рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод

Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод - раздел Геология, Производственное Издание С.с.бондаренко,...

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ

С.С.Бондаренко,

Л.А.Лубенский,

Г.В.Куликов

ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

 

Рецензент д-р геол.-минер, наук И. С. Зекцер

Издательство «Недра», 1988

  За послевоенные годы из земных недр многие полезные ископае­мые получены в… К промышленным подземным водам, или гидроминеральному сырью, относят подземные воды и рассолы, количество и качество…

Глава 1.

Подземные промышленные воды и их месторождения

Подземные промышленные воды, их признаки

Представления о подземных промышленных водах с момента их вовлечения в среду хозяйственного использования претерпели су­щественную эволюцию. В общем… Одна из первых классификаций промышленных вод была пред­ложена в 1955 г. Н. А.…  

Таблица 1 Классификация бромных, йодных, борных и других вод.

По Н. А. Плотникову

  С целью стимулирования поисков и выявления новых перспек­тивных площадей и…  

Таблица 2

Требования к промышленным водам, содержащим бром, йод и бор

2 В виде B2O3 для микроудобрений. 3 Для вод с температурой до 35° С. 4 Для вод с температурой более 35° С при наличии бикарбонатно-кальциевых вод,…  

Таблица 3

Ориентировочные кондиционные требования к месторождениям подземных йодобромных вод

Данное определение имеет и гидрогеологический, и экономи­ческий смысл. Распространение подземных вод с высокими кон­центрациями полезных компонентов… Таким образом, минимальные промышленные концентрации полезных компонентов в… В последние годы наряду с понятием «промышленные воды» широко используется термин «гидроминеральное сырье».…

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД В СССР

Подземные минерализованные воды и рассолы промышленного значения широко развиты на территории СССР и приурочены, как правило, к глубоким частям… Районирование подземных промышленных вод является гид­рогеологической основой… В основу районирования подземных промышленных вод, как и общего гидрогеологического районирования, положен…

Рис. 1. Схема распространения и районирования подземных промышленных вод на территории СССР.

Провинции древних (докембрийских) платформенных областей: I - Русская. II Прикаспийская, III — Сибирская; провинции эпипалеозойских платформенных областей: IV — Скифская, V — Западно-Сибирская; VI — Туранскан; провинции гидрогеологических складчатых областей:VII — альпийской, VIII — герцинской, IX — мезозойской, X — кайнозойской. Районы под­ъемных промышленных под (йодных, бромных и йодобромных): 1 - весьма перспективные, 2 — перспективные, 3 — малоперспективные, 4 неперспектив­ные горно-складчатые области и щиты (а) и платформы (б); границы: 5 — провинций, 6 — месторождений промышленных вод

В пределах провинции среди подземных промышленных вод преобладают рассолы с минерализацией 35 — 430 г/л, характери­зующиеся хлоридно-кальциево-натриевым составом при минерали­зации до 330 г/л и хлоридно-натриево-кальциевым составом при минерализации свыше 320 г/л. Первые в той или иной мере насы­щены метаново-азотными газами; геохимическая среда их распро­странения определяется величинами Eh от +100 до — 150 мВ и рН от 4,0 до 7,5. Из специфических компонентов в этих рассолах в незначительных количествах присутствуют водорастворимые ор­ганические вещества (0,35 — 20,0 мг/л), а также аммоний. Вторые характеризуются наличием растворенных газов азотно-метанового и метанового состава, а также величинами Eh от +13 до — 220 мВ и рН от 3,5 до 7,1. Из специфических компонентов характерно присутствие в этих рассолах железа (от 100 до 810 мг/л).

Подземные промышленные воды Русской платформы, обогащен­ные редкими элементами, изучались в разное время Л. С. Балашо­вым, С. С. Бондаренко, Г. В. Богомоловым, Г. А. Голевой, М. С. Галицыным, В. А. Кротовой, К. Е. Питьевой, Л. В. Славяновой и многи­ми другими исследователями. Основные данные, характеризующие глубокие подземные воды и их ресурсы, получены при бурении на нефть и газ. В течение длительного времени гидрогеологические исследования, сопровождавшие такое бурение, ограничивались лишь общим анализом химического состава подземных вод и определением содержания в них йода и брома; изучение содержания и распростра­нения в подземных водах редких металлов в широких масштабах осуществляется лишь в последнее десятилетие. Тем не менее имеющийся в настоящее время фактический материал позволяет достаточно полно и объективно охарактеризовать закономерности распространения подземных промышленных вод различного состава и некоторые показатели, характеризующие их ресурсы.

