Главная | Обратная связь

Гідрогеологічні дослідження при пошуках і розвідці мінеральних (лікувальних), промислових та термальних вод

До мінеральних (лікувальних) вод (за А.М.Овчинниковим, 1970) відносяться природні води, що можуть впливати на організм людини з лікувальним ефектом, що є обумовленим підвищеним вмістом корисних, біологічно активних компонентів іонно-сольового та газового складу, або загальним іонно-сольовим складом води, а також органічною речовиною.

Для віднесення мінеральних вод до того чи іншого їх типу за мінералізацією, вмістом біологічно-активних компонентів та інших показників використовуються критерії оцінки, які регламентовані відповідним ДСТУ. Серед мінеральних вод виділяють такі головні типи: залізо вміщуючи (Келичинські води, Закарпаття), мишьяковміщуючи (курорт Зуби, Грузія), сірководневі (сульфідні), (Сочі, Мацеста), вуглекислі (Кисловодський нарзан, Єсентуки, Боржомі), радонові (Цхалтубо), йодні (Нальчик), борні, бромні, кременисті, вміщуючи органічні речовини (типу "Нафтуся", Трускавець).

Мінеральні (лікувальні) води поділяються на води для внутрішнього (питні) та зовнішнього (для ванн) застосування. У відповідності з ДСТУ виділяють 2 великі групи питних вод: лікувально-столові з мінералізацією від 1 до 10 г/дм³ та лікувальні, що приймаються за призначенням лікаря, з мінералізацією від 10 до 15 г/дм³.

Під термальними водами розуміють води з температурою більше 20⁰ С. Існує декілька класифікацій підземних вод за їх температурою. Найповнішою з них є класифікація М.І.Толстіхіна (1970), яка включає:

1) негативно температурні - кріопеги (від – 36⁰ до 0⁰;

2) позитивно температурні - пеги (до + 20⁰) та терми - теплі та гарячі (від + 20⁰ до +100⁰);

3) надгарячі (перегріті) води - супертерми (від + 100⁰ до 700⁰);

4) гарячі пари (газ та пара) - вапортерми (більше 700⁰).

За використанню виділяють такі групи термальних вод:

1) з температурою від + 50⁰ до + 70⁰ - для гарячого водопостачання (парники, теплиці, ферми),

2) з температурою від + 70⁰ до + 100⁰- для отоплення, гарячого водопостачання, вироблення електроенергії;

3) з температурою більше + 100⁰ - для вироблення електроенергії та теплопостачання.

При вирішенні питання про використання термальних вод завжди враховується їх хімічний склад та експлуатаційні запаси. Багато які термальні води використовуються також й із бальнеологічною метою, як мінеральні термальні води (наприклад, азотна термальна мінеральна вода Ходжа-Обігарм, Гісарський хребет Тянь-Шаню - це єдиний у СНД та другий у світі пароеманатерій (курорт на висоті 1800 м , де вода закипає при температурі + 95⁰).

Промисловими називають підземні води, що містять у розчині корисні компоненти або їх сполуки (поварену сіль, I, Br, B, Li, K та ін.) у концентраціях, що забезпечують у конкретних гідрогеологічних умовах на даному рівні розвитку технології економічно доцільний їх видобуток та переробку.

Віднесення природних підземних вод до промислових проводиться за сукупністю ознак, вирішальне значення серед яких мають: рівень концентрації рідкісних елементів у підземних водах, експлуатаційні запаси підземних вод, технологічні можливості як у відношенні видобування окремих елементів з води, так і їх комплексного використання; умови експлуатації водозаборів (глибина свердловини та динамічний рівень підземних вод), умови скидання вироблених вод та фактори техніко-економічного та загальноекономічного характеру (наприклад, шляхи сполучення тощо).

