Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Поиски и разведка подземных вод и мероприятия по их охране от загрязнения и истощения. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 145 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

включенных в настоящее «Положение». Такое исключение целесообразно и возможно в тех случаях, когда в результате ранее проведенных работ были достигнуты конечные результаты соответствующих стадий (стадии).

Под совмещением отдельных стадий понимается такой порядок проведения геологоразведочных работ, при котором гидрогеологические условия и имеющаяся изученность позволяют, при незначительных дополнительных затратах, запроектировать на кокой-то определенной, более ранней, стадии такой комплекс работ, выполнение которого позволяет одновременно получить конечные результаты работ еще одной или двух последующих стадий.

Возможность исключения или совмещения отдельных стадий определяется следующими основными факторами:

а) соотношением потребности в воде и общих прогнозных ресурсов или эксплуатационных запасов месторождения (группы месторождений). Это соотношение может быть охарактеризовано коэффициентом обеспеченности потребности άоб, равным отношению величины прогнозных ресурсов (Qпрогн.) к величине потребности (Q

άоб = Q

прогн.

потр.

/ Q

(1)

потр.

б) изученностью геолого-гидрогеологических условий региона, в котором проводятся поисково-разведочные работы (в том числе и наличие региональной оценки прогнозных ресурсов подземных вод) и степень разведанности запасов;

в) типом разведуемого месторождения и сложностью его гидрогеологических условий;

г) сложностью антропогенной обстановки;

д) наличием разведанных и (или) эксплуатируемых на утвержденных запасах месторождений-аналогов;

е) предполагаемой величиной эксплуатационных запасов разведуемого месторождения, его протяженностью на местности, количеством эксплуатационных скважин в намеченной схеме водозаборного сооружения;

ж) соотношением потребности в воде и проектных (фактически достигнутых) расходов отдельных эксплуатационных скважин. Это соотношение может быть охарактеризовано коэффициентом продуктивности скважин Qпр., равным отношению среднего проектного дебита скважины (Q требности в воде Q

об.

пр.

= Q

скв.

/ Q

(2)

об.

) к по-

скв.

з) комплексом задач, решаемых при поисках и разведке подземных вод, их сложностью (например, наличие или отсутствие необходимости решения задач по оценке влияния проектируемого отбора на различные компоненты природной среды и др.).

С учетом перечисленных факторов исключение отдельных стадий может быть рекомендовано в следующих случаях:

а) исключение стадии поисков в регионах, где была выполнена региональная оценка прогнозных ресурсов подземных вод с учетом размещения конкретных потребителей или государственная гидрогеологическая съемка масштаба 1:200000, результаты которых позволили выявить перспективные площади для выявления месторождений соответствующего целевого назначения и при высоком значении коэффициента обеспеченности потребности в воде;

б) исключение стадий поисков и оценки месторождений в случаях, когда имеющаяся изученность позволяет наметить участок водозабора, предварительно обосновать его рациональную схему, а экспертная оценка возможного влияния проектируемого отбора подземных вод на другие компоненты природной среды может быть выполнена по имеющимся материалам. Наиболее часто такими условиями характеризуются крупные месторождения I и II группы сложности, особенно при наличии действующих водозаборов-аналогов (άоб > 3-5);

в) исключение стадии разведки на небольших месторождениях I группы и II группы при относительно высоких величинах коэффициента продуктивности скважин, при условии, что все задачи разведки решены на стадиях поисков и оценки, в результате которых изученность эксплуатационных запасов доведена до категории В.

