Расходометрия. Ваедение. Звенигородская геологическая практика (Сочинение на свободную тему)

Водоносный горизонт обычно представлен чередованием слоев, пластов и линз хорошо проницаемых пород и характеризуется едиными условиями питания и единой уровенной поверхностью подземных вод. Для упрощения расчётов каждый входящий в водоносный горизонт слой принимается однородным по проницаемости в вертикальном разрезе, а проводимость горизонта определяется суммой проводимостей складывающих его слоев.

Существенное значение данное положение имеет для грунтовых водоносных горизонтов, суммарная проводимость которых определяется мощностью и фильтрационными свойствами обводненной части разреза и, следовательно, значительной мере зависит от положения уровня подземных вод.

Методы изучения вертикальной фильтрационной неоднородности пород можно разделить на прямые и косвенные.

Косвенные методы - стандартные геофизические исследования скважин (кажущиеся сопротивления, боковое каротажное зондирование, различные модификации гамма-каротажа и др.). Фильтрационные свойства пород определяются на сравнительном уровне, на основе данных о фильтрации в дисперсных породах - чем более глинистая составляющая, тем они менее проницаемы.

Прямые методы основаны на количественных измерениях скоростей фильтрации, действительных скоростей фильтрации, поглощения или поступления воды в различных интервалах ствола скважины. При комплексировании этих методов с результатами опытно- фильтрационных работ возможно получить достоверные распределения фильтрационных свойств по вертикали (Полевые методы…, 2000).

На территории полигона исследуется вертикальная неоднородность в подольско-мячковском водоносном горизонте, сложенном преимущественно известняками. Поэтому стоит отметить, что около трети суши заняты карбонатными породами на глубинах, интересных для хозяйственного применения. Во многих случаях методы исследований, использованные на территории полигона, подходят для некарбонатных литифицированных (скальных) пород.

Теоретическими исследованиями, подтверждёнными полевыми экспериментами, показано, что в горизонте известняков, обычно представляющих собой набор слоев различного литологического состава, формируются тонкие зоны закарстованности. Эти зоны развиваются на контактах некоторых слоев вследствие различной растворимости основного минерала известняков - магнезиального кальцита в зависимости от мольной доли Х магнезита MgCO3 магнезиальном кальците Са1-хMgхСO3. Это твердый раствор, растворителем считается карбонат кальция. Несомненно, на растворимость оказывают влияние и карбонаты других металлов, входящие с состав кальцита, но обычно их доли значительно меньше, чем карбоната магния.

При фильтрации воды по трещинам через контакт двух различных по литологическому составу слоёв известняков происходит смещение химического равновесия системы вода - порода (контакт геохимический барьер). Поступая в новый слой известняка, вода будет либо растворять составляющий его кальцит, либо осаждать новый кальцит энергетически выгодного состава. Так как кинетика реакции растворения/осаждения кальцита достаточно быстрая, система приходит равновесие на незначительном пути, менее сантиметра в основном пространстве массива пород.

Тонкая зона закарстованности состоит из пересекающихся входных участков трещин слоя с растворяющимся кальцитом. В зависимости от первоначального раскрытия трещин они будут пропускать различные расходы воды и их входные участки будут расширяться по-разному, что приведет к площадной фильтрационной неоднородности тонкой зоны.

Тонкие зоны закарстованности разделяются одним или более слоями почти назакарстованных известняков. Поэтому далее определим два основных элемента фильтрационного строения горизонта:

• Тонкие зоны закарстованности, неопределенной малой мощности, имеющие высокую проводимость: T=km, где Т – проводимость пласта, k – водопроницаемость, m – мощность потока. Мощность зоны определить невозможно так как это не литологический слой, поэтому и коэффициент фильтрации не может быть рассчитан. Зоны проводимости - определяют практически всю проводимость водоносного горизонта в известняках. Следует отметить, что пористость тонкой зоны, вследствие неопределённости мощности, так же не определяется, как и коэффициент фильтрации, поэтому используется понятие удельной ёмкости зоны, её определяют методом запуска индикаторного раствора (трасера) в центральную скважину с регистрацией в стволе наблюдательной.

• Разделяющие толщи относительно невысокой проницаемости, мощностью первые метры или более. Толщи включают конкретные геологические слои известняков различного литологического состава, слоёв может быть несколько. В принцип, они играют роль водоупоров, разделяющих зоны проводимости (Полевые методы…, 2000).

При обычном питании путем поступления инфильтрата сверху и нисходящей фильтрации проводимость таких зон будет иметь тренд уменьшения с глубиной. В областях разгрузки при восходящей фильтрации тонкие зоны закарстованности могут развиваться на контактах других слоев.

Для изучения фильтрационной неоднородности используются следующие методы:

• Поинтервальные откачки или наливы

• Резистивиметрия– засоление ствола скважины с последующей регистрацией рассоления, происходящего с естественным током подземных вод

• Расходометрия – налив или откачка с регистрацией расходов по длине ствола скважины

При этом на практике используется наиболее информативный и технически осществляемый метод расходометрии.