Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод (стр. 18 )

Опытные откачки проводят на стадии предварительной и де­тальной разведки, их подразделяют на одиночные, кустовые и групповые. Задачей опытных откачек являются определение рас­четных гидрогеологических параметров и выявление закономер­ностей их изменения в пространстве, определение зависимости между дебитом скважин и понижением уровня воды, изучение химического и газового состава промышленных вод, температуры, их изменения в зависимости от водоотбора, изучение агрессивных свойств вод и рассолов и процессов солеотложения. Режим и продолжительность опытных откачек, число понижений опреде­ляются целевым назначением, стадией разведки, характером водо­носного горизонта и сложностью гидрогеологических условий месторождения.

Длительность опытных откачек определяется на основании данных о горизонтах, полученных с помощью пробных откачек. В процессе работ ее можно корректировать в зависимости от характера изменения гидродинамических и физико-химических показателей, учитывая, что во многих случаях полная стабилиза­ция гидродинамического режима недостижима. Это касается прежде всего пластовых месторождений платформенных областей, для которых характерно также постоянство химического состава и минерализации воды в пределах горизонта на большой площади. Длительность опытных откачек здесь минимальная. Более длитель­ные откачки с несколькими ступенями проводятся при наличии предпосылок зависимости качества воды от дебита. В этом слу­чае должна быть выявлена связь качества воды с интенсивностью водоотбора, с тем чтобы учесть это при проектировании опытно-эксплуатационного выпуска. Кроме того, по результатам опытной откачки определяют оптимальный эксплуатационный дебит сква­жин с учетом их пескования, пульсирующего режима и явления термогазлифта, солеотложения и др.

Опытные кустовые откачки проводят с целью определения гидрогеологических параметров, степени подвижности гидрохими­ческих и геотермических границ, определения срезок уровня при оценке запасов гидравлическим методом.

Методика опытных кустовых откачек определяется в зависи­мости от основной задачи и гидрогеологических особенностей. Исходя из задачи определения гидрогеологических параметров, наблюдательные скважины должны располагаться в зоне квази­стационарного режима, а величина понижения уровня на конец откачки в наблюдательной скважине должна значительно пре­вышать точность замера уровня. Число наблюдательных скважин в значительной степени определяется глубиной залегания водонос­ного горизонта. По экономическим соображениям на месторож­дениях глубоких подземных вод наблюдательные скважины бурят в минимальном количестве и в то же время максимально исполь­зуют все пробуренные ранее скважины различного назначения. Это необходимо иметь в виду при завершении исследований сква­жин на любой стадии поисково-разведочных работ, предусматри­вая их консервацию до следующей стадии, а не ликвидацию, что часто имеет место.

При определении расстояния между наблюдательными и опыт­ными скважинами, а также продолжительности откачки необхо­димо стремиться к оптимальному варианту, когда с помощью кустовой откачки будет решено максимальное число задач в рас­чете на то, чтобы продолжительность откачки не превышала 20 — 30 сут.

В некоторых случаях для создания необходимой степени воз­мущения пласта, определения эксплуатационных возможностей месторождения (участка) опытные откачки проводят из группы скважин.

Опытно-эксплуатационные откачки (выпуски) проводят на ста­дии детальной разведки подавляющего большинства месторожде­ний минеральных вод, а на месторождениях промышленных вод — при весьма сложных гидрогеологических условиях. Основная за­дача их заключается в выявлении закономерностей изменения уровня (реже дебита) и качества промышленных вод, чаще всего при заданной величине водоотбора.

При разведке промышленных вод, приуроченных к многопла­стовым водонапорным системам, возникает вопрос оценки возмо­жностей совместной эксплуатации нескольких водоносных плас-Чов с различными фильтрационными свойствами, напорами и ка­чеством воды. Это связано с тем, что при работе скважины, вскрывающей несколько таких горизонтов, происходит переток по стволу скважины довольно длительное время, хотя перераспре­деление напоров в ней практически мгновенное. Специальными исследованиями (например, на месторождениях Западной Тур­кмении) установлено, что прогнозирование понижений возможно с помощью существующих решений, не учитывающих перетока по стволу скважины; в то же время при прогнозировании качества - воды игнорирование перетока может привести к существенным ошибкам.