Совмещение отдельных стадий целесообразно осуществлять в следующих случаях:

а) совмещение всех стадий поисково-разведочных работ при изысканиях источников мелкого автономного водоснабжения;

б) совмещение стадий оценки и разведки для крупных месторождений I группы и (в ряде случаев) II группы при небольшой потребности в воде (если природоохранные задачи могут быть решены на стадиях поисков и оценки) при относительно высоких коэффициентах продуктивности;

в) совмещение стадий оценки и разведки на небольших месторождениях III группы сложности, где оценка эксплуатационных запасов в пределах заявленной потребности проводится по результатам опытноэксплуатационной откачки гидравлическим методом;

г) совмещение разведки и эксплуатационной разведки для месторождений III группы сложности в тех случаях, когда основные закономерности формирования запасов могут быть оценены только по данным эксплуатации (парогидротермы, месторождения, эксплуатируемые с обратной закачкой, отдельные месторождения минеральных вод сложного химического состава, месторождения трещинно-жильных питьевых вод и др.). В этом случае, в соответствии с Классификацией эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод, проектирование и строительство водозабора первой очереди можно осуществлять на базе запасов категории С1 по результатам оценочных работ, а дальнейшие

исследования проводит на стадии эксплуатационной разведки в условиях опытно-промышленной эксплуатации водозабора первой очереди. В таких случаях на стадии «Оценка месторождения» необходимо решить отдельные вопросы разведки (коррозия, солеотложение и др.), учет которых необходим для проектирования опытно-промышленной эксплуатации.

При решении вопросов о совмещении или исключении отдельных стадий большое значение имеют рекомендуемые выше работы специального подготовительного периода, выполняемые для обоснования состава и комплекса исследований на каждой стадии. Именно на основании результатов таких работ с широким использованием методов математического моделирования наиболее эффективно могут быть решены вопросы выбора всего комплекса разведочных работ и целесообразность его подразделения на отдельные стадии. Поэтому (особенно при решении вопросов о выборе рациональной стадийности исследований) работы подготовительного периода могут, при необходимости, выделяться в отдельный предпроектный этап и выполняться по специальной программе.

При совмещении оценочных и разведочных работ, а также при проведении всех геологоразведочных работ в одну стадию, работы обычно выполняются по совмещенной лицензии на поиски, оценку, разведку и добычу подземных вод, в которой устанавливается срок представления эксплуатационных запасов на Государственную экспертизу. После проведения экспертизы совмещенная лицензия может быть уточнена в части условий пользования недрами и платежей при пользовании недрами.

При этом Государственная экспертиза эксплуатационных запасов для водозаборов хозяйственно-питьевого назначения, представляющего собой одиночную скважину или состоящую из 2-3 скважин, может проводиться по упрощенному регламенту, устанавливаемому территориальными (региональными) органами МПР России.

Контрольные вопросы:

1. Общие принципы поисково-разведочных работ.

2. Стадии поисково-разведочных работ.

3. Что в себя включают поисковые работы.

4. Что в себя включает предварительная разведка.

5. Что в себя включает детальная разведка.

1.5. МЕТОДЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.5.1. Гидрогеологическая съемка и геофизические методы

Назначение и задачи исследований. На стадии детальных поисков,

на изучаемой площади необходимо проводить специализированную гидрогеологическую съемку. В результате детальных поисков должна быть выделена площадь возможного распространения месторождения подземных вод и обоснована постановка предварительной его разведки [2].

В дальнейшем, на стадии предварительной и детальной разведки, следует продолжить изучение гидрогеологических условий, вначале в границах выявленного месторожденияподземных вод, а затем непосредственно в пределах участка будущего водозаборного сооружения.

Инструкцией ГКЗ предусматриваются следующие требования к составлению специализированных гидрогеологических карт, в процессе разведки месторождений:

1) непосредственно по району месторождения подземных вод должна быть составлена гидрогеологическая (при необходимости и геологическая) карта с соответствующими разрезами и другими графическими материалами;

2) на карте должны быть отображены:

- особенности геологического строения и гидрогеологических условий района распространения основных водоносных горизонтов изучаемого объекта, их естественные границы, закономерности изменения качества подземных вод, месторождения в районе действующих водозаборов, участки с разведанными запасами подземных вод, гидрометрические створы, участки сброса бытовых и промышленных стоков и других возможных источников загрязнения подземных вод продуктивного горизонта. Масштабы карт и других графических материалов инструкцией не регламентируются: они определяются в каждом конкретном случае необходимостью наглядного отражения приведенного выше перечня информации;

