31 Типы водоносных горизонтов и водных источников.

Всякий выход подземной воды на поверхность земли называется источником. Иногда источник называется ключом, род­ником, криницей(на Украине). Источники приурочены к отдельным участкам трещин, выходящих на поверхность земли, или к отдельным выходам горизонтов подземных вод (в том числе горизонтов грунтовых вод).

Источники бывают самыми разнообразными. Их классифицируют по происхождению (генезису), направлению течения воды, темпера­туре воды, химическому составу растворенных солей.

По происхождению источники, так же как и подземные воды, делятся на вадозные, ювенильные и смешанные.

Ювенильные источники называют также девственными. Такое название обусловлено тем, что вода из них впервые появляется на поверхности земли. В дальнейшем она поступает в общий круго­ворот воды на земле: уходит в реки, моря, океаны, испаряется в атмосферу, выпадает на поверхность земли в виде атмосферных осадков, просачивается вглубь земной коры и циркулирует в ней уже как вадозная вода.

Глубинная вода, выходящая на поверхность земли из девственных (ювенильных) источниках, увеличивает общее количество воды на земной поверхности, однако часть ее уходит на образование минера­лов, содержащих химически связанную воду.

Определить, какой источник — ювенильный, вадозный или сме­шанный,— не так просто. Мы видели, что ювенильные и вадозные воды могут иметь как повышенную, так и пониженную температуру, а также быть в разной степени минерализованными. Таким образом, по температурному признаку и химическому составу растворенных в воде солей ювенильные источники очень трудно отличить от вадоз­ных. Конечно, они чаще дают воду с большим содержанием раство­ренных солей и с более высокой температурой, чем вадозные, но это бывает не всегда.

Несомненным признаком ювенильности вод является присут­ствие в них в растворенном состоянии: Sn0₂, F, Сl, Si0₂, В . Однако ювенильные воды не всегда содержат в себе указанные соединения и элементы.

Гейзеры — это периодически фонтанирующие горячей водой источники. В СССР гейзеры имеются на Камчатке, на Курильских островах. Они известны в Исландии, в Иеллоустонском парке Север­ной Америки, в Новой Зеландии, на Яве, в Италии, в Тибете и в других местах. Гейзеры Камчатки изучал акад. А. Н. Заварицкий.

Значительные гейзеры наблюдаются в Кроноцком заповеднике (Камчатка); в долине р. Гейзерной их насчитывается около двух десятков. Они выбрасывают горячую воду на высоту 10—100 м. Здесь же известно множество маленьких гейзеров, толчками раз­брызгивающих горячую воду на высоту 1—2 м.

Широко известен Большой гейзер в Исландии. Он действует свыше 3000 лет. Выбросы фонтанов горячей воды с температурой 76—82 °С происходят в нем в настоящее время в течение 10 мин через каждые 24—30 ч. Высота фонтана достигает 30 м.

Известны гейзеры, в которых вода выбрасывается в пределах канала, не достигая поверхности земли. Это наблюдается в старых гейзерах, имеющих очень высокие конусы. Некоторые исследователи считают, что такова судьба каждого гейзера в будущем. !!!

По направлению течения воды источники делятся на нисхо­дящие и восходящие.

Источники, получающие питание из верховодки или из гори­зонта грунтовых вод, являются нисходящими и безнапорными, В источники, питающиеся межпластовыми водами, в осо­бенности артезианскими, вос­ходящими и напорными.

Особенно интересны артезианские источники. Они преимуще­ственно искусственные.

Вода в артезианских сква­жинах всегда напорная, отличается чистотой и хорошо отфильтрована. Дебит некоторых артезианских скважин достигает 10— 15 м³/мин. Кроме нисходящих, восходящих, артезианских источников, приуроченных к пластам осадочных горных пород, известны трещинные источники.

Рис. 58. Схема действия воклюаских или перемежающихся источников.

Классификация источников по температуре.

