для неограниченной емкости блоков
2.2.2.1б. Расчет для неограниченной емкости блоков. Запись уравнения через время поршневого вытеснения
2.2.2.2. Расчет для сосредоточенной емкости блоков. Решение задачи в изображениях (здесь, p – параметр преобразования Лапласа по времени t, 1/сут)
2.2.2.3а. Стационарный расчет для неограниченной емкости блоков
2.2.2.3б. Стационарный расчет для неограниченной емкости блоков. Запись уравнения через время поршневого вытеснения
2.2.2.4. Стационарный расчет для сосредоточенной емкости блоков
Пояснительная таблица
Поле "Q, м^3/сут"
|
Постоянный расход нагнетания в опытную скважину
|
Поле "t, сут"
|
Время от момента начала нагнетания жидкости
|
Поле "Cw"
|
Концентрация нагнетаемой в пласт жидкости
|
Поле "C"
|
Информационное поле для отображения результата вычисления концентрации в наблюдательной скважине
|
|
Поля "n, –"
|
Пористость трещин (трещиноватость)
|
Поле "nb, –"
|
Пористость блоков
|
Поле "δLf, м"
|
Продольная дисперсивность трещин. Поле недоступно при выключенном флажке "Дисперсивность трещин"
|
Поле "D_eff, м^2/сут"
|
Эффективный коэффициент молекулярной диффузии блоков. Поле блокируется при включенном флажке "Параметр массообмена"
|
Поле "mb, м"
|
Размер блока. В зависимости от формы блока – радиус шара или высота пластины. Поле блокируется при включенном флажке "Параметр массообмена" и выключенном флажке "Процессы"
|
Список "Шар / Пластина"
|
Выбор формы блока: предусмотрен учет блоков кубической формы и пластин. Список блокируется при включенном флажке "Параметр массообмена" и выключенном флажке "Процессы"
|
Поле "λm, 1/сут"
|
Комплексный массообменный параметр. Используется при расчетах загрязнения в трещиновато-пористых средах с неограниченной емкостью блоков. Информационное поле при выключенном флажке "Параметр массообмена". При включенном флажке параметр задается, а молекулярная диффузия рассчитывается
|
Поле "αm, 1/сут"
|
Объемный коэффициент массообмена. Используется при расчетах загрязнения в трещиновато-пористых средах со сосредоточенной емкостью блоков. Информационное поле при выключенном флажке "Параметр массообмена". При включенном флажке параметр задается, а молекулярная диффузия рассчитывается
|
Поле "Pe"
|
Параметр Пекле: Pe = r / δLf
Информационное поле. Поле недоступно при выключенном флажке "Дисперсивность трещин"
|
Флажок "Параметр массообмена"
|
При включенном флажке открывается доступ к заданию массообменного параметра (λm или αm). При этом часть полей, которые определяют массообменный параметр блокируются. Опция доступна только для трещиновато-пористых сред
|
|
Поле "m, м"
|
Мощность водоносного пласта
|
Поле "rw, м"
|
Радиус фильтра опытной скважины
|
Поле "r, м"
|
Расстояние от наблюдательной до опытной скважины
|
|
Флажок "Процессы"
|
Открывает доступ к расчету концентрации с учетом распада и сорбции. При включенном флажке ширина окна увеличивается и открывается доступ к рамке "Процессы" и заданию сорбционных параметров для трещин и блоков
|
Флажок "Распад в скважине"
|
При выключенном флажке распадом в скважине пренебрегают. При этом распад в пласте учитывается. Опция доступна при включенном флажке "Процессы"
|
Поле "λ, 1/сут"
|
Константа распада в растворе и на породе. При наведении курсора на поле появляется подсказка со значением периода полураспада в сутках и годах: T(1/2) = ln(2) / λ
Поле доступно при включенном флажке "Процессы", а также флажке "Распад" или "Распад в скважине"
|
Кнопка "v"
|
Пересчет периода полураспада (в сутках) в константу распада (в 1/сут): λ = ln(2) / T(1/2)
