WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Вопрос о возможности вертикальной гидродинамической связи между водоносными горизонтами осадочного чехла региона до настоящего времени не имеет однозначного решения. Исследования в других регионах с наличием галогенных водоупоров показывают наличие вертикальных перетоков. Так, Л.Г. Каретников и В.И. Дюнин (2000) связывают распределение гидрохимических, газовых и геотермических аномалий в Днепровско-Донецкой впадине с восходящей разгрузкой глубинных флюидов. Максимальные значения вертикальных перетоков через галогенно-карбонатные отложения приурочены к зоне развития тектонических нарушений в присводовых частях положительных структур.

Вертикальная разгрузка минерализованных, металлоносных вод отмечается в горноскладчатых областях. На Памире воды верховых озер, расположенных на высоте 3,84,2 км, имеют минерализацию до 140 г/дм3 и более, обогащены хлором, натрием, карбонатами, сульфатами и рудными компонентами глубинного происхождения (В.А. Кротова, 1978). На Южном Урале воды восходящих источников из рифейских отложений содержат гамму элементов, включая углеводороды, характерные для гидротермальных месторождений (Кротова, 1978).

В Башкирском Предуралье Попов В.Г. (1985) установил связь величин пластовых давлений и конфигурации пьезометрических поверхностей вод замедленного водообмена с характером современного рельефа, подтверждая тем самым их связь с горизонтами зоны интенсивного водообмена через сульфатно-галогенные отложения. Местные области разгрузки соответствуют тектоническим депрессиям, долинам рек и часто связаны с техногенными факторами (добычей нефти, газа, конденсата, попутных пластовых вод, закачкой промстоков, перетоками по стволам глубоких скважин и др.).

Сделанные В.Г. Поповым и другими исследователями выводы учтены при исследовании формирования и движения подземных вод в осадочном чехле Бузулукской впадины на глубину до 3500 м. В этой части осадочного чехла нами изучены четыре водоносных комплекса: уфимско-нижнеказанский (надсолевой); ассельско-артинский (подсолевой); визейско-нижнемосковский (подсолевой); среднефранско-турнейский (подсолевой) [1]. Для выявления наличия взаимосвязи этих водоносных комплексов по вертикали рассмотрены значения пластовых давлений водоносных горизонтов, расположенных на разных глубинах и определены установившиеся приведённые уровни подземных вод. Расчёт произведён по предлагаемой нами формуле:

hст.в. и

Нуст = hабс + ——————, (1)

ср.взв.

где hст.в.- высота столба жидкости, м; и- объёмный вес жидкости поднимающейся в скважине из исследуемого водоносного горизонта, г/см3; hабс – абсолютная отметка опробованного интервала, м; ср.взв – средневзвешенный объёмный вес воды вышерасположенных водоносных горизонтов, он вычисляется по общеизвестной формуле определения средневзвешенных величин, который применительно к приведённому напору имеет вид:

, (2)

где h1…hn– высота слоёв грунта; 1-n– объёмный вес воды в слое грунта h1-n.

Используя установленные приведенные напоры водоносных горизонтов, данные о геологическом строении и гидрогеологических условиях, построены четыре карты установившихся приведенных уровней вод и один гидрогеологический профиль по линии I – I Ливкинская-Новоселовская (рис. 3-7).

Карта установившихся приведенных уровней вод уфимско-нижнеказанского комплекса представлена на рис. 3. Анализ карты выявляет довольно четкую приуроченность повышенных напоров к поднятиям и водоразделам и постепенное снижение напоров к долинам рек. Так в долинах наиболее крупных рек Самары и Бузулука на рассматриваемой территории наблюдаются пониженные напоры (абс. отм. +(57133 м)). Понижение напоров прослеживается и в долинах притоков реки Самары – рек Ток, Мал. Уран, Бол. Уран. Купола повышенных напоров (абс. отм. +(203249 м)) приурочены к поднятиям в рельефе между реками Ток, Мал. Уран, Бол. Уран и верховье реки Бузулук. Значительная часть разломов на карте приурочена к долинам основных рек Самары и Бузулук.

Карта установившихся приведенных уровней вод первого подсолевого ассельско-артинского комплекса представлена на рис. 4. Распределение повышенных и пониженных напоров комплекса, кроме юго-западной части, в общих чертах соответствует их распределению в уфимско-нижнеказанском комплексе (с большей долей влияния рельефа местности), с небольшим смещением вершин пъезометрических максимумов и минимумов. Соответствие распределения напоров ассельско-артинского и уфимско-нижнеказанского комплексов свидетельствует о взаимосвязи их вод. В юго-западной части района наблюдается понижение установившихся приведенных уровней в южном



направлении, что вероятно связано с увеличением влияния тектоники, так как в пермское время поверхность приобрела южный наклон в сторону Прикаспийской впадины.