3) непосредственно по разведанному участку должны быть составлены специализированная гидрогеологическая (при необходимости и геологическая) карта и разрезы, отражающие геологическое строение и гидрогеологические условия участка. Выбор масштаба карт определяется необходимостью отразить распространение, мощность, строение и условия залегания водоносных горизонтов на площади разведочного участка; литологический состав и характер изменения фильтрационных свойств водовмещающих пород; положения уровней подземных и поверхностных вод, их качество и т.д.

Важную роль при проведении разведочных работ оказывают современные методы геофизики, это направление исследований называется гидрогеофизическим. В общем комплексе разведочных работ они позволяют:

1) увеличить число пунктов дискертного опробования перспективной

на подземные воды геологической структуры, тем самым повысить

достоверность экстра- и интерполяции гидрогеологической информации по площади месторождений;

2) целенаправленно и рационально разместить на площади месторождения поисково-разведочные скважины, что в большинстве случаев приводит к повышению гидрогеологической эффективности буровых работ и снижению продолжительности разведки месторождения.

С помощью геофизики можно решить следующие группы геологогидрогеологических задач: а) литологическое расчленение изучаемого разреза, картирование по площади водоносных и слабопроницаемых разделяющих пластов различного литологического состава с учетом их фациальной изменчивости в плане; б) выяснение степени трещиноватости и закарстованности водовмещающих карбонатных пород и их изменчивости п о п л о щ а д и и в р а з р е з е ; в ) и з у ч е н и е с т р о е н и я и с о с т а в а р у с л о в ы х и донных отложений в реках, озерах и водохранилищах; г) исследование гидрогеохимической зональности подземных вод по площади и в разрезе (по степени их минерализации); д) выделение по площади и в разрезе таликовых зон, а области распространения многолетнемерзлых пород.

Комплекс наземных гидрогеофизических исследований включает в себя:

а) электроразведку методом сопротивлений (с использованием постоянного или низкочастотного тока);

б) электроразведку методом вызванной поляризации;

в) электроразведку методом естественного электрического поля;

г) сейсморазведку методом преломления волн;

д) электроразведку с использованием высокочастотных электромагнитных полей.

Исходными данными для качественной и количественной геологогидрогеологической интерпретации результатов геофизических исследований являются материалы специального параметрического бурения скважин, их каротажа и опытно-фильтрационных исследований.

По назначению параметрические скважины подразделяются на две группы: а) картировочные гидрогеологические скважины; б) скважины для изучения гидродинамических параметров. В скважинах первой группы выполняются: опробование для определения гранулометрического состава пород по всем литологическим разностям, поинтервальное качественное опробование водоносного горизонта и пробная откачка. Обязательным является каротаж параметрических скважин.

Первым этапом полевых геофизических работ является проведение рекогносцировочных исследований по одному-двум профилям с использованием всех запроектированных методов. Одновременно по этим профилям выполняется бурение параметрических скважин и их опробование. Исходя из целей геофизических исследований, в результате работ данного этапа

уточняется, проект проведения наземных работ, схема расположения сети геофизических точек наблюдения и схема геолого-гидрогеологической интерпретации, включающая соответствующие корреляционные зависимости. На втором этапе полевых работ проводятся площадные геофизические работы, направленные на поиск участков, перспективных для разведки месторождения.

По результатам геолого-гидрогеологической интерпретации материалов площадных геофизических исследований, с учетом данных опорного бурения составляются геолого-геофизические разрезы по профилям для всей поисковой площади работ. На них выносятся литологическое строение разреза, положение уровня подземных вод первого от поверхности безнапорного водоносного горизонта, границы с различной степенью минерализации подземных вод, водопроводимость основных водоносных горизонтов.