Таблица 4

Провинции и районы распространения промышленных вод СССР

Данные (как фактические, так и прогнозные) о величинах кон­центраций редких элементов в подземных водах Русской платформы приводятся в табл. 5. Эти…

Таблица 5

Обобщенные сведения о концентрациях некоторых редких элементов в рассолах провинции Русской платформы

При вскрытии глубоких подземных вод скважинами обычно имеют место нормальные гидростатические давления. Однако на отдельных участках… Неравномерная в целом водоносность пород определяет разно­образие в… Прикаспийская провинция расположена в пределах одноименной глубокой тектонической впадины с докембрийским складчатым…

Таблица 6

Пористость и проницаемость палеозойских отложений

Примечание. В числителе — пористость (%), в знаменателе — проницаемость, (м2).   В осадочной толще выделяются надсолевой, солевой и подсо-левой структурные и гидрогеологические этажи. Надсолевой…

Таблица 7

Средние концентрации редких элементов в различных водоносных комплексах Азово-Кубанского и Восточно-Предкавказского бассейнов

  Подземные воды водоносных комплексов характеризуются значительными… Провинция Туранской плиты промышленных подзем­ных вод приурочена к одноименной эпипалеозойской плите, име­ющей…

Таблица 8

Сочетания полезных компонентов в промышленных водах крупных артезианских бассейнов

Многокомпонентные промышленные подземные воды формиру­ются во многих артезианских бассейнах Восточно-Европейской (Волго-Камский, Тимано-Печорский,… Дополнительным источником редких элементов могут служить попутные воды,…  

Таблица 9

Добыча редких элементов и минеральных солей в развитых капиталистических и развивающихся странах

    тыс. т/год % от общей добычи   млн. дол. Поваренная соль …   В СССР из подземных вод в промышленных масштабах добы­вают пока только йод и бром. Целесообразность более широкого…

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД ЗА РУБЕЖОМ

В ряде развитых капиталистических стран (США, Японии, Италии, ФРГ и др.) достигнуты определенные успехи в использо­вании гидроминерального сырья,…

Таблица 10

Основные виды гидроминерального сырья капиталистических и развивающихся стран

  В качестве гидроминерального сырья используются (табл. 10): термальные рассолы… Термальные рассолы рифтовых зон (Калифорнийский залив, Красное море) рассматриваются как потенциальный сырьевой…

Таблица 11

Состав термальных рассолов и вод Красного моря, г/кг

  Na + 92,60 113,25 93,05 103,85 10,75 К + 1,87 2,69 2,14 2;…   Калифорнийский эпейрогенный рифт, простирание которого между Калифорнийским заливом и оз. Солтон-Си отвечает…

Таблица 12

 

Химический состав термальных флюидов гидротермальных систем Калифорнийской рифтовой зоны, мг/л

Примечание: 1 — термальный рассол; 2 - иловая вода.   Воды и рассолы артезианских бассейнов широко используются для добычи поваренной соли, солей калия и кальция, а также…

Таблица 13

Химический состав подземных вод и рассолов некоторых продуктивных водоносных комплексов (США, Японии)

Месторож­дение Сумма солей, г/л Содержание, мг/л
Cl SO4 HCO3 Вг I Na К Са Mg
США
Бей-Сити (шт. Мичи­ган) 579,3 361 750 0,1 579,3 21 785
Лавенпорт (шт. Окла­хома) 194,7 Нет сведений  
Оклахома Сити (шт. Окла­хома) 298,5 184 387 » » 91 603  
Гербер (шт. Окла­хома) 224,9 » »   21 453
Япония
Отаки (преф. Канто) 27,8    
Хосокуса (преф. Канто) 29,2   61,1 99,7
Фурусана (преф. Канто) 33,4 19 100   11 690  
Ябасе (преф. Акита) 25,6 14 139  
Койя (преф. Акита) 26,9   10 136
Кита-Ага (преф. Ниигата) 35,3   71,4 11 840