Тенденция увеличения влияния тектоники на распределение значений установившихся приведенных уровней вод свойственна и ниже расположенному визейско-нижнемосковскому комплексу (рис. 5). Повышенные напоры (абс. отм. +(7280 м)) приурочены к Бобровско–Покровской зоне поднятий, соответствующей внешнему борту Муханово–Ероховского прогиба. Пониженные напоры отмечены в осевой части прогиба (абс. отм. +(4245 м)) и к югу от Муханово–Ероховского прогиба (абс. отм. +(1227 м)) между Бобровско–Покровской зоной поднятий и Гаршинским разломом. Сравнивая зоны пониженных и повышенных напоров комплекса с зонами пониженных и повышенных напоров вышележащего ассельско-артинского комплекса, в общем плане имеем совпадение этих зон с некоторым смещением и видоизменением. Это может быть связано с изменением геологического строения с глубиной и влиянием тектоники.

Ещё более значительное влияние тектоники прослеживается на карте установившихся приведенных уровней вод нижнего из рассматриваемых комплексов среднефранско-турнейского (рис. 6). В нем отмечены три зоны

повышенных напоров: 1) восточная (абс. отм. установившихся приведенных напоров +(93106 м)) по кристаллическому фундаменту, приуроченная к Покровско-Сорочинскому выступу, 2) юго – восточная (абсолютные отметки +(110148 м)), приуроченная к Акъярскому разлому, и 3) юго-западная зона (абс. отм. +(4157 м)), приуроченная к Гаршинскому разлому. Если сравнить повышенные напоры в этих зонах с напорами вышележащего визейско-нижнемосковского комплекса, то превышение напоров рассматриваемого комплекса составляет 2157 м. Такое превышение свидетельствует о восходящем движении подземных вод в районе Покровско-Сорочинского выступа, Акъярского и Гаршинского разломов.

В центральной части расположена относительно депрессионная зона с отметками напоров (-28 м) (+16 м), по простиранию совпадающая с Муханово–Ероховским прогибом, который заложен в среднефранское время. В сравнении с вышележащим визейско-нижнемосковским комплексом наблюдается понижение напоров вод на 6070 м, что свидетельствует о нисходящем движении вод визейско-нижнемосковского комплекса в воды среднефранско-турнейского комплекса.

На эту же карту по имеющимся данным падения давления нанесены контуры техногенно измененных приведенных уровней на эксплуатируемых месторождениях нефти. Месторождения выделяются на карте по развитию гидродинамических воронок различных размеров.

На построенном автором гидрогеологическом профиле I-I (рис. 7) в скважинах, находящихся вблизи разломов, наблюдается уменьшение расстояния между установившимися приведенными уровнями среднефранско-турнейского и

визейско-нижнемосковского комплексов. На отдельных участках установлены превышения приведенных уровней вод нижнего среднефранско-турнейского комплекса над уровнями визейско-нижнемосковского. Например, в скважинах вблизи разломов на Любимовской и Ливкинской площадях эта разность составила 2123 м, а на Новоселовской площади 12 м. В тоже время, на Южно-Михайловской площади приведенные уровни комплексов оказались одинаковыми. Обратная картина наблюдается в скважинах, удаленных от разломов: в скважинах на Погромненской и Старо-Тепловской площадях превышение приведенных уровней визейско-нижнемосковского комплекса над нижезалегающим среднефранско-турнейским составило 5869 м.

Рассмотрена связь между пластовым давлением в водонапорной системе палеозоя Бузулукской впадины и глубиной залегания водоносных горизонтов (рис. 8). Большинство точек находится на линии нормального гидростатического давления (р=1 кг/см2 на 10м) или в непосредственной близости от неё, что свидетельствует, в основном, о прямой пропорциональной зависимости между этими параметрами. То есть, фактическое пластовое давление в водонапорной системе контролируется высотой столба воды и её объемным средневзвешенным весом над точкой замера. Можно утверждать, что значительные отклонения давления от нормального обусловлены техногенными причинами. Тем более, что аналогичные результаты исследований связи между пластовым давлением и глубиной залегания водоносных горизонтов получены В.Г. Поповым (1985) в

Рис. 8. Связь между пластовым давлением и глубиной залегания горизонтов

1 – линия нормального гидростатического давления; 2 – воды пермского возраста; 3 – воды карбона; 4 – воды девона; 5 – воды карбона с техногенно нарушенным давлением.

соседних районах Башкортостана. Гидрогеологический анализ карт установившихся приведенных уровней вод позволяет сделать выводы о взаимодействии водоносных горизонтов водонапорной системы Бузулукской впадине и выявить в ней техногенные изменения.