За умовами формування, залягання та розповсюдження мінеральні (лікувальні), термальні та промислові води мають багато спільного. Зокрема, вони, як правило, розкриваються в глибоких структурних горизонтах; мають підвищену мінералізацію; специфічний хімічний склад, характеризуються незначною залежністю режиму від кліматичних факторів, складними гідро-геохімічними особливостями, пружним режимом при експлуатації тощо.

Усе вищесказане надає підґрунтя для єдиної схеми вивчення мінеральних, термальних та промислових вод.

До родовищ підземних вод відносяться просторово оконтурені скупчення підземних вод, якість та кількість яких забезпечують економічно та доцільне їх використання.

Для кожного конкретного родовища промислових і термальних вод має бути встановлена економічна доцільність використання цих вод. Вона має бути якісно втілена та доведена ТЕ розрахунками, які виконуються в процесі проектування пошуково-розвідувальних робіт, вивчення та оцінки експлуатаційних запасів родовищ.

Економічна доцільність експлуатації родовищ та експлуатаційні запаси встановлюються на підґрунті кондиційних показників – це вимоги до якості підземних вод та умов їх експлуатації, при дотриманні яких можливо економічно доцільне їх використання з водовідбором, що дорівнює величині встановлених експлуатаційних запасів. До кондиційних показників відносять - вимоги до загального хімічного складу підземних вод; вмісту окремих компонентів та газів, температури, умовам експлуатації свердловин, глибині залягання продуктивних горизонтів тощо.

Ділянки родовищ, у межах яких економічно доцільне використання підземних вод, називають експлуатаційними. Вони виявляються та вивчаються в процесі спеціальних пошуково-розвідувальних робіт.

Перед пошуково-розвідувальними роботами проводяться регіональні узагальнення та оцінки, на підґрунті аналізу раніше виконаних досліджень (результатів комплексних гідрогеологічних зйомок масштабу 1:200000 та глибокого опорного буріння ).

Метою регіональних узагальнень та оцінок є: 1) визначення закономірностей формування та розповсюдження підземних вод у межах великих гідрогеологічних регіонів; 2) оцінки умов існуючого та можливого їх використання, а в наслідок - виділення перспективних структур та площ для проведення подальших пошуково-розвідувальних робіт.

Мета пошуково-розвідувальних робіт - виявлення родовищ підземних вод, вивчення геолого-гідро-геохімічних та геотермічних умов, оцінка якості, кількості та умов раціонального використання їх експлуатаційних запасів.

Пошуково розвідувальні роботи здійснюються послідовно із дотриманням встановленої стадійності їх проведення (як й для прісних підземних вод): пошук й пошукова оцінка родовищ підземних вод та розвідка родовищ підземних вод.

Мінеральні (лікувальні) води. Родовища мінеральних вод класифікуються за різноманітними ознаками. Для розвідки найбільший інтерес має типізація родовищ за їх геолого-структурними та гідрогеологічними умовами. Виділяють 6 типів родовищ мінеральних вод:

1) Родовища в артезіанських басейнах платформ характеризуються широким розповсюдженням, глибоким та спокійним заляганням мінеральних вод у відносно однорідних тріщинних та порових колекторах, витриманістю гідро-геохімічних показників, невеликими надлишковими напорами та значними природними запасами.

2) Родовища передгірських та між гірських артезіанських басейнів та схилів (пластові) характеризуються обмеженим розповсюдженням мінеральних вод, високою газонасиченістю, високими надлишковими напорами, сталістю хімічного складу вод при невеликих водовідборах та можливістю підтока води іншого складу по зонах тектонічних порушень та через літолого-фаціальні вікна, при розкритті можливі сильні водяні та газово-водяні викиди.

3. Родовища артезіанських басейнів та схилів, пов’язані із зонами розвантаження глибинних мінеральних вод у вищезалягаючі напірні водоносні горизонти, характеризуються високою газонасиченістю та температурою вод, обмеженим розповсюдженням серед пластових напірних вод (у вигляді куполів мінеральних вод над тектонічними порушеннями або фаціальними вікнами), мінливістю меж та об’єму купола в часі та при відкачках, складністю простежування куполів мінеральних вод.