 

В целом в сферу практического использования за рубежом включены практически все виды перечисленного выше гидроми­нерального сырья. Изучением и освоением месторождений природ­ных вод и рассолов занимаются многочисленные компании. Про­дукция, получаемая из природных минерализованных вод и рас­солов, в большом объеме поступает на внешний рынок.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ УЧАСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

 

ПОНЯТИЕ О МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Представления о месторождениях глубоких подземных вод сформировались сравнительно недавно. Необходимость введения понятия «месторождение» связана с… Понятие о месторождении оказалось весьма полезным при региональных оценках… Общей классификации месторождений глубоких подземных вод еще не существует, и, по всей видимости, в этом пока нет…

Таблица 14

Подразделение месторождений подземных вод на группы по степени сложности

В общем случае под месторождением подземных промышленных вод следует понимать пространственно ограниченную в разрезе и по площади артезианского…  

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Для решения практических задач при разведке и освоении месторождений подземных вод их подразделяют на три группы по степени сложности (табл. 14).… Сложность геологических условий месторождений определяется прежде всего… Степень сложности гидрогеохимических и гидрогеотермических условий определяет надежность прогнозирования качества вод…

Эксплуатационные участки месторождений, водозаборы промышленных вод

Месторождения подземных промышленных вод в принятом по­нимании могут охватывать территорию почти всего или части (иногда сравнительно небольшой)… Участки месторождений, на которых по совокупности выявлен­ных… При выделении эксплуатационных и перспективных участков возможны два крайних случая. В условиях спокойного,…

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГЛУБОКИХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Геолого-экономические показатели эксплуатации определяются гидрогеологическими условиями месторождений подземных про­мышленных вод и техническими… Рентабельность добычи из подземных вод различных компонентов определяется… В настоящее время добыча подземных промышленных вод и рассолов осуществляется несколькими способами: 1) фонтанным; 2)…

Насосно-компрессорные трубы, 2 — Фонтанная арматура; 3 — манометры; 4 — Уорикатор; 5 — трап-газоотделитель; 6 — измеритель дебита газа; 7 — мерная емкоть для воды; 8 — водоносный горизонт

Рис. 3. Схемы оборудования скважин для компрессорной эксплуатации:

А — двухрядный эрлифт; б — однорядный эр­лифт; 1 — смеситель пластовой воды и воздуха; 2 — газоводяная эмульсия; З — сжатый воздух; 4 - мерная емкость для воды; 5 — газоотделитель; 6 — подача сжатого воздуха от компрессора; 7 — ресивер; 8 — компрессор; 9 — приспособление для измерения уровня воды в работающей скважине


При этом в связи с особенностями режима глубоких подземный вод при эксплуатации, обусловленными упругими свойствами пласто­вых водонапорных систем, в процессе разработки месторождений при постоянстве суммарного дебита водозаборов происходит неук­лонное, замедляющееся во времени снижение динамических уровней Это обстоятельство заставляет при выборе насосного оборудования ориентироваться на предельное понижение уровня в скважинах к концу срока эксплуатации или предусматривать поэтапную смену типа насосов в процессе разработки месторождений.

При фонтанной эксплуатации скважины оборудуются фонтанной арматурой и насосно-компрессорными трубами. Фонтанная арма­тура предназначена для обвязки отсадных колонн труб, подвески насосно-компрессорных труб, регулирования работы скважин размещения контрольно-измерительных приборов. В верхней части трубной головки монтируют лубрикатор, представляющий собой устройство для спуска и подъема глубинных приборов (маномет­ров, пробоотборников, термометров) без остановки работающих скважин. Трап-газоотделитель предназначен для разделения жид­кой и газообразной фаз и измерения дебита воды и газа. Насосно­компрессорные трубы спускают в скважину с таким расчетом, чтобы их нижняя часть находилась ниже уровня начала выде­ления из воды газа в свободное состояние. Так как движение воды в насосно-компрессорных трубах не происходит, замеряемое на их оголовке давление отвечает истинному избыточному давлению. В ряде случаев для скважин, фонтанирующих за счет действиях газлифта и термолифта, насосно-компрессорные трубы используют для измерения в них глубины динамического уровня (рис. 2).

