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1、通过流量分布曲线对井下流速仪数据进行分析摘要由流速仪测得的流速图而建立的流量分布曲线，可用于寻找井下含水层或分离含木层含水或不含水地域.以及确定各种深度之间流进井中的木量.在佛罗里达州东北曹的自逃井流速仪测量展现了流量分布曲线的适用性在井的无栾管部分，由深井流速仪记录的流速既反映了不同深度井轻横配面的变化，也反映了在这些深度上流过该井约不同水流量均运动.在井中无管艺分一注深度合理准确的流量测量可通过建立流置分布曲线来确定.这些面线是利用客最大流速，点建立起来若.假定这些最大流速点处于井的最小直径处.在佛罗里达州东北部的建股常附在中新世到近代的粘土、泥灰岩和白云石中，从50。600英尺佛罗里达含

2、水层的顶萄，在佛罗里达含水层的这些井是从6501400英尺深的完全升二洞茬Jacksonville地区附近四个井中进行了流速仪浏量.由流速图建立的流量分布曲线指出了出现在含水层的三个分离含水区域.笫一个含水区域位亍圾面下大约,60。800英尺：笫二个含水区域位于地面下大约900-1200英尺.笫三个含水区域位亍地面大约1280英尺以下.这些含水区域是由相对不渗透的不会水区分隔开蚀.由流量分布曲线绘制的柱状图展示了笫一含水区域出水*在10%35%之间，笫二含水区域多于50%.笫三含水区域大约为2。的水而井仅穿过第三含水区域5070英尺.当无表面流速时,也成遮代测量建立的流量分布曲线表明：在2号和

3、4号井，当井不向地面排水时,内部渗漏每分钟小于70加仓,当井向地面排水时,这些含水域之何一般不会日现渗漏.前言深井流速仪用于测量井中不同深度变的流速.特别适用于佛罗里达州及其它井下禾同深度有着变化产水量的厚石灰岩含水层地区，或者井里有着多于一个含水层的地区.然而，井身穿过的某个含水层或多个分离含水层的位置、厚度及产水量是不能单独用流速仪数据来确定的.为了解释流速仪数据.必须知道井中不同深度的流量.为了从流速仪数据确定井中各深度的流量，就必须知道井在各深度的直径.通常用测井计程仪来测定井在各深度上的直径.然而，有时可能无法得到测井计程仪.这里阐述的估算流速仪测最的方法,可用於确定并所穿过的不渗透

4、区域的相关流量.这方法是由流速仪横向测量所得的流速图绘制流量分布曲线.这些曲线合适的分析解释得依靠有关特定地区地理茂地下水条件的知识程度，联同着判断力及使用设备的经验.流速仪测量安排在Jacksonville附近的几个井内用以确定佛罗里达州东北部自流含水层含水的特性.由于没有测井计程仪，可由流速仪数据建立流量分布曲线来解释流速仪数据.HI、取I、茫铮铮稿澹蛙停取I、取L、精澹澹胧状斡美似曲线来解释佛罗里:d东北部井下流速仪数据.这个分析流速仪数据的方法现已不用，由于缺少测井计程仪，很多有用的流速仪数据尚未得到适当解释或不能解释.此文描述如何绘制流量分布曲线及如何用这些曲线来分析解释Jackso

5、nville地区井下流速仲数据。流速测At如果已知井下不同深度水流情沈、那么一套管电屋软戒层012软地层最小直径.等於钻头直径软地层个含水层或井贯穿的多个分离含水层的含水区域的位置、厚度及水量就可确定.在井内任何深度，水的流率可用公式q=av来计算.在这里q是井中某一深度水的流率值，a是井的横断面积,v是水通过该深度井孔时的平均流速.图1井上流速仪的安放.安装在铝管上的流速仪准备放进佛罗里达东北部的自流井内.使用深井流速仪前确定任一深度流过井的水流平均速度.此流速仪有一个旋桨型转子，垂直安装在园柱型黄铜壳体内.这个装置又安置在一个中空的，长4英尺、直径为3英寸的铝管内，铝管两端开口，可让水流过

6、（图1）.将这个带有双芯电缆的装置放入井中需测定其水速的深度。流过流速仪的水使旋桨旋转.旋桨每转一转或给定的几转，电路导通并计量。水速通常是以流速仪每分钟的转数来记录的。在流速仪转数转换成流速前，流速仪要进行率定.当井管直径为单一尺寸时，通过井管部分的平均水速几乎是恒定的,然而，对于井的无管部分.在其各深度上记录的速度是不同的，这表明或者是井下横截面面积有变化，或者是流过井不同深度的水量有变化。因此在无管部分各深度的流率不能通过流速仪数据来精确确定，除非已知这些深度的井径。弁下流速仪数据不总是准确显示井下的水.流速度.在距离井壁不同距离之处.流速仪会得出稍微不同的读数，并且通常非常小的速度不能