4) Родовища трішинно-жильних водонапірних систем, що приурочені до магматогенно-метаморфічних порід, характеризуються малими перерізами водоносних зон (пов’язаних з тектонічними порушеннями, рідше - з карстом) та як наслідок - скупченістю потоків мінеральних вод, стабільністю гідродинамічного режиму та сталим у часі складом мінеральних вод.

5) Родовища, що приурочені до зон розвантаження напірних потоків у басейни ґрунтових вод характеризуються обмеженим розповсюдженням куполів мінеральних вод у ґрунтових потоках, залежністю розмірів та форми куполів від гідродинамічної рівноваги взаємодіючих потоків. Ці родовища, як правило, розповсюджені в масивах магматогенно-метаморфічних порід, де до верхній тріщинуватій зоні приурочені прісні ґрунтові потоки, у які по тектонічним порушенням розвантажуються мінеральні води.

б) Родовища ґрунтових мінеральних вод пов’язані із зонами вивітрювання магматогенних, метаморфічних або карстуючихся порід з ділянками локалізації в породах тих або інших біологічно-активних компонентів, які вилуговуються ґрунтовими водами. Для них характерні невеликі площі розвитку кондиційних мінеральних вод, відносно обмежені експлуатаційні запаси та значна несталість складу води в часі.

За ступенем складності геолого-гідрогеологічних умов, що визначають принципи розвідки, отримання та обґрунтування вірогідності вихідної інформації для підрахунку експлуатаційних запасів, родовища мінеральних вод (як і прісних вод) поділяють на 3 групи: з простими, складними та дуже складними гідрогеологічними умовами.

Перші 2 типи родовищ мінеральних вод відносяться до групи з простими гідрогеологічними умовами. Для них виділення перспективних для розвідки площ можливе на підґрунті аналізу регіональних гідрогеологічних матеріалів, а також рекомендується розвідка бурінням та випробуванням одиночних свердловин (рідко - кущів). Оцінка експлуатаційних запасів доцільна гідродинамічним та гідравлічними методами (при значній тектонічній порушеності порід та газонасиченості вод), або шляхом їх сумісного застосування (комбінований метод).

Родовища з 3 по 6 тип відносять до 2 та 3 групи складності. Для них при виділенні ділянок під розвідку окрім аналізу регіональних матеріалів часто потрібне проведення пошукових і термометричних та інших досліджень, буріння пошукових та пошуково-зондувальних свердловин та їх масове глибинне випробування, а також проведення спеціальних розвідувальних робіт. Ці родовища розвідуються бурінням свердловин по створах та спеціальними площинними зйомочними роботами.

Оцінка їх експлуатаційних запасів здійснюється переважно гідравлічним методом, а також перспективним є метод моделювання.

Промислові підземні води. Для розвідки та геолого-промислової оцінки за особливостями характеру залягання, розповсюдження та гідродинамічними умовами родовища промислових вод поділені на 2 головних типи:

1) Родовища, розташовані у великих та середніх артезіанських басейнах платформних областей, крайових та передгірських прогинах, що характеризуюся відносно спокійним регіональним розповсюдженням витриманих продуктивних горизонтів;

2) Родовища, приурочені до водонапірних систем гірсько-складчатих областей, що характеризуються наявністю складнодислокованих структур з порушеннями тектонічного характеру, що розділяють продуктивні водоносні горизонти однойменних стратиграфічних комплексів.

Належність родовищ промислових вод до того або іншого типу визначає особливості проведення гідрогеологічних досліджень. У той же час, для родовищ промислових вод характерні й загальні риси, що визначають особливості пошукових робіт: 1) розташування в глибоких частинах артезіанських басейнів (200 та більше м); 2) широке розповсюдження продуктивних відкладів, їх відносна витриманість та висока водозбагаченість; 3) значні розміри родовищ та їх експлуатаційних запасів; 4) пружно-водонапірний режим при експлуатації; 5) обмеженість ділянок, у межах яких можлива раціональна експлуатація.