При насосно-компрессорной эксплуатации в качестве водо­подъемников используются эрлифты, позволяющие получить в про­цессе откачек большие дебиты скважин при значительных понижени­ях динамических уровней. В практике применяют одно- и двухрядные эрлифты. Однорядный эрлифт предполагает подачу сжатого воздуха в насосно-компрессорные трубы и подъем газоводяной эмульсии по кольцевому зазору между этими трубами и обсадной колонной. Подобный способ эксплуатации не позволяет производить непо­средственные измерения динамического уровня и допускает лишь приближенный расчет его положения по давлению сжатого воздуха на оголовке скважины. Кроме того, при эксплуатации водоносных горизонтов, представленных песками или слабосцементирован­ными песчаниками, вследствие выноса песка возможны истирание (и разгерметизация) колонны обсадных труб и выход из строя эксплуатационных скважин. Поэтому двухрядный эрлифт предпочти­тельней (рис. 3).

Плунжерные штанговые насосы широко применяют для экс­плуатации промышленных йодобромных вод при малых (до 500 м3/сут) дебитах скважин и их сильном песковании. Привод глубинных плунжерных насосов осуществляется редукторными станками-качалками обычно отечественного производства. Использование штанговых насосов экономически нецелесообразно при высокой водообильности продуктивных отложений и возможности эксплуата­ции водозаборов с большими (700 — 2000 м3/сут) дебитами скважин.

Наиболее прогрессивным и экономичным является использова­ние погружных центробежных износоустойчивых электронасосов типа ЭЦНВ и ЭЦНИ. В настоящее время отечественной промыш­ленностью уже освоено производство таких насосов с подачей 350, 500 и 700 м3/сут и рабочим напором соответственно до 500 и 450 м. Однако для разработки наиболее перспективных и крупных месторождений промышленных подземных вод предельные подачи таких насосных установок должны быть увеличены до 1000 — 2000 м3/сут при понижениях уровня в скважинах от 750 до 1000 м от поверхности.

На разрабатываемых месторождениях промышленных вод в той или иной мере используются все перечисленные способы эксплуата­ции скважин. Выбор преимущественного, наиболее эффективного применительно к условиям конкретного участка месторождения способа производится с учетом глубины и производительности сква­жин, их технической конструкции, глубин динамического уровня от поверхности.

 

НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИН НА ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВОДЫ

Бурение и опытное гидрогеологическое опробование скважин при поисках и разведке являются основными способами изучения подземных промышленных вод и… стратиграфическое расчленение вскрываемых отложений; выделение в разрезе литолого-стратиграфических комплексов пород и определение их мощности;

Таблица 15

Категории глубоких гидрогеологических скважин на подземные промышленные воды

изучение физико-химических свойств, минерализации, химичес­кого и газового состава подземных промышленных вод и содержа­ния в них рассеянных… оценку водообильности водоносных комплексов горизонтов и пластов; определение основных расчетных гидрогеологических парамет­ров: коэффициентов фильтрации, водопроводимости,…

Экономические показатели добычи подземных промышленных вод

Анализ экономических показателей йодобромного производства важен с точки зрения оценки стоимости добычи воды в общей себестоимости конечной… Основная масса производных йода и брома, выпускаемых за­водами страны,…  

Перекачка воды на предприятие; 2 -зарплата обслуживающего персонала; 3 — отчис­ления от капитальных вложений в сырьевую базу; 4 — затраты на подъем воды из скважин; 5 — прочие затраты; 6 — размеры капитальных вло­жений в сырьевую базу; 7 — стоимость водоподъема, отнесенная к 1м3 воды


 

В табл. 16 показана структура себестоимости буровой воды. Приведенные данные свидетельствуют о том, что основные затраты связаны с бурением скважин и их эксплуатацией. Примерная струк­тура себестоимости подземных вод наглядно иллюстрируется рис.4. В частности, этот рисунок показывает зависимость капиталовло­жений и эксплуатационных затрат от размеров водозабора: первые растут при увеличении расстояния между скважинами за счет увеличения протяженности трубопроводов, числа станций перекач­ки и т. д.; эксплуатационные затраты на добычу воды несколько снижаются вследствие уменьшения понижений динамических уров­ней в скважинах при сохранении суммарных водоотборов.

