Большая техническая энциклопедия
2 7
A V W
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ВА ВВ ВЕ ВЗ ВИ ВК ВЛ ВН ВО ВП ВР ВС ВТ ВУ ВХ ВЫ ВЯ

Водовмещающая порода

 
Водовмещающие породы на равнинной местности ( суглинки, реже супеси) отличаются очень слабой водообильностью, коэффициент фильтрации пород от 0 01 до 0 1 м / сут.
Водовмещающие породы повсеместно содержат напорные воды ( рис. 7.5), пьезометрические уровни которых на отдельных участках устанавливаются выше поверхности земли. Характер пьезометрической поверхности показывает, что движение подземных флюидов направлено от периферии, где расположены региональные области питания, к центральным районам бассейна. Удельные дебиты закономерно меняются - по площади от 1 л / сек и более по периферии бассейна до 1 10 4 - 5 - 10 5 л / сек в районе широтного течения Оби. В центральных районах повсеместно появляются аномальные значения минерализации.
Водовмещающие породы представлены трещиноватыми известняками различной флюидообильности. В целом ряде случаев при опробовании скважин водопритоков не получено. Нередко сухие скважины расположены в непосредственной близости от продуктивных, давших нефть, воду или газ. Наибольшей флюидообильностью обладают скважины, расположенные в размытых сводовых частях антиклинальных складок. Уменьшение флюидообильности наблюдается к крыльям складок. Подземные флюиды пермско-триасовых отложений вскрыты на площадях: Величаевская, Зимняя Ставка, Восточная, Русский Хутор Северный, Русский Хутор Центральный.
Водовмещающие породы характеризуются большой фильтрационной и емкостной неоднородностью. В терригенных водоносных комплексах от средневерхнеюрского до верхнепермского пористость песчаников изменяется от 4 - 10 до 30 - 35 %, проницаемость от ( 0 5 - 3) - 10 - 15 до ( 400 - 900) - 10 - 15 м2 и даже 4100 - 10 - 15 м2, а водопритоки в скважины обычно составляют 100 - 200 м3 / сут, достигая 2500 м3 / сут. Но и здесь нередко имеются пласты и толщи с высокими коллекторскими свойствами. Водопритоки в скважины колеблются от 1 - 5 до 200 - 300 м3 / сут, а порой до 1000 - 1500 м3 / сут.
Схематический гидрогеологический разрез водозаборного участка в районе г. Томска. Водовмещающие породы характеризуются весьма неоднородными фильтрационными свойствами, к тому же каких-либо закономерностей в распределении фильтрационных свойств в плане и разрезе не выявлено.
Схема районов работ ВСЕГИНГЕО по изучению органических веществ в подземных водах территории СССР. Водовмещающими породами в большинстве районов являются осадочные ( песчано-глинистые и карбонатные отложения), реже интрузивные и вулканогенные.
Эффективная мощность водовмещающих пород ( первые десятки метров) невелика, наблюдается быстрое затухание трещиноватости с глубиной, что определяет небольшие величины допустимых понижений уровня и необходимость выявления закономерностей изменчивости фильтрационных свойств в разрезе.
Изменчивость состава водовмещающих пород горизонта в разрезе и по простиранию обусловливает их неравномерную обводненность. Коэффициенты фильтрации варьируют от десятых долей метра в сутки в супесях и глинистых песках до 10 - 30 в крупнозернистых песках и 50 - 200 м / сут в галечниках. Дебиты скважин колеблются от 0 1 до 100 л / с, удельные дебиты - от 0 01 до 20 л / с. В целом преобладают водообильные породы, причем наиболее водоносны плиоцен-четвертичные отложения внизу разреза. Степень агрессивности вод различная. Наиболее агрессивными являются воды на поймах, где происходит быстрый водообмен с атмосферой, обусловливающий очень низкую минерализацию подземных вод. Для этих вод характерно наличие выщелачивающих, общекислотных и углекислотных агрессивных свойств. В пределах надпойменных террас и междуречий воды являются агрессивными лишь в 50 % случаев, причем при минерализации более 150 - 180 мг / л выщелачивающая агрессивность, как правило, не проявляется.
Схемы конструкций скважин при ударно-канатном бурении. В неустойчивых водовмещающих породах в конструкции скважины предусматривается фильтровая водоприемная часть. Чаще всего фильтр устанавливается впотай ( рис. 11.1, г, д), так как в случае выхода из строя его можно поднять и заменить. Кроме того, потайное расположение фильтра позволяет использовать эксплуатационную колонну большого диаметра, в которой можно разместить насос повышенной подачи. Замена такого фильтра практически исключается.