Таким образом, геофизические методы исследований являются основой для целенаправленного размещения по площади поисков объемов буровых и опытно-фильтрационных работ.

Комплекс каротажных геофизических исследований скважин.

Комплекс каротажных геофизических исследований скважин является неотъемлемой частью разведочных гидрогеологических работ. В основе применения различных каротажных геофизических методов лежит определение природное или вызванное (искусственное) распределение физических полей. По способам реализации теоретических предпосылок все методы каротажа гидрогеологических скважин подразделяются на три группы: а) методы, с помощью которых изучается распределение показателей физических полей, характеризующих свойства горных пород; б) методы, с помощью которых изучается распределение показателей физических полей, обусловленных свойствами системы скважина пласт; в) методы, с помощью которых изучается распределение показателей физических полей, отражающих процессы энерго- и массопереноса.

По способу интерпретации исходной геофизической информации все методы разделяются на три группы:

а) прямые методы интерпретации, применяемые в том случае, когда результат исследования скважины адекватно отвечает искомой характеристике;

б) функциональные методы интерпретации, используемые в том случае, когда результат исследования скважины связан с искомой характеристикой функциональными зависимостями, полученными из теоретических или экспериментальных исследований общего характера;

в) эмпирические методы интерпретации, применяемые в том случае, когда связь между измеренными и искомыми показателями носит вероятностный характер (она может быть известна из общих геологических предпосылок, но выявлена и уточнена в результате конкретного опыта работ).

Изучение геологического строения разреза гидрогеологических скважин. Для изучения геологического строения разрезов скважин в прак-

тике геофизических работ применяется комплекс методов: КС, ПС, ГК. Совокупность каротажных диаграмм, полученных указанными методами, дает картину геологического строения разреза. В методике геологической интерпретации данных каротажных геофизических исследований следует различать два уровня: а) изучение геолого-литологического строения разреза конкретной скважины (расчленение разреза по данным каротажа на отдельные слои с возможной для различных методов подробностью); б) изучение геолого-литологического строения по площади разведочного участка (возможность идентификации различных слоев, установленных в разных точках (скважинах) территории, для выявления закономерностей их залегания в пространстве – изучение фациальной изменчивости слоев в разрезе, стратиграфическая привязка различных толщ и геологотектонические построения).

В литологическом расчленении разреза по результатам геофизического каротажа можно выделить несколько этапов.

На первом этапе производится расчленение разреза на слои, каждый из которых характеризуется только ему присущим набором признаков и значений геофизических параметров, причем каждую диаграмму комплекса на этом этапе целесообразно расчленять на слои самостоятельно. Критериями для расчленения могут служить: а) отличие одного слоя от другого по среднему значению какого-либо показателя (с учетом теоретической формы кривых каротажа); б) характерная форма диаграммы (градиентное изменение показателя с глубиной, расчлененность кривой и т.п.).

На втором этапе диаграммы сопоставляются между собой для выявления влияния различных природных и технических факторов, которое возможно имело место в процессе исследований на каждую из них.

На третьем этапе необходимо установить геологическое содержание каждого из выделенных слоев. Для этого необходимо иметь геофизическую характеристику каждой горной породы, встречающейся в районе исследования (по данным каротажа параметрических скважин), по всем диаграммам геофизического комплекса.

Гидрогеологическая характеристика разреза. При изучении водо- носности отложений по результатам геофизических исследований можно выявить водосодержащие породы, провести анализ фильтрационной изменчивости пород в разрезе и оценить их эффективную мощность. В решении этих задач выделяются два этапа. Первый этап соответствует условиям получения информации в данной точке бурения. На втором этапе проводится обобщение информации по площади исследований с выявлением общих закономерностей водоносности вскрытых отложений для составления литолого-гидрогеологических профилей.