Подземные промышленные йодобромные и редкометалльные (содержащие цезий, рубидий, стронций) воды характеризуются сходными условиями залегания и распространения и, как было отмечено выше, часто представляют собой комплексное гидроми­неральное сырье с разным сочетанием полезных компонентов. Допустимая стоимость промышленных вод при соблюдении условий рентабельности производства может быть рассчитана с учетом гидрогеологических условий месторождений и концентраций в промышленных водах полезных компонентов. Для примера влияние стоимости добычи воды на величины минимальных промышленных концентраций полезных компонентов с учетом их числа определено для двух месторождений: 1) при наличии одного компонента (йода) за основу приняты данные, полученные в процессе геологоразве­дочных работ в Западной Сибири (рис. 5); 2) при наличии двух компонентов (йода и брома) за основу приняты результаты экс­плуатации промышленных вод в Западной Туркмении (рис. 6). В табл. 17 приводятся минимальные расчетные промышленные кон­центрации йода и брома в подземных водах Западной Туркмении в зависимости от стоимости добычи воды при эксплуатации водо­заборов. Случай нулевой стоимости воды отвечает условиям ис­пользования попутных вод нефтяных месторождений, когда себе­стоимость продукции определяется главным образом издержками технологического процесса. При наличии технико-экономических показателей извлечения могут быть определены минимальные промышленные концентрации и других полезных компонентов. Учитывая отсутствие таких показателей, в табл. 18 оценивается возможная стоимость извлечения редких металлов при задан­ной цене на воду и концентрации полезных компонентов.

 

Таблица 16

Структура себестоимости 1 000 м3 буровойводы

  затрат Азербайджанская ССР Пермское Приуралье Туркменская ССР
Сумма, руб. Удельный вес затрат, % Сумма, руб. Удельный вес затрат, % Сумма, руб. Удельный вес затрат, %
Аморти­зация 124,3 61,5 101,8 35,4 66,7 52,3
Энергия 31 5 15,6 149,7 52,2 40,7 32,0
Зарплата 37,2 18,4 8,8 3,1 16,8 13,3
Прочие расходы 2 0 4 5 26,7 9,3 9,1 2,4
Итого 202,0 100,0 287,0 100,0 133,3 100,0

 


Рис. 6. Допустимая стоимость 1 м6 промышленных вод в зависимо­сти от концентраций в них йода и брома (Западная Туркмения)

Рис. 5. Допустимая стоимость 1 м3 промыш­ленных подземных вод в зависимости от концент­раций в них йода (За­падная Сибирь)


 

При оценке возможного уровня технологических затрат сделаны существенные допущения, а именно: 1) стоимость минерально-сырьевой воды принята равной 20 коп. за 1 м3 (что примерно соответствует средней стоимости воды на предприятиях йодобром-ной промышленности); 2) принятые отпускные цены на конечную продукцию учитывают стоимость чистых металлов, получение кото­рых в условиях заводского производства затруднительно и, вероят­но, нецелесообразно. Тем не менее приведенные данные дают приближенное представление о возможности рентабельного извле­чения из подземных вод редких металлов. Рентабельность произ­водства продукции будет существенно возрастать при извлечении комплекса рассеянных и редких металлов.