В настоящее время существуют аналитические решения для такого прогноза в основном для двухслойной системы, пока не нашедшие применения на практике. Поэтому на данном этапе Наиболее целесообразный, а для многослойной системы единст-венно возможный путь решения вопроса о совместной эксплуата­ции таких горизонтов — это опытно-эксплуатационная откачка (выпуск) при условиях, близких к эксплуатационным.

— Методика опытно-эксплуатационной откачки обосновывается с помощью анализа результатов всех проведенных на предыдущих стадиях работ. Несколько режимов водоотбора целесообразны в том случае, когда имеются предпосылки (или данные): 1) огра­ниченности естественных ресурсов подземных вод горизонта и соответственно возможности их оценки по результатам такой от­качки; 2) зависимости качества вод от интенсивности водоотбора. При этом следует учитывать реальную возможность установления опытным путем закономерностей изменения качества подземных вод.

Продолжительность опытно-эксплуатационных откачек (выпусков) определяется их задачами и сложностью гидрогеологических и гидрохимических условий месторождения. Для выявления условий совместной эксплуатации многопластовых водоносных комплексов длительность их зависит от соотношения напоров, водопроводимости и дебита скважины, определяющих скорость перетоков по стволу, которую ориентировочно можно рассчитать по данным раздельного опробования пластов. Эмпирическим показателем является достижение усредненного химического состава воды и стабилизация его.

Правильность с методических позиций проведения всех видов опытно-фильтрационных работ и их интерпретации существенно зависит от своевременности и тщательности обработки получен­ных данных. Все результаты уже в процессе опыта нужно под­вергать графической обработке: строить графики изменения во времени уровней (или понижений), дебита воды, газа, темпера­туры, содержания характерных компонентов, что позволяет судить о степени стабилизации режима откачки, зависимости различных показателей друг от друга, сезонных и других внешних факторах. Соответственно при необходимости может быть откорректирована дальнейшая методика проведения опыта. Кроме того, строят гид­рогеологические профили и карты, на которых отражают резуль­таты наблюдений за развивающейся депрессией и продвижением гидрохимических контуров в плане и разрезе.

Исследования химического состава и физических свойств под­земных вод обязательны при поисках и разведке, поскольку хими­ческие и физические характеристики прежде всего определяют принадлежность их к соответствующему типу промышленных вод. Основными задачами гидрохимических исследований являются: 1) оценка качества подземных вод с точки зрения использова­ния их в качестве промышленных; 2) получение гидрохимических данных, необходимых для выявления источников и механизмов формирования подземных вод, прогноза их качества при эксплуа­тации, в том числе с учетом обратной закачки отработанных вод. Тем самым определяется необходимость таких исследований, ко­торые обеспечат надежную информацию о закономерностях изме­нения качества подземных вод по площади и в разрезе. При этом помимо основного состава существенное внимание уделяется сос­таву свободных и растворенных газов, а также содержанию спе­цифических компонентов.

В зависимости от конкретной задачи химические анализы воды по степени детальности (типу определяемых компонентов) и точности подразделяются на оперативные (отдельные свойства или характерные компоненты), краткие (в том числе полевые), сокращенные и полные. Промышленные воды кроме обычных под­вергаются специальным технологическим исследованиям, на осно­вании которых оценивают возможность извлечения из них полез­ных компонентов и допустимые нижние пределы концентраций этих компонентов.

Изучение режима подземных вод исследуемого месторождения очень важно для установления его гидрогеологических условий, источников и путей восполнения ресурсов промышленных подзем­ных вод. Наблюдения за режимом должны составлять важную часть исследований в общем комплексе геологоразведочных работ.