Введите период полураспада в поле "λ" и нажмите кнопку "v". При одновременном нажатии кнопки и клавиши SHIFT – пересчет периода полураспада (в годах) в константу распада (в 1/сут)
|
Рамка "Процессы"
|
Включение распада и/или сорбции в расчет концентрации
|
Флажок "Распад"
|
Учет распада в водоносном пласте. Опция блокируется при включенном флажке "Распад в скважине". В этом случае распад в пласте также учитывается
|
Флажок "Сорбция в трещинах"
|
Учет сорбции в трещинах. При включенном флажке открывается доступ к рамке "Трещины"
|
Флажок "Сорбция в блоках"
|
Учет сорбции в блоках. При включенном флажке открывается доступ к рамке "Блоки"
|
Флажок "Дисперсивность трещин"
|
Учет продольной дисперсии в трещинах. При выключенном флажке поле "δLf, м" недоступно
|
Флажок "Стационар"
|
Решение стационарной задачи. Поле доступно при выключенных флажке "Дисперсивность трещин". При включенном флажке недоступны поле "t" и кнопка построения графика "С"
|
Рамка "Трещины"
|
Задание сорбционных параметров для трещин
Рамка доступна при включенном флажке "Сорбция в трещинах"
|
Поле "Ka, м"
|
Коэффициент сорбционного распределения на поверхности трещин
|
Поле "Rf, --"
|
Информационное поле. Фактор задержки для трещин
|
Рамка "Блоки"
|
Задание сорбционных параметров для блоков
Рамка доступна при включенном флажке "Сорбция в блоках"
|
Поле "Kd, см^3/г"
|
Коэффициент сорбционного распределения для сорбции в блоках
|
Поле "ρ, г/см^3"
|
Плотность блоков в сухом состоянии
|
Поле "Rb, --"
|
Информационное поле. Фактор задержки для блоков
|
|
Рассматривается однородный напорный водоносный пласт.
 
Окно расчета концентрации в наблюдательной скважине, расположенной в напорном пласте. Первый рисунок – нагнетание нейтрального компонента; второй рисунок – учет распада и сорбции в расчетах концентрации
1. Концентрация в наблюдательной скважине с учетом дисперсии (решение задачи в изображениях):
2. Поршневое вытеснение. Концентрация в наблюдательной скважине:
где rt – расстояние, на которое распространяется загрязнение за время t:
Время, за которое распространяется загрязнение на расстояние r:
3. Концентрация в наблюдательной скважине с учетом дисперсии, распада и сорбции (решение задачи в изображениях):
С распадом на скважине
4. Концентрация в наблюдательной скважине с учетом дисперсии, распада и кинетики линейной неравновесной сорбции (решение задачи в изображениях):
С распадом на скважине
5. Концентрация в наблюдательной скважине: без дисперсии, с учетом распада и кинетики линейной неравновесной сорбции
5.1. Решение задачи в изображениях:
С распадом на скважине
5.2. Решение функции-оригинала:
С распадом на скважине
6. Концентрация в наблюдательной скважине: без дисперсии, с учетом распада и линейной равновесной сорбции
С распадом на скважине
Пояснительная таблица
Поле "Q, м^3/сут"
|
Постоянный расход нагнетания в опытную скважину
|
Поле "t, сут"
|
Время от момента начала нагнетания жидкости.
Для поршневого вытеснения (без распада и сорбции): при наведении курсора мыши на поле появляется подсказка с расстоянием rt, на которое распространяется загрязнение за время, указанное в поле
|
Поле "Cw"
|
Концентрация нагнетаемой в пласт жидкости
|
Поле "C"
|
Информационное поле для отображения результата вычисления концентрации в наблюдательной скважине
|
Поле "n, –"
|
Пористость пласта
|
Поле "δL, м"
|
Продольная дисперсивность
|
Поле "α, 1/сут"
|
Коэффициент скорости кинетики сорбции. Поле доступно при включенном флажке "Сорбция" и при выборе линейной неравновесной сорбции
|
Поле "m, м"
|
Мощность пласта
|
Поле "rw, м"
|
Радиус фильтра опытной скважины
|
Поле "r, м"
|
Расстояние от наблюдательной до опытной скважины.
