11.Визначення напрямку, швидкості і витрати підземних потоків.

В процесі гідрогеологічних досліджень для вирішення багатьох завдань часто виникає необхідність визначення напрямку і швидкості руху підземних вод. Для нафтогазової гідрогеології найважливішими способами визначення є розрахункові методи. Основним методом визначення напрямку руху і швидкості потоку підземних вод є використання карт гідроізогіпс або гідроізоп’єз. Основним виходом фактичних матеріалів є заміри статичних рівнів, а також щільність і температура цих вод. Якщо немає змоги отримати дані про статичні рівні, використовуються величини пластових тисків, які замірюються манометрами в свердловинах. Для надійної побудови карти гідроізоп’єз використовують величини приведених тисків, бажано з використанням температурних поправок. На цих картах намічають положення ліній току, тобто визначають напрямок руху підземних вод та гідравлічний ухил. Якщо є величина гідравлічного ухилу, в’язкість рідини та проникність колектора можна порахувати швидкість фільтрації: V=(kρ/M)*I. Знаючи ефективну пористість можна прахувати дійсну швидкість підземного потоку. В тому випадку, якщо відсутні карти і достовірні данні про рівні підземних вод, використовують геофізичні, індикаторні і радіоіндикаторні методи. Дійсна швидкість руху підземних вод Vд і швидкість фільтрацій V пов’язані між собою наступною залежністю: Vд = V / nа , де nа – активна в фільтраційному відношенні пористість породи, яка дорівнює різності між повною пористістю n0 та об’ємним вмістом зв’язної води nc і затисненого повітря nз , тобто na = n0 – nc – nз . Визначення дійсної швидкості руху підземних вод в польових умовах зводиться до запуску тих або інших індикаторів в пускову свердловину (або шурф) та їх виявлення в спостережувальній виробці. Час проходження індикатора між двома точками t та відстань між ними L й надають можливість визначити дійсну швидкість руху підземних вод: Vд = L/t. Забарвлюючу речовину вводять у воду пускової свердловини у вигляді розчину. Наявність і концентрація забарвлюючої речовини у спостережу вальних свердловинах встановлюється шляхом відбору з неї проб води та їх аналізу. Радіоіндикаторні методи дозволяють визначати напрямок і дійсну швидкість руху підземних вод, використовуючи як односвердловинний спосіб, так і спосіб зі спостережу вальними свердловинами. В спостережу вальній свердловині фіксується поява індикатора (сполуки, що вміщують131I, 82Br, 51Cr, 60Co, 3H, 86Rb, 35S, 24Na та ін.) і час його пересування від пускової до контрольної свердловини використовують для визначення дійсної швидкості фільтрації.

12. Які води нафтових і газових покладів залягають захоронено?

У світовій практиці активно використовується закачування забруднених вод у породи-колектори глибоких горизонтів земної кори, тобто підземне поховання промислових стоків. У будь-яких регіонах планети це складна комплексна проблема, що включає питання геолого-гідрогеологічного, технологічного, економічного та екологічного характеру. Успішне вирішення цієї проблеми можливе лише завдяки суворому дотриманню таких правил: - похованню підлягають лише ті промислові стоки, очищення яких є технологічно неможливим або економічно невигідним; - об’єми похованих промислових стоків мають бути значно меншими за об’єми порід-колекторів; - стічні води повинні мати стабільний склад забруднюючих речовин та постійну мінералізацію, що дозволяє проводити стандартний комплекс підготовчих заходів з використанням апаратури єдиного зразка. Найважливішими факторами, які визначають можливість підземного поховання промстоків, є геолого-гідрогеологічні умови ділянки їхньої утилізації, оскільки саме цими умовами й визначається міграція забруднюючих речовин у підземній гідросфері. Шар гірських порід, обраний для закачування промислових стоків, повинен характеризуватися: - достатньо великою місткістю, що дозволяло б закачувати забруднену рідину протягом довгого часу (з метою виправдання високих матеріальних витрат); - малими коефіцієнтами фільтрації, що обумовлює достатньо довготривале перебування забруднених розчинів у колекторі; - надійною ізоляцією водотривами не лише від суміжних водоносних горизонтів і комплексів, а й від поверхневих вод; - відносною тектонічною цільністю за рахунок відсутності розривних порушень з великою амплітудою зміщення або широкою зоною тектонічної тріщинуватості. Підземне поховання промислових стоків зазвичай здійснюється у пласти тріщинуватих вапняків і пісковиків на глибину від 1-2 до 3-4 км і більше. Закачувати можна як промислові технологічні води хімічних, металургійних, фармацевтичних, харчових та інших підприємств, так і комунального господарства. Проте результати поховання стічних розчинів у гідрогеологічні колектори бувають різними.