7、准确记录.流量分布曲线在一定水文条件下，井中无管部分水流速度的合理准确估算可通过流量分布曲线来确定.图2展示了由流速曲线建立的流量分布由线.如图所示的水文状态.从井的开孔底部到井管底流进井的水量是逐渐增加的，当井排之时，流进井的所有水通过井身向上流动.图2佛罗里达东北部一典型自流井的示意图及速度曲线建立的流量分布曲线图2的流量分布曲线是通过连接流速曲线上最大速度点A,B,C和D而建立的.如图所示，直径最小处速度最大。直径最小处通常是抗蚀的石灰岩和白云石地层.由于井的最小直径大约是钻井钻头的直径.所以这些区域的直径等于或大于钻头直径。在这些硬区域,用钻头直径算出的流量将等于或小于实际流量.因此在

8、绘制流量分布曲线时，这些假定有同样直径的区域被作为基本要素.因为进入图2所示的井的水量从开孔底到管底是逐渐增加的.流速仪测得的两个高流速之间的低速读数不能用作软石灰岩地层大井径的流速值.许多井并不符合图2所示井的水文条件.例如许多并，进入井身的水量不是从开孔底到管底逐浙增加的，从高压区域到低压区域通过井身的水量会有流失.如果低压区域在高压区域之下，则不导致向下流动的水流.当井不向地面排水时，流速仪测量将显示内部水流的循环，如仔细使用流速仪，能测得井下不同深度垂直方向的流速，流量分布曲线可由这些数据合理地建立起来，从而用于估计许多有内部无规则水流特点的并在无管段的流量流量分布曲线的准确性主要依靠

9、井体中最小直径（最大速度）点的数量及分布.用于绘制分布曲线的最小直径的点越多，则曲线越精确.坚硬的石灰岩和白云石地层可用电君性方法或先进的钻井计程仪来确定.流量分布曲线的准确性可首先通过计程仪测定硬区域，然后利用这些硬区域作基本要素来改善.Jacksonville地区井下流速测量地下水条件佛罗里达州东北部佛罗里达的含水层是由始新世的石灰岩和白云石地层组成的.含水层的顶端距地面大约500600英尺.在Jacksonville地区含水层的准确厚度目前还没探明.然而这个地区最深的井穿过1500多英尺.含水的始新世石灰岩层，还没有达到史古老的岩层.电子测程仪和钻井资料表明这个地区含水层有硬的.密集和结

10、晶的白云石和石灰岩地层,这些地层同较软石灰岩地层相比具有较小可濯透性及较小的水量.在含水层中这些硬的.相对不易渗透的地层也限制了水的垂直运动.在佛罗里达含水层中的水被中新世到近代表层覆盖的粘土、灰泥和白云石层的压力所包虱自流含水层补给到佐治亚洲东南和佛罗里达州中北部的Jacksonville北部和西部，在这地区始新世石灰岩或露出，或水文上与地水层或地表水体相连.在Jacksonville地区的自流井通常安装有500-600英尺的井管,通过包围地带伸到佛罗里达含水层的顶部.多数并再用适合通过最小井管的最大钻头下钻150800英尺，在含水层的井体部分无套管.在佛罗里达州东北的一典型自流井（图2）其

11、井的无管部分的直径是娈化的.在软的、多孔石灰岩地层的井径通常考虑比钻头直径大不少.因为这软岩石在钻井过程中要滑坍脱落.然而硬的.结晶的白云石和石灰岩地层坚固难钻、故这些硬地带的井径大约等于钻头直径.通常在佛罗里达东北地区.钻的并越深,出水量就越大,另外.在含水层较低部分的水比在含水层上部的水有较大压力.因此.水从含水层多孔地带通过开洞流入井中.在井中从具有较高自流压力的含水层的较低部分向上流动.以前在这个何题的研究中，含水层中含水区域的准确位置、含水层的厚度，及在任何深度的水量是不知道的.图3在JacksonviUeife区试验井的地点流速仪测量在JacksonviJJc地区（图3）有四个自流

12、井安排有流速仪测量.当井水流动时，在1号和3号井进行了一次流速仪测量，在2号井进行了三次测量，封井时测量一次；当井中水以两种不同流率流动时,各测量一次.在4号井安推二次流速仪测量、当井中水流动时一次，封井时一次.图4和图5展示了这些测量所得的数据.对流速仪进行标定以获得流速仪每分钟样数对流量【每分钟加仑数）的关系.在各处井的测量彼，坏定流速仪以确保流速仪标准没有改变.020建12D01200中漠速仪匐分触转敷I?100步20013004D02与井U*分布曲虬S<”排*.615加仑）航层8力坦Li惑分m转收4060801001201Q.如峋若AL外60'8Q4CO硬地层软如产漠量分