При вивченні родовищ промислових вод перш за все виявляють:

1) розміри; 2) положення в межах водонапірної системи; 3) глибину залягання та потужність водоносної зони; 4) гідрогеологічні та гідродинамічні особливості.

Оцінка експлуатаційних запасів родовищ промислових вод 1 типу, як правило виконується гідродинамічним методом, а при високому ступені вивченості – моделюванням.

Для родовищ 2 типу доцільне комплексне застосування гідродинамічного та гідравлічного методів, при високому ступені вивченості – гідродинамічного метода та моделювання, а на окремих ділянках - моделювання.

При проведенні пошуково-розвідувальних робіт необхідно брати до уваги можливість експлуатації родовищ промислових вод в умовах застосування способу підтримання пластового тиску (ППТ), що визначається такими передумовами: 1) відсутністю в наш час водопід’ємного обладнання, що забезпечує експлуатацію свердловин при зниженні рівня більше 300 м від поверхні землі та дебітах свердловин 500-1000 м добу та більше; 2) великими труднощами в організації скидання відпрацьованих вод поверхневим шляхом. У таких умовах експлуатація родовищ проводиться зі зворотною закачкою відпрацьованих вод у продуктивні пласти та підтриманням у них необхідного пластового тиску, що створює сприятливі умови експлуатації свердловин, забезпечує утилізацію відпрацьованих вод, дає можливість суттєвого збільшення експлуатаційних запасів промислових вод та більш повного спрацювання їх природних запасів і.

Термальні води. Для виконання пошуково-розвідувальних робіт та оцінки експлуатаційних запасів, родовища термальних вод поділяються на 3 типи: 1) родовища артезіанських басейнів платформного типу; 2) родовища артезіанських басейнів гірсько-складчастих областей;3) родовища тріщинно-жильного типу гірсько-складчастих областей. На території держав СНД на перші 2 типа припадає більше 90 % родовищ.

Родовища термальних вод перших 2 типів аналогічні відповідним типам родовищ промислових вод. Для оцінки експлуатаційних запасів цих родовищ використовується гідродинамічний метод; у той же час для родовищ 2 типу часто найбільш прийнятним є гідравлічний або комбінований метод, що й визначає специфіку проведення пошуково-розвідувальних робіт.

Серед родовищ термальних вод 3 типу виділяють: 1) родовища перегрітих вод (парогідротерми) у районах сучасного та недавнього вулканізму (з температурою від 150⁰ до 200-300⁰ С); 2) родовища термальних вод (з температурою до 100⁰ С) як у районах сучасного та недавнього вулканізму, так і поза областями молодої вулканічної діяльності в складчастий районах, що піддавались впливу неотектонічної діяльності. Ці родовища приурочені, головним чином, до інтрузивних, метаморфічних та вулканогенно-осадовим комплексам порід, розбитих системою тектонічних порушень, вирізняються дуже складною будовою, сильною фільтраційною та геотермальною неоднорідністю, локальним розповсюдженням та невеликими розмірами.

Родовища термальних вод районів сучасного та недавнього вулканізму характеризуються невеликою глибиною залягання, високою температурою та невеликою мінералізацією підземних вод; наявністю чисельних термоаномалій, тріщинуватістю колекторі, проявами парогідротерм (гейзери). Експлуатаційні запаси оцінюються, головним чином, гідравлічним методом. Для оцінки парогідротерм виконується прогноз всіх компонентів, що їх характеризують (температура, витрата пару та його тиск, рівень води).

Родовища термальних вод вивержених та омолоджених гірсько-складчастих систем відрізняються виходами термальних вод по лініях тектонічних порушень, незначними природними запасами підземних вод, впливом на їх режим та умови руху вище залягаючих підземних вод.

Експлуатаційні запаси, як правило, оцінюються гідравлічним методом.