В верхнепротерозойском этаже водовмещающие породы представлены пористыми, трещиноватыми, часто выщелоченными и кавернозными известняками, доломитами, гипсами.
Однако в большинстве случаев различие генетических типов водовмещающих пород ( тип среды) определяет существенно различный характер и масштабы фильтрационной неоднородности сред этих подтипов.
При резкой фильтрационной неоднородности разреза ( изменение проницаемости водовмещающих пород в плане в пределах одного-двух порядков и аналогичных изменениях фильтрационных свойств разделяющих толщ) различия величин подземного стока на расстояниях в несколько километров могут достигать одного порядка и более. Результаты расчетов показывают, что для однотипных в гидрогеологическом отношении районов ( мощность зоны интенсивного водообмена, строение разреза, типы геофильтрационных сред) участки с различным типом строения зоны аэрации характеризуются существенно различными средними значениями модуля подземного стока и доверительными интервалами его изменения. Однако в большинстве случаев такие различия выражены относительно слабо. Можно только предполагать, что распределение величин модуля ( ин-фильтрационного питания) на площади такого расчетного блока или балансового участка будет связано прежде всего с воздействием именно этого фактора.

Наличие близкой области пи-тан ля и гравелистый состав водовмещающих пород четвертичного возраста благоприятствуют накоплению большого количества пресных ( до I т / л) подземных вод, гидрокарбонатного кальциевого состава. В палеогеновых отложениях воды движутся от гор Каратау к Бетпак-Дале. При встрече потоков и на выходах палеозоя происходит выклини вание подземных вод в виде родников с образованием соров и солончаков. Разгрузка происходит также в Сырдарьинский бассейн, благоприятные условия питания и разгрузки способствуют формированию здесь слабосолоноватых и пресных вод сульфатно-хлоридного натриевого и хло-ридного натриевого составов. Ввиду того что меловые отложения по-гружелы на значительную, глубину, воды их более минерализованы.
В области I вследствие расчлененности рельефа, неглубокого залегания водовмещающих пород, наличия речной сети, зон питания различного порядка ( региональных и местных), малой мощности перекрываю-щих слабопроницаемых пород и их опесчанивания подземный сток тес-но связан с поверхностными факторами и испытывает резкие изменения в пространстве.
Схематический гидрогеологический разрез водозаборного участка в районе г. Томска. В связи с наличием разломов барьерного типа строение массива водовмещающих пород носит блоковый характер, причем расположение разломов, а следовательно, и положение границ всех блоков по данным геофизических и буровых раб т определить практически невозможно.
Поэтому раскрытие закономерностей условий залегания и изменчивости фильтрационных свойств водовмещающих пород в первом случае базируется на структурно-тектоническом анализе, во втором - на палеогеографическом и литолого-фациальном.
Месторождения подтипа А характеризуются резко неравномерной трещиноватостью и закарстованностью водовмещающих пород.
Локальные особенности распределения подземного стока часто обусловлены изменениями величин водопроводимости водовмещающих пород или изменениями в проницаемости пород зоны аэрации. Меркис отмечается повышение модуля подземного стока до 6 л / с-км 2, связанное с хорошими условиями инфильтрациошюго питания грунтовых вод и интенсивным дренированием здесь мощной толщи флювиогляциалышх песков. Общее понижение модулей с севера на юг территории Белоруссии, определяемое уменьшением количества атмосферных осадков, в то же время связано со сменой хорошо проницаемых песчаных покровных отложений в северной части на супесчаные и суглинистые отложения, развитые в южной части этой территории.
Следует также предположить, что при перекрытии фильтром слоистой толщи водовмещающих пород наибольшее количество осадков будет отлагаться в породах большей крупности и, следовательно, наибольшей водопроводимости. Таким образом, фильтры необходимо устанавливать в скважины, в которых после извлечения старых фильтров грунт разрушен, разрыхлен и удален в пределах предполагаемой установки фильтра.
Водообильность отложений самая разнообразная и зависит от мощности и состава водовмещающих пород. Воды ультрапресные и пресные с минерализацией 0 02 - 0 5 г / л; состав их гндрокарбонатный кальциевый. Обладают выщелачивающей, реже общекислотной агрессивностью по отношению к бетону.
Водоносность пород зависит в основном от состава и условий залегания водовмещающих пород, их тектонической нарушенно-ети, промороженности и дренированности отдельных структур. Водоносные комплексы и водоносные зоны Забайкалья имеют часто мозаичное распространение по площади в связи со сложным геолого-тектоническим строением, сильнорасчлененным рельефом и неоднородным промерзанием.