13、布（而如仑）-迎卯法£芨品而0?0406089M160图4在L号、2号井由流速仪测量建立的速度曲线和流量分布曲线在试验的每个井处，流速仪由下列方法标定：L在2号和4号井,当流速仪悬挂在固定深度、已知直径的管段中时，井的出水量是变化的.在每个井中，对流速仪每分钟的转数及.相应的不同出水率进行点图标定.2.在1号和3号井.排水保持稳定.流速仪悬挂在每个井中两个不同直径的套管中，依据两个不同直径管计算而得的水速及流速仪每分钟转数进行点图标定.根据这些图（图4和图5）,可得出流速仪每分钟转数与排水的关系.另外，通过流速仪的标定可以看出以上关系是基本线性的，因为这些绘制的关系线是通过观察点及坐

14、标原点的直线.0承010203o0060河68O?»«芒201X说诲恨饲女针转敷-二。2o4°苫o>0m，号井&，内流曲H好布曲貌（Afflf水360坝仑）4050)60.7o80如0七3010（地园椅食福西茹户°4。50做）70'B0珈立6“署探痢加意）图5在3号、4号井由流速仪测景建立的速度曲线和流分布曲线34Y结果及讨论由Jacksonville地区井下流速曲线建立了如图4,图5所示的流量分布曲线.利用该区域已知的地质数据.尽可能准确地绘制了这些曲线.通过测井仪、掘井器及地质横截面来测定许多硬的白云石和结晶石灰岩地层的方位在绘

15、制这些曲线时作为基本要素.在每个井中，套管底部放至到佛罗里达含水层顶部的硬白云石地层.在这极硬地层的井径可认为是井的最小直径，可用作绘制流量分布曲线的要素.通常通过这地域的水速大于通过套管的水速.因为套管的直径稍大于硬地带的井径.并且，通过无管井洞的流阻趋向于使得在井孔中心观察到的流速要大于在井管中观察到的流速（且1号井速度曲线、图4）.在这硬地带下直到海平面以下大约750英尺，通常无坚硬白云石或石灰岩地层.海平面下750-850英尺、有割面扩大，硬的、白云石地层，通常被作为绘制流量分布曲线的要素.850英尺深以下,在含水层中存在许多不连续的硬地域，可，用作在绘制流量分布曲线时井中的标记.图4

16、,图5流量分布曲线的对照可看出它们是相似的.从含水层顶部到地面下1400英尺至少有三个分贾产水区域通过井孔出水.第一产水区域从地面下大约600英尺处的含水层顶部延伸到地面以下800英尺处.第二产水区域在地面下大约900英尺120。英尺.第三产水区域在地面下大约128。英尺以下.流量分布曲线也表明产水区域至少被二个相对不渗透地层分离，此地层几乎没有水流进井里.在这四个井中由大约100-180英尺厚的相对不*透地层把第一产水区域与第二产水区域分嘉开，相对不渗透地层的顶部在地面下大约8001000英尺.在1.2,3,4号井里，由大约100英尺相对不渗透地层把第二产水区域与第三产水区域分离开，其地层顶

17、部在地面大约1200英尺1300英尺.每个井的面高程大致相同.然而，流量分布曲线表明：软的、含水石灰岩地层及硬的，相对不渗透石灰岩、白云石地层在各井的含水层中并不处于招等深度或占有同样厚度.在开洞底部与套管底部之间流入每个井中水的总百分比是100%,在套管以下每一百英尺之间流进井的水量所占比例可由流量分布曲线（图4和图5）来确定。由这些曲线可得出.套管下每一百英尺之间流量的百分比，在每段之间流量百分比增加是每百英尺之间流人井的:水量。由流量分布曲线绘制的柱状图表（图6）显示衰言下每段流进井内水的百分比。2号井100010001号井H童岫加仑660813深量615KI仑抽水I5GG如仑o1200

18、图6柱状图表为1,2,3、4号井套管下流量的百分比这柱状图表表明那个区域产生大部分的水小于1035%水量是来之第一产水区域。CE接第58页）图3类似地给出三个收集器水底源速的水力效率,用H和NH收集器做了两种流速实验.NH收集器效率0.94到0.97,H吹集器相应效率是0.94和0.96.Helley-Smith采洋器在平均底流效率1.43、在4种流速下做了试验.其Eh值范围为1.331.54在流速范围为77cm/$l33cm/$时.平均这个区域是从套管的底部到地面下大约800英尺的地段。含水层最大产水区琼在地而下大约900120。英乓、其水量-应于每卜弃豹50%,柱状氐心.追在2号和4岭茄，工技S0英尺以下穿透？、'二产水区蛟5»-W英尺地段，流进井，勺艮屹共上艰加20%流量来