Основной гидрогеологической задачей, на решение которой должны быть направлены режимные наблюдения, являются опре­деления характера происходящих при разведке изменений рельефа пьезометрических поверхностей, распределения по площади и в вертикальном разрезе вод различной минерализации и состава, степени взаимодействия гидрогеологических выработок. Для этого необходимо определить дебиты, динамические или статические уровни (избыточных давлений), замерить температуры на изливе, произвести отбор проб воды, определить на месте отдельные ха­рактерные компоненты ионно-солевого или газового состава воды. Наблюдения должны осуществляться в фиксированные сроки с частотой, обеспечивающей достоверную интерпретацию получен­ных закономерностей изменения тех или иных показателей в за­висимости от поставленных задач.

Режимные наблюдения особенно важны в тех случаях, когда при оценке эксплуатационных запасов используются эмпирические зависимости, полученные при опытно-эксплуатационных откачках. В этом случае информация о естественных колебаниях уровня обязательна для достоверной интерпретации полученных в про­цессе опыта данных. Этим предопределяется необходимость орга­низации режимных наблюдений в начале поисково-разведочных работ, с тем чтобы цикл их охватывал все сезонные колебания уровня и химического состава подземных вод.

Гидрогеологические исследования на эксплуатируемых месторождениях

Гидрогеологические исследования на эксплуатируемых место­рождениях включают прежде всего наблюдения за гидродинами­ческим и гидрохимическим режимом эксплуатации водозаборных сооружений, которые имеют большое значение для всех типов вод и месторождений и совершенно незаменимы на месторождениях со сложными гидрогеологическими условиями (II и III групп сложности). Две основные задачи из числа тех, что решаются на основании таких наблюдений, касаются непосредственно эксплуа­тации месторождений: 1) уточнение эксплуатационных запасов (или подсчет их, если ранее он не был выполнен) и перевод запасов в более высокие категории; 2) выбор наиболее рациональ­ного способа эксплуатации с учетом экологических проблем (охра­ны подземных вод от истощения и загрязнения, а также защиты окружающей среды от негативного воздействия эксплуатации под­земных вод). Анализ опыта эксплуатации позволяет решать также такие важные методические задачи, как оценка достоверности гидрогеологических прогнозов и усовершенствование методов раз­ведки с целью повышения эффективности оценки эксплуатацион­ных запасов. Месторождения промышленных вод, за редким исклю­чением, отличаются сложными гидрогеологическими условиями и большими глубинами залегания, в связи с чем бурение поисково-разведочных скважин ограничено. Классификацией эксплуатацион­ных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод [23] узако­нено проектирование водозаборных сооружений при таком соот­ношении различных категорий запасов, когда запасы высшей ка­тегории (А) не превышают 40% для первой группы месторожде­ний, а для третьей — отсутствуют вообще. Кроме того, в ряде случаев освоение месторождений промышленных вод допускается при меньших соотношениях запасов разной категории изученности. Таким образом, перевод эксплуатационных запасов в более высо­кие категории является насущной задачей для большинства место­рождений при их реконструкции, расширении и т. д. Кроме того, нередки случаи, когда требуется анализ причин неподтверждения выполненных при оценке запасов гидрогеологических прогнозов. Представительные гидрогеологические наблюдения при эксплуата­ции позволяют существенно уточнить гидрогеологические условия, в первую очередь различного рода границы (литологические и тектонические экраны, фильтрационную неоднородность в отдален­ных от хжважин областях, боковое питание, перетекание между горизонтами и т. п.), которые достоверно выявить в процессе раз­ведочных работ затруднительно вследствие их краткосрочности по сравнению с периодом эксплуатации. Выполненный во ВСЕГИНГЕО анализ опыта эксплуатации ряда месторождений промышленных вод позволил выявить недостатки гидрогеологических исследований на разрабатываемых месторождениях, а где оказалось возможным решить некоторые из перечисленных выше задач. Создание спе­циальной наблюдательной сети в проектах разработки ряда место­рождений не предусмотрено либо запланировано в недостаточном объеме без соблюдения требований к конструкции и оборудованию наблюдательных скважин. Практически для наблюдений исполь­зуют единичные скважины, непригодные по каким-либо причинам для эксплуатации. Систематические наблюдения на некоторых водозаборных сооружениях промышленных вод ведутся только за дебитом и содержанием полезных и вредных компонентов.