Таким образом, для водонапорной системы Бузулукской впадины доказано наличие взаимосвязи водоносных горизонтов палеозоя в связи с преобладанием вертикальных движений пластовых вод над горизонтальными движениями. Расчлененность фундамента впадины усиленная разломной тектоникой ограничивает возможность латеральной миграции пластовых вод. Поэтому на исследуемой территории наблюдается преобладание вертикальных движений вод, наиболее интенсивно проявляющихся в периоды активизации неотектонических процессов. При наступлении относительного неотектонического покоя (стабилизации) движение вод продолжает осуществляться по еще незалеченным разломам, имеющим связь с кристаллическим фундаментом и с приповерхностными водоносными горизонтами осадочного чехла. Движение вод происходит также и внутри блоков по микротрещинам, имеющим по нашим лабораторным исследованиям коэффициент фильтрации 0,316 · 10-6 0,105 · 10-5 м/сут, а по данным расчетов – от 0,589·10-6 до 0,134·10-5 м/сут.

Второе защищаемое положение: «Разработка методических подходов к определению коэффициента фильтрации глинистых пород покрышек, основанных на исследовании керна глубоких скважин» [3, 4, 5, 7, 8]. Определение коэффициента фильтрации производилось общепринятыми методами и по методике разработанной автором. Общепринятые методы определения коэффициента фильтрации подразделяются на три группы: 1) полевые гидрогеологические и геофизические; 2) лабораторные и 3) расчетные.

Для полевых определений коэффициента фильтрации пород исследуемой водонапорной системы в их естественном залегании требуется бурение дорогостоящих глубоких скважин, их оборудование и длительное опробование. Лабораторный и расчетный методы являются менее затратными и позволяют проводить массовые определения коэффициента фильтрации. Однако, существующие лабораторные методы имеют ряд своих недостатков: они в основном предназначены для определения коэффициента фильтрации пород нарушенного сложения (главным образом песков); при изготовлении исследуемых образцов из пород другого состава часто не удаётся придать образцам правильную форму при которой возможны измерения, так как породы осадочного чехла платформы легко разламываются и дробятся при механической обработке. Что касается расчетных методов, то они не учитывают в должной мере все имеющие место факторы, и полученные по ним результаты далеко не всегда соответствуют фактической величине коэффициента фильтрации. Недостатком расчетных методов является ещё и недостаток информации об исходных данных. Вследствие этого определить коэффициенты фильтрации расчётным путем на ряде исследуемых территорий не представляется возможным.

Поэтому в диссертационной работе предпринята попытка определить коэффициенты фильтрации слабопроницаемых пород по скорости впитывания воды соответствующей минерализации в керн с ненарушенной структурой [3, 5]. Скорость впитывания находили по изменению веса сухого образца за определенный период времени. До начала опыта определяли его вес и площадь поверхности, затем сушили при температуре 105С до постоянного веса. Вес образца определяли на весах с точностью до 0,01 г с возможной ошибкой 0,2510-4 относительно его веса. Образец помещали в герметичный сосуд с рассолом (с концентрацией 220 г/л, равной минерализации пластовых вод). Последующее взвешивание образца производили через 5060 суток. Извлеченный из воды образец освобождали от воды на его поверхности фильтровальной бумагой и взвешивали на тех же весах с последующим расчетом коэффициента фильтрации по предлагаемой нами формуле:

, (3)

где Рс - вес сухого образца, г; Рм - вес образца, впитавшего воду за время Т, г; Т - время впитывания воды образцом, сутки; Sобщ - общая площадь впитывания воды

образцом, м 2; µ - вязкость рассола при 20С; - плотность рассола при 20С; - коэффициент учитывающий изменение Sобщ:

, (4)

где R2 сух – радиус сухого образца, см2; R12 – радиус образца за время впитывания Т.

После повторного взвешивания образец вновь помещали в сосуд с водой для продолжения опыта с периодическим взвешиванием через 5060 суток. Общая продолжительность опыта в нашем случае составила около года.

По полученным данным построены графики зависимости исследуемых параметров (коэффициента фильтрации и изменения площади впитывания рассола в керн образцов S) от времени исследования (рис. 9). На графиках выделено три области, отличающихся по характеру зависимости Кф и S от Т:

I – Область неустановившейся скорости впитывания;

II - Область установившейся скорости впитывания;

III – Область, в которой наблюдается неравномерная скорость впитывания.

Результаты определения коэффициентов фильтрации сопоставлялись с параметрами проницаемости керна пород, полученных в лабораторных условиях. На некоторых площадях лабораторные определения проницаемости выполнены нами на приборе ГК-5. Переход от коэффициента проницаемости к коэффициенту фильтрации осуществлен с использованием формулы В.А. Боревской (1979):

, (5)

где Кпр- коэффициент проницаемости, м 2; - плотность пластовой воды, кг/м3; - вязкость пластовой воды, Па·с; - переводной коэффициент.

Таким образом, разработан методический подход к определению коэффициента фильтрации глинистых пород по керну скважин без специальной подготовки. Полученные результаты свидетельствуют о том, что предложенный подход обеспечивает точность определения, сопоставимую с традиционными

а)

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.