В тех случаях, когда скважина пробурена с промывкой забоя технической водой, складываются условия, благоприятные для изучения фильтрационных процессов методами резистивиметрии, расходометрии и термометрии [8].

1.5.2. Буровые работы

Буровые работы являются основным видом гидрогеологических исследований, которое выполняется при поисках, разведке и оценке эксплуатационных запасов подземных вод. Буровыми скважинами чаще всего осуществляется вскрытие, изучение и использование подземных вод. Строительство скважин состоит из двух последовательных процессов: бурения скважин и ее крепления. Бурение – это процесс образования горной выработки, преимущественно круглого сечения, путем разрушения горных пород главным образом буровым инструментом (реже термическим, гидроэрозионным, взрывным и другими способами) с удалением продуктов разрушения.

При сооружении гидрогеологических скважин применяются следующие способы бурения: вращательный с прямой и обратной промывкой водой, вращательный с продувкой воздухом, шнековый, колонковый, ударноканатный. Выбор способа бурения зависит от состава пород в разрезе, изученности участка, назначения и видов скважин, количества водоносных горизонтов, глубины скважины и других факторов.

Каждый из названных способов имеет свои преимущества и недостатки. В настоящее время основным способом бурения скважин является вращательное бурение с прямой промывкой, на его долю приходится около 90% всех объемов бурения.

При вращательном (роторном) бурении используются установки типа УРБ-2А, УРБ-2А2, УРБ-3АМ, БА-15В, БА-15Н, УВБ-600, БУ-50, БУ-75, БУ80, БУ-125 и др. При бурении твердых пород, залегающих с поверхности, а также при необходимости отбора керна, могут быть использованы станки колонкового типа ЗИФ-1200-МР, ЗИФ-650М и др.

Ударно-канатное бурение осуществляется установками УКС-22М», УКС-30М2.

Большие преимущества имеют буровые установки комбинированного бурения, они сочетают вращательное бурение с обратной промывкой, ударно-канатное (УКС-22М-ОП и УКС-30М-ОП) и вращательный способ бурения с прямой промывкой (УРБ-2А-ОП, УРБ-3АМ-ОП, УРБау15В-ОП, 1БА-15К и др.). Выбор марки буровых установок проводят в зависимости от принятой конструкции скважины. Установка должна обеспечивать бурение на заданную глубину и с заданными начальным и конечным диаметрами.

Классификация грунтов и горных пород по буримости. Все горные породы обладают определенной сопротивляемостью разрушению бурильным инструментом. Эта сопротивляемость, называемая степенью буримости, за-

висит от многих факторов: от твердости минеральных частиц, слагающих породу, от крупности, хрупкости, прочности цементирующего вещества, влагоемкости породы, вязкости и монолитности и т.д. Иными словами, степень буримости зависит от состава, строения, состояния и свойств породы [6].

Для вращательного бурения все горные породы разделены на двенадцать категорий. За критерий отнесения породы к соответствующей категории принята проходка скважины за 1 час чистого бурения. Категории пород по буримости приведены в таблице 2.

Типы долот. При бурении скважин основным инструментом, при помощи которого происходит разрушение горной породы на забое и образуется собственно скважина, является долото [1]. В зависимости от способа бурения, состава пород и диаметра обсадных колонн применяются долота различных типов и размеров.

При бурении гидрогеологических скважин сплошным забоем роторным способом чаще всего используются трехшарошечные, двух- и трехлопастные долота, а при бурении с отбором керна – колонковые долота.

Таблица 2

Классификация грунтов и горных пород по буримости

Категория

грунтов и пород

I Торф и растительный слой без корней. Пески, супесь без гальки и щебня.

II Торф и растительный слой с небольшой примесью гальки (до 3 см) или

III Суглинки и супеси с примесью свыше 20% мелкой гальки и щебня. Дресва.