В зависимости от температуры воды различают источники обыч­ные, холодные и горячие. Обычными называются источники, температура воды в которых примерно равна среднегодовой темпера­туре воздуха данного места. Эти источники называют также и з о-термическими. Холодные источники дают воду с темпе­ратурой ниже среднегодовой температуры воздуха данного места. Горячие источники, которые называют также терм а м и, дают воду с температурой выше среднегодовой температуры воздуха в месте источника. Очень часто источники с водой, температура которой больше 20° С, называют термальным и.

Классификация источников по химическому составу растворенных солей

Вода источников характеризуется общей минерализацией, под которой понимается общее количество растворенных в ней солен. Для питьевых целей пригодна вода, содержащая не более 3 г солей на 1 л воды. Лучше всего для питьевых целей воды с содержанием солеи до 1 г!л.

Минеральными источниками условно называют источники, кото­рые дают воду, содержащую солей не менее 1 г/л.

По В. И. Вернадскому воды в зависимости от их минерализации подразделяются на пресные (содержание солей <А г!л), солоноватые (1—10 г/л), соленые (10—50 г/л) и рассолы (>50 г/л).

Пресные воды в свою очередь делятся на мягкие, содержащее до 0,25 г/л солей и собственно пресные, заключающие в себе соли в количестве от 0,25 до 1 г/л.

Различают минеральные источники железистые, щелочные (угле­кислые), соленые, горько-соленые, сероводородные, известковистые, радиоактивные и др.

Железистые источники дают воду с высоким со­держанием солей железа. Примером могут служить некоторые источники Железноводска, Липецка, Ижевска и др.

Щ с л о ч и ы е и с т о ч и и к и (углекислые) дают иоду с угле­кислыми солями натрия и калия. Примером их являются Нарзанный источник, Ессентуки, Боржоми и другие источники Кавказа, славяновская вода Железноводска, воды Карловых Вар (Чехосло-

вакия).

Соленые источники дают воду со значительным содержанием ХаС1. К ним относятся источники Старой Руссы, Соликамска, Березняков, Славянска, Усолья и др.

Горько-соленые источники дают воду со значи­тельным содержанием Мд80₄. В качестве примера можно указать на Баталпашинский источник и ряд источников в Туркмении и При­каспийской впадине.

Сероводородные или сульфидные источ­ники дают воду со значительным содержанием Н₂8. Примером их могут служить источники Серноводска, Пятигорска, Мацесты, Цхалтубо. Талги на Кавказе, Сергиевские минеральные воды в По­волжье, Кемери в Прибалтике и др. Водой этих источников, как известно, успешно лечат ревматизм, подагру и другие болезни.

Известковистые источники содержат воду с боль­шим количеством карбонатов кальция и магния. Они распростра­нены чрезвычайно широко.

Радиоактивные источники дают радиоактивную воду. Примером их являются Цхалтубо в Грузии, Белокуриха в Алтайском крае.

№32)Подземные воды нефтяных месторождений.

На нефтяных и газовых месторождениях нефть и газ залегают совместно с подземными водами. При этом происходит естествен­ная сепарация по плотности: самое высокое положение занимает газ, ниже залегает нефтенасыщенная часть пласта, а еще ниже — водонасыщенная часть. Эти участки пласта условно отделяются

друг от друга поверхностями газонефтяного (ГНК) и водонефтяного (ВНК) контактов. Указанная способность газа, нефти и воды к естественной сепарации является причиной того, что в естествен­ных условиях нефть и газ обычно находят в так называемых ло­вушках. Одним из самых распространенных типов ловушек являются структурные ловушки — выпуклые изгибы пластов, перекрытые непроницаемыми породами (рис. 80).

Наличие в нефтяных месторождениях изолированных газовых залежей и многообразие типов подземных вод обусловливает и разнообразное положение контактов между газом, нефтью и во­дой. В частности, для нижних краевых вод положение контакта нефть—вода определяется двумя контурами: внешним и внутрен­ним (рис. 81). Внешний контур проводится по кровле нефтенос­ного пласта, а внутренний — по подошве. Часть пласта, распо­ложенная между внутренним и внешним контурами нефтеносности, содержит сверху нефть, а внизу воду и называется п р и к о н т у р н о й зоной.