Одновременно с повышением концентрации солей в подземных водах отмечается засоление водовмещающих пород в зоне аэрации. Происходит широко известное в Забайкалье образование солонцов и солончаков.
Это значит, что любая нефтяная залежь с ограничивающими ее водовмещающими породами является единой гидродинамической системой, в пределах которой нарушение равновесия в одной точке обязательно отразится на всей системе.
Встречаются водозаборы, расположенные в областях питания напорных вод, где водовмещающие породы не имеют непосредственного выхода на поверхность и перекрыты толщей четвертичных или каких-либо других коренных отложений, содержащих грунтовые или межпластовые безнапорные воды. Питание напорных вод в этих условиях осуществляется главным образом за счет перетекания подземных вод из вышележащих грунтовых вод. Эксплуатация подземных вод при небольшом водоотборе в таких условиях приводит нередко к стабилизации уровней, обеспечиваемой перетеканием из вышележащих грунтовых вод. Однако увеличение размеров водоотбора приводит к нарушению равновесия.
Фильтрационная неоднородность сред этого типа определяется главным образом изменением гранулометрического состава водовмещающих пород и степенью их уплотнения.
Анализ полученных материалов позволяет предложить в качестве классификационного показателя степени однородности водовмещающих пород величину среднеквадратичного отклонения логарифма водопроводимости ( а ет) - Несмотря на то, что общий диапазон изменения среднеквадратичного отклонения достаточно велик ( от 0 05 до 1 3), пределы изменения cr gT для отдельных литологи-ческих разностей значительно сужаются.

Нижняя зона, пластовые давления в которой создаются в результате упругой релаксации водовмещающих пород и напряжениями тектонического генезиса, отличается пульсационным механизмом движения флюидов, обусловленным неравномерными тектоническими напряжениями осадочных толщ. От вышележащих эта зона отделяется обычно выдержан -; ным водоупором. В областях альпийской складчатости она залегает непосредственно под верхней зоной.
Радий и радон образуются в подземных условиях и переходят в воду из водовмещающих пород посредством выщелачивания и эма - Иирования соответственно.
По особенностям гидрогеологических условий, определяемых характером геологического строения, литолого-фациальным своеобразием водовмещающих пород, глубиной их залегания, температурой, пластовым давлением, в вертикальном разрезе указанных структурных этажей выделяются три гидродинамические зоны: верхняя - активного водообмена, средняя - замедленного водообмена, нижняя - весьма замедленного водообмена.
Концентрация кислорода-18 в глубоких подземных водах изменяется в результате изотопного обмена с водовмещающими породами. Это изменение зависит от следующих причин: изотопного состава водо-вмещающих пород и контактирующих с ними вод; температуры взаимодействия; степени равновесия между водой и породой.
Размеры линзы в плане зависят от величины питания, мощности и фильтрационных свойств водовмещающих пород, величины испарения, соотношения минерализации пресных и соленых вод. Обычно ширина полосы пресных вод составляет 0 5 - 2 км.
Изотопный состав - объективное свойство природных вод, содержащихся в них веществ и водовмещающих пород, и уже только поэтому он должен быть объектом постоянного и пристального внимания гидрогеологов, инженеров-геологов, геофизиков, геохимиков.
Мощность развития открытого типа режима в целом зависит главным образом от литологического состава водовмещающих пород, глубины эрозионного вреза, геоструктурпых и гидрогеодинамических условий, определяющих в итоге скорость фильтрации подземных вод. В платформенных условиях, например в Днепровско-Донецкой впадине, в тонкозернистых песках уже на глубине 12 5 м в течение года температурные амплитуды отмечаются обычно меньше 0 1 - 0 2 С, тогда как в гравийно-галечниковых отложениях конусов выноса на той же глубине и такие же амплитуды ( и даже больше) могут отмечаться в течение суток.
Гидрохимическая обстановка схематизируется выделением в пределах области фильтрации, охарактеризованной значениями активной пористости водовмещающих пород, границ некондиционных вод или вод с различной минерализацией и компонентным составом. Выделяются участки с различной минерализацией или другими компонентами, лимитирующими качество подземных вод с заданными средними значениями их концентраций. Другими словами, геофильтрационная модель дополняется характеристиками качества подземных вод, характеризующими начальные условия распределения концентраций.
Как правило, исходным материалом для образования и накопления железа в природных водах являются водовмещающие породы и породы, с которыми вода контактирует в процессе своей миграции. К их числу прежде всего относятся песчано-гравийные и глинистые материалы, содержащие большое количество железистых соединений.