IV Галечник. Мерзлые водоносные пески, ил, торф. Песчаники,

V Галечно-щебенистые грунты. Мерзлые: песок крупнозернистый, дресва,

VI Глины плотные, мерзлые. Глины плотные с прослоями доломита и сиде-

VII Аргиллиты окремненные. Галечник изверженных и метаморфических

VIII Аргиллиты кремнистые. Доломиты окварцованные. Окремненные

Типичные представители грунтов и пород для каждой категории

Иловатые грунты.

щебня. Пески плотные. Суглинок плотный. Лед. Глины средней плотности.

Глины плотные, мергелистые, загипсованные, песчанистые. Алевролиты глинистые слабоцементированные.

сцементированные с известковым и железистым цементом. Алевролиты. Аргиллиты. Глины аргиллитоподобные, весьма плотные.

ил, торф. Песчаники, сцементированные с известковым и железистым цементом. Алевролиты. Аргиллиты. Глины аргиллитоподобные, весьма плотные.

ритов. Алевролиты с включением кварца. Конгломерат осадочных пород на известковом цементе.

пород. Щебень мелкий без валунов. Песчаники кварцевые. Окварцованные полевошпатовые песчаники.

известняки, доломиты и сланцы. Гнейсы. Мелкозернистые, затронутые выветриванием: граниты

Окончание таблицы 2

Категория

грунтов и пород

IX Базальты. Кремнистые: песчаники, доломиты известняки. Кварциты.

X Валунно-галечные отложения изверженных и метаморфических пород.

XI Корундовые породы. Кварциты. Плотный кварц. Яшмовидные кремнистые

XII Совершенно незатронутые выветриванием: кварциты, джеспилиты,

Типичные представители грунтов и пород для каждой категории

Роговики. Трахиты, пегматиты. Окварцованные: амфиболит, колчедан.

Песчаники кварцевые сливные. Кварциты неравномернозернистые. Пегматиты плотные. Кварцевые амфиболиты. Мелкозернистые: граниты, гранито-гнейсы и гранодиориты. Незатронутые выветриванием: джеспилиты, кремень, яшмы, роговики, кварциты.

сланцы. Гематит-магнетитовые руды.

роговики, корундовые породы, кремень, яшма.

В зависимости от плотности пород применяют различные типы шарошечных долот: М - самые мягкие, несцементированные пластичные породы (мягкие и вязкие сланцы, глины, слабые неабразивные известняки);

МС – мягкие пластичные породы средней твердости (мел, глинистые сланцы, соль и др.);

С – пластичные и хрупкопластичные породы (твердые глинистые и песчаные сланцы, известняки средней твердости);

СТ – пластичные и хрупкопластичные породы средней твердости и абразивности (доломиты, загипсованные песчаники, заглинизированные известняки и др.);

Т – твердые и хрупкопластичные плотные породы (твердые и плотные абразивные известняки, доломиты, крепкие сланцы);

ТК и ОТК – очень твердые и крепкие хрупкопластичные скальные и абразивные породы (кремнистые сланцы, доломиты, известняки);

К и ОК – очень крепкие абразивные хрупкие породы (кварциты, окаменелые доломиты, известняки и т.п.).

Диаметр долота определяется по формуле:

= Dм + 2ξ

где D

– диаметр долота, мм;

– диаметр муфты обсадной колонны, мм;

ξ – зазор в мм.

При D

< 250 мм, зазор – ξ = 25 мм; При Dм> 250 мм, ξ = 20-50 мм.

Стандартные диаметры долот: 93 мм, 97 мм, 112, 118, 132, 135, 140, 145, 151, 161, 190, 214, 243, 269, 295, 320, 346, 370, 394, 445, 490, 540 мм.

Двух- и трехлопастные долота (Д2Л и ДЗЛ) предназначены для бурения в породах мягких и средней плотности и имеют те же диаметры, что и трехшарошечные. Колонковые долота (В-ДК) имеют диаметры 118, 145, 190, 214, 243, 269, 295, 346 мм.

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 145 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]