16.Елементи фільтраційного потоку. Фільтр. потоком наз. умовний потік рідини через пористе середовище (породу). Хоча реальний потік йде тільки по відкритим порам і тріщинам, умовно допускається, що фільтраційний потік йде через всю породу.До елементів фільтраційного потоку відносяться: п'єзометричний напір, напірний градієнт, лінії рівних напорів, лінії струму, швидкість фільтрації і витрата потоку. Для найпростіших умов прямолінійно-паралельного потоку лінійний закон фільтрації (закон Дарсі) має вигляд:Q=KF , де Q - витрата потоку; К - коефіцієнт фільтрації, величина якого залежить від властивостей фільтруючого середовища (породи) і фільтруючої рідини;F - площа поперечного перерізу фільтруючого середовища; Н - перепад напорів; - довжина ділянки фільтраційного потоку.

Напір (п'єзометричний напір) підземних вод визначається наступним чином:

H= де р - гідростатичний тиск в даній точці потоку ; р - щільність; z-висота даної точки потоку над вибраною поверхнею порівняння

Гідравлічгий ухил або напірний градієнт- величина падіння на одиницю довжини в напрямку фільтрації. У формулі Дарсі гідравлічний ухил представлений виразом Н/ . Гідравлічний ухил позначається також через i. Підставляючи це позначення, формулу Дарсі можна записати таким чином: Q=KFi.

. Поверхні, що володіють у всіх точках рівними напорами (отже, січуть п'єзометричну поверхню), називаються поверхнями рівних напорів. Сліди перетину цих поверхонь покрівлею водоносного пласта - лінії рівних напорів. Проекції цих останніх на горизонтальну площину - гідроізоп'єзи (для грунтових вод - гідроізогіпси).

Лінії струмів перетинають поверхні рівних напорів під прямим кутом. Система ліній рівних напорів і перпендикулярних до них ліній току утв. гідродинамічну сітку

Швидкість фільтрації( = добутку коефіцієнта фільтрації на гідравлічний ухил.,

Коефіцієнт фільтрації прямо пропорційний проникності фільтруючого середовища і обернено пропорційний в'язкості рідини , що фільтрується.

Позначаючи проникність через k,а в'язкість через , закон Дарсі можна виразити таким чином: .

При мінімальних градієнтах тисків і швидкостях фільтрації, відомих для нафтогазоносних колекторів і в умовах вкрай низької проникності середовища, закон Дарсі дотримується

17.Ендогенні води. До них слід відносити всі води, що утв. в літосфері, в гірських породах, в магматичних осередках і в іншій глибинній обстановці.

Ендогенні води являють собою хемогенниі (інакше-«геосинтетичні») води, утворені молекулами, заново виникають при різних хімічних реакціях в підземних умовах.

Одна частина магматичних вод має хемогенний (геосинтетичний) характер, а інша - асимільована з навколишніх порід.