В процессе разработки нефтяных месторождений контур нефть—вода меняет свое положение. Одной из задач разработки месторождений является обеспечение равномерного продвижения контура нефтеносности.

остатка (в миллиграммах или граммах). Сухой остаток характери­зует общую минерализацию вод нефтяных и газовых месторожде­ний, которая выражается в процентах по отношению к массе 1 л воды.

Геологи-нефтяники постоянно изучают подземные воды нефтя­ных и газовых месторождений, их динамический режим и химиче­ский состав. Следует отметить, что подземные воды указанных месторождений обычно характеризуются повышенной минерали­зацией. По составу эти воды обычно относятся к типу хлоридных кальциевых (хлоркальциевых), реже гидрокарбонатных натрие­вых. Для них характерно повышенное содержание ионов иода, брома, бора, часто присутствует сероводород. Характерной осо­бенностью вод нефтяных месторождений является отсутствие или весьма малое содержание сульфатов и наличие солей нафтеновых кислот. Присутствие углерода органического происхождения создает восстановительную химическую обстановку, приводящую к восстановлению сульфатов по следующей схеме:

MeS0₄ + 2С = MeS + 2С0₂,

где Me — металлы, С — органический углерод (в виде нефти, битума, газов).

В зависимости от металла реакция приводит к образованию различных соединений. Так, при восстановлении сульфата натрия

Na₂S0₄ + 2C + Н₂0 = Na₂C0₃ + Н₂ + С0₂

образуется растворимая сода Na₂C0₃, повышающая щелочность пластовых вод. При восстановлении сульфата кальция

CaS0₄ + 2С + Н₂0 = СаСОз + H₂S + С0₂

образуется нерастворимый в воде кальцит СаС0₃, выпадающий и осадок и ухудшающий коллекторские свойства пород в прикон-турной^зоне. Однако в любом случае образуется сероводород, который впоследствии реагирует с различными окислами, образуя иприт, халькопирит и другие минералы группы сульфидов.

Процессу восстановления сульфатов (десульфатации) способствуют микроорганизмы — особые бактерии-десульфати-ниторы, живущие в нефти. Среди них наиболее распространены Vibrio desulfuricas и Vibrio thermodesulfuricas.

Многочисленные анализы вод нефтяных и газовых месторожде­ний показали, что их общая минерализация колеблется в довольно больших пределах. Например, в Грозненском районе она состав­ляет 6,3%, в районе Баку достигает 17% и т. д.}

Подземные воды нефтяных и газовых месторождений иг­рают двоякую роль. При экс­плуатации месторождения они могут оказывать как положи­тельное, так и отрицательное влияние. Положительная роль воды проявляется в случае ис­пользования законтурного за­воднения (рис. 82). Обычно нефтяная залежь подпирается краевыми (контурными) водами, которые создают определенное пластовое давление. На началь­ной стадии эксплуатации ме­сторождения скважины, вскрыв­шие нефтяную часть пласта, фонтанируют. По мере интен­сивного отбора нефти давление в пласте постепенно падает, а контур нефть—вода переме­щается к своду залежи. Для поддержания высокого давления в нефтяном пласте и продления наиболее экономичного фонтан­ного периода эксплуатации по периферии залежи (за контуром нефть—вода) бурят нагнетательные скважины, по которым в пласт закачивают воду, восстанавливая тем самым давление в пласте.При наличии подошвенных вод иногда, даже в самом начале эксплуатации месторождения, появляются конусы обводнения, с которыми необходимо вести борьбу (рис. 83). В этом случае подземные воды препятствуют разработке залежи. Они проры­ваются к скважинам в конусах обводнения, а нефть остается в пласте, и для извлечения ее требуется бурение дополнительных скважин.