Многообразие условий формирования терригенных осадочных формаций определяет существенно различные характер и масштабы фильтрационной неоднородности водовмещающих пород, однако с некоторой долей условности все среды этого типа могут быть сведены к двум основным разновидностям с резко различными закономерностями распределения фильтрационных свойств.
На месторождениях подтипа IV-A, когда основным источником формирования ЭЗПВ являются емкостные запасы, а водовмещающие породы представлены интенсивно закарстованными и трещиноватыми породами с высокой водопроводимостью ( замкнутые структуры с трещинно-карстовыми карбонатными коллекторами), эксплуатация подземных вод будет происходить при нестационарном режиме.
Необходимое количество точек, опробованных в схеме водозаборного сооружения, должно определяться только степенью неоднородности водовмещающих пород на участке водозабора, а не группой сложности месторождения.
Данные об изотопном составе растворенного в подземных водах урана можно использовать для суждения о типах водовмещающих пород. Как видно, из приведенных данных, несмотря на некоторое перекрытие диапазонов вариаций значений 7 Для подземных вод в различных типах водовмещающих пород, по ним принципиально возможно сделать выводы о петрохимическом составе водовмещающих пород.
Изменение единичных латеральных расходов подземных вод вдоль линий тока апт-сеномаиского водоносного комплекса. Но вместе с тем характер изменения расходов подземных вод существенно зависит и от глубины залегания водовмещающих пород.

Опытные откачки вблизи границы солепых вод целесообразно использовать для определения таких параметров, как активная пористость водовмещающих пород. Пусть в процессе такой откачки вследствие подсоса соленых вод возрастает минерализация откачиваемой воды.
В табл. 2 приведена предлагаемая в работе [2] классификация водоносных горизонтов по степени неоднородности фильтрационных свойств водовмещающих пород.
Критериями выделения различных зон являются состав подземных вод, напорный режим, глубина залегания и характеристики водовмещающих пород.
В настоящее время при прогнозах массопереноса используется ряд математических моделей, применяемых при различных схемах строения водовмещающих пород. Для пористых и трещиноватых пород, достаточно однородных по фильтрационным свойствам, обычно применяется модель конвективно-дисперсионного переноса, при которой учитываются фильтрационный ( конвективный) перенос, молекулярная диффузия и продольная дисперсия. В этой модели могут учитываться и физико-химические процессы. Исследования, проводимые советскими и зарубежными учеными, показали, что учет гидродисперсии при проведении прогнозных расчетов необходим только для трещиноватых пород, где размеры переходной зоны могут быть соизмеримы с размерами области переноса.
Основным фактором, определяющим удельные величины разгрузки и их распределение по территории конкретных бассейнов, является состав водовмещающих пород и фильтрационные свойства верхней части разреза, вскрытой современной эрозией.
Зависимость годовой амплитуды, колебаний сухого остатка подземных вод от глубины отбора проб, ( по материалам Северо-Кавказской гидрогеологической станции. Скорость затухания амплитуд минерализации зависит от климатических условий района, степени дренировашюсти грунтовых вод, литоло-гического состава водовмещающих пород и глубин залегания грунтовых вод. Поэтому для изучения процессов формирования химического состава грунтовых вод наблюдения за его изменениями должны производиться по вертикали в пределах всего потока грунтовых вод. Для детального изучения солевого баланса грунтовых вод помимо этого необходимо исследовать содержания солей в зоне аэрации и особенно тщательно в зоне колебаний уровней и капиллярной каймы.
Если относительно растворенных и взвешенных веществ подземные воды приобретают свой облик в основном при взаимодействии воды с водовмещающими породами, многообразие которых безгранично, то концентрация дейтерия в глубоких подземных водах практически не изменяется со времени поверхностной стадии формирования исследуемых вод. Следовательно, если нет процесса смешения с водами иного генезиса, концентрация дейтерия является информатором об условиях формирования воды на поверхности. Поскольку океанические воды значительно тяжелее по дейтерию, чем метеорные воды, имеется возможность отличать воды морского генезиса от близких по составу инфильтрационных вод. Таким образом, можно отличать воды с унаследованным составом ( со времени морского режима на данной территории) от вод, которые приобрели свой состав в результате процессов выщелачивания и растворения водовме-щающих пород.
Теснота связей режима уровней подземных вод со всеми типами циркуляции затухает с глубиной во всех регионах и водовмещающих породах, но тем быстрее, чем хуже фильтрационные свойства пород.
Выполнение этих условий возможно тогда, когда между рассматриваемыми точками нет разрывных нарушений, резкой смены литолого-фациального состава водовмещающих пород, когда масштаб фильтрационной неоднородности значительно больше расстояния между выбранными точками, которые должны располагаться или в пределах одной структуры, или даже ее части.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11