Хімічні реакції, при яких утворюються молекули вод »протікають не тільки в магматичних осередках, але і при невеликих температурах і тиску. До таких реакцій відносяться, наприклад, розкладання гідрокарбопатов і органічних сполук, окислення сірководню та деякі інші:

Са (НС0₃) ₂ = СаСО₃ + С0₂ + Н₂0

Мg(НС0₃)₂ = МgС0₃+ С0₂ + Н₂0

Fe(ОН)₂+ 2Н₂С0₃ = Fe(НСОз)₂, + 2Н₂0

Ендогенні води в момент свого виділення і утворення практично позбавлені розчинених компонентів (як і відроджені). Однак енд.води, що виникають в умовах високих t і p, можуть відразу ж після свого утворення (як в рідкій, так і в пароподібній формі) розчиняти значну кількість речовин у навколишньому середовищі. Ендогенні води вже на початкових стадіях свого існування, за даними Д. Уайта, збагачуються хлором, натрієм, кремнеземом, бором.

Найбільші прояви ендогенних вод слід очікувати в областях інтенсивної магматичної діяльності і в першу чергу в областях сучасного вулканізму. Що ж спостерігається насправді? За матеріалами ретельних досліджень вод сучасних вулканічних областей (Камчатка, Японія, Нова Зеландія) встановлюється, що у складі підземних вод цих областей, включаючи вулканічні пари, участь магматогенних вод абсолютно незначно, основну роль відіграють екзогенні води (за В. В. Іванову, З . І. Набоко та ін.) В областях з інтенсивним розвитком поствулканіческіх процесів (наприклад, Скелясті гори) за даними спеціальних досліджень Д. Уайта та інших американських гідрогеологів ендогенні води становлять в кращому випадку, не більше 5-10% вод фумарол, гейзерів та інших термальних джерел, решта припадає на частку екзогенних вод.

Якщо роль ендогенних вод настільки скромна і при інтенсивному магматизмом 'то щонайменше нелогічно вважати її дуже важливою у формуванні вод та розсолів, що заповнюють осадові басейни, не порушені або слабо порушені магматичними процесами.

18.Гідрохімічні та гідродинамічні методи при проектуванні ПСГ.ПСГ-природні сховища газу. При проектуванні та спорудженні підземних газосховищ головне значення має з'ясування ступеня герметичності покришки над резервуаром (пластом), проектованим під газосховище.Цьому може допомогти вивчення гідрогеологічних умов. Так, якщо між проектним і вищерозташованими водоносними горизонтами є гідравлічний зв'язок і можливі перетоки, то проектний горизонт непридатний для закачування в нього газу. При проектуванні підземних газосховищ у водоносному шарі ще до закачування газу для оцінки придатності цього пласта можна використовувати: а) гідрохімічні дані, б) гідродинамічні дані. При цьому рекомендується наступна схема оцінки.

Гідрохімічний метод. Якщо склад вод проектного та вищерозміщених горизонтів різні, значить гідравлічний зв'язок і перетоки між цими горизонтами відсутні, отже, проектний пласт придатний для зберігання газу. Якщо склад вод проектного пласта такий же, що і верхніх вод, то ймовірний гідравлічний зв'язок і перетоки між ними, отже, проектний пласт непридатний для зберігання газу.

Гідродинамічний метод. Якщо п'єзометрична поверхня проектного пласта В розташовується нижче п'єзометричною поверхні вищезалягаючого пласта А, то ймовірність перетоків з В в А відсутній, значить пласт В придатний для закачування газу. При зворотному співвідношенні пьезометричних поверхонь пластів закачування газу в пласт В недоцільно.

Отримані описаними вище шляхами позитивні оцінки пластів є попередніми і в подальшому повинні перевірятися спеціальними спостереженнями при закачуванні газу.

Другий етап гідрогеологічних досліджень, пов'язаних з питаннями підземного зберігання газу, настає з моменту початку закачування газу і триває при експлуатації газосховища. Тут в основному слід спостерігати за тими змінами природних умов, які виникають під впливом закачування газу. Мета спостережень - фіксація витоку газу і розповзання штучного газового покладу по пласту. Головне значення набувають дані по газовому складу вод, так як в оточуючих штучний поклад водах, перш за все змінюється газонасиченість і склад газів. Специфіка досліджень обумовлюється також періодичністю роботи газосховища (періоди закачування змінюються періодами відбору).

19. Елементи фільтраційного потоку. Див питання 16