Для поршневого вытеснения (без распада и сорбции): при наведении курсора мыши на поле появляется подсказка со временем tr, за которое распространяется загрязнение на расстояние, указанное в поле
|
Флажок "Процессы"
|
Открывает доступ к расчету концентрации с учетом распада и сорбции. При включенном флажке ширина окна увеличивается и открывается доступ к рамке "Процессы" и заданию сорбционных параметров
|
Флажок "Поршневое вытеснение"
|
Рассматривается поршневое вытеснение (дисперсия = 0) в однородном напорном водоносном пласте. Опция доступна при выключенном флажке "Процессы"
|
Флажок "Распад в скважине"
|
При выключенном флажке распадом в скважине пренебрегают. При этом распад в пласте учитывается. Опция доступна при включенном флажке "Процессы"
|
Поле "λ, 1/сут"
|
Константа распада в растворе и на породе. При наведении курсора на поле появляется подсказка со значением периода полураспада в сутках и годах: T(1/2) = ln(2) / λ
Поле доступно при включенном флажке "Процессы", а также флажке "Распад" или "Распад в скважине"
|
Кнопка "v"
|
Пересчет периода полураспада (в сутках) в константу распада (в 1/сут): λ = ln(2) / T(1/2)
Введите период полураспада в поле "λ" и нажмите кнопку "v". При одновременном нажатии кнопки и клавиши SHIFT – пересчет периода полураспада (в годах) в константу распада (в 1/сут)
|
Рамка "Процессы"
|
Включение распада и/или сорбции в расчет концентрации
|
Флажок "Распад"
|
Учет распада в водоносном пласте. Опция блокируется при включенном флажке "Распад в скважине". В этом случае распад в пласте также учитывается
|
Флажок "Сорбция"
|
Учет сорбции. При включенном флажке открывается доступ к рамке с сорбционными параметрами и выбору типа сорбции (см. ниже)
|
Опция "Линейная равновесная"
|
Учитывается линейная равновесная сорбция. Опция доступна при включенном флажке "Сорбция"
|
Опция "Линейная неравновесная"
|
Учитывается кинетика сорбции. Опция доступна при включенном флажке "Сорбция"
|
Флажок "Дисперсия"
|
Учитывать дисперсию при переносе вещества
|
Флажок "Решение в изображениях"
|
Появление флажка означает, что задачу можно решить, либо численно в изображениях, либо аналитически
|
Поле "Kd, см^3/г"
|
Коэффициент сорбционного распределения. Поле доступно при включенном флажке "Сорбция"
|
Поле "ρ, г/см^3"
|
Плотность породы в сухом состоянии. Поле доступно при включенном флажке "Сорбция"
|
Поле "R, --"
|
Информационное поле. Фактор задержки. Рассчитывается по формуле. Поле доступно при включенном флажке "Сорбция"
|
|
Мгновенное загрязнение опытной скважины в однородном напорном водоносном пласте.
Окно расчета концентрации в наблюдательной скважине, расположенной в напорном пласте. Импульсный источник концентрации
Концентрация в наблюдательной скважине:
Пояснительная таблица
Поле "Q, м^3/сут"
|
Постоянный расход нагнетания в опытную скважину
|
Поле "t, сут"
|
Время от момента начала нагнетания жидкости
|
Поле "M, кг"
|
Масса вещества в опытной скважине в начальный момент времени
|
Поле "C, кг/м^3"
|
Информационное поле для отображения результата вычисления концентрации в наблюдательной скважине. При наведении курсора мыши на поле появляется подсказка с пересчетом концентрации из кг/м^3 в мг/л
|
Поле "n, –"
|
Пористость пласта
|
Поле "δL, м"
|
Продольная дисперсивность
|
Поле "m, м"
|
Мощность пласта
|
Поле "rw, м"
|
Радиус фильтра опытной скважины
|
Поле "r, м"
|
Расстояние от наблюдательной до опытной скважины
|
|
Литература
Румынин В.Г. Геомиграционные модели в гидрогеологии. СПб.: Недра, 2011.
Rumynin V.G. Subsurface solute transport models and case histories. With applications to radionuclide migration. Springer, 2011.
Chen C.-S. Solutions for radionuclide transport from an injection well into a single fracture in a porous formation // Water Resources Research. 1986. Vol. 22, N 4. P. 508–518.
|