В целом анализ структуры себестоимости добываемых про­мышленных вод показывает, что большая часть затрат средств при эксплуатации месторождений гидроминерального сырья свя­зана с амортизацией основных фондов (т. е. капиталовложений) и энергетическими затратами на добычу подземных вод. Первая статья затрат определяется числом эксплуатационных скважин, вторая — условиями разработки месторождений и глубиной дина­мического уровня подземных вод в скважинах. В связи с увеличе­нием числа скважин в процессе эксплуатации промыслов и сработ-кой динамических уровней обе статьи затрат неизбежно возраста­ют во времени, что приводит к увеличению стоимости добываемых на поверхность промышленных подземных вод и в конечном счете к росту себестоимости продукции. Это обстоятельство должно учитываться при проектировании и оценке экономической эффек­тивности разработки месторождений промышленных вод.

Из вышеизложенного следует также, что при изучении и оценке месторождений подземных промышленных вод наряду с гидрогеологическим обоснованием ведущее значение имеет геолого-экономи­ческое обоснование их перспективности.

Таблица 17

Минимальные расчетные промышленные концентрации йода и брома в подземных водах Западной Туркмении

 

Таблица 18

Оценка возможной стоимости извлечения редких металлов из подземных вод

   

Глава 2

ИЗУЧЕНИЕ И ОЦЕНКА ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

 

[Глава написана С. С. Бондаренко совместно с В. П. Стрепетовым.]

 

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

 

СТАДИЙНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Одним из важнейших принципов изучения месторождений полезных ископаемых в нашей стране является принцип стадий­ности проведения геологоразведочных работ. Практическое приме­нение этого принципа предотвращает вовлечение в детальную разведку малоперспективных месторождений и, следовательно, необоснованное расходование государственных средств, а также позволяет осуществлять своевременный контроль за ходом геоло­горазведочных работ и управление процессом этих работ в масшта­бах отдельных отраслей народного хозяйства и страны в целом в зависимости от текущей и перспективной потребности в том или ином виде полезного ископаемого.

Принцип стадийности в полной мере относится и к разведке месторождений глубоких подземных промышленных вод. Подраз­деление разведочного процесса на стадии и требования к изучен­ности месторождений на каждой стадии геологоразведочных раб.от применительно к подземным водам определяются приказом Ми­нистерства геологии СССР от 7 марта 1978 г. № 63, являющимся обязательным для всех организаций.

В полном объеме процесс изучения и оценки месторождений подземных вод включает следующие стадии: гидрогеологическая съемка, поиски, предварительная разведка, детальная разведка, эксплуатационная разведка. В определенных гидрогеологических условиях отдельные стадии геологоразведочных работ могут исклю­чаться или объединяться. Для подземных промышленных вод, рас­пространение которых связано с глубокими частями крупных артезианских бассейнов, проведение гидрогеологической съемки нецелесообразно, хотя она имеет ведущее значение при поисках месторождений пресных подземных вод, а также всех типов вод (пресных, минеральных, термальных и промышленных) в горно­складчатых областях. Рассмотрим кратко задачи и содержание работ на каждой стадии.

Поисковая стадия подразделяется на подстадии общих и детальных поисков.

При общих поисках производят оценку перспектив на все типы или определенные типы вод крупных гидрогеологических регионов или их частей. В результате проведения работ выделяют перспективные водоносные комплексы, определяют положение их в плане и разрезе, устанавливают приближенно состав вод и растворен­ных газов, отмечают благоприятные участки для постановки более детальных разведочных работ. При возможности производят региональную оценку прогнозных ресурсов и эксплуатационных запасов. Общие поиски базируются на целенаправленном анализе региональных геолого-геофизических и гидрогеологических мате­риалов. В связи с этим основными видами работ являются сбор и анализ имеющейся геологической, геофизической и гидрогео­логической информации, полученной при проведении площадных геофизических работ, бурении и опробовании скважин различного назначения, эксплуатации действующих водозаборов, изучении режима подземных вод и др. В необходимых случаях проводят ревизионное обследование и опробование существующих скважин и естественных водопроявлений.

Подстадия детальных поисков проводится на месторождениях III и реже II группы сложности, т. е. в горно-складчатых районах или в предгорных и межгорных впадинах со сложной тектоникой. Задачей детальных поисков является выявление и оконтуривание месторождений или участков, перспективных для постановки раз­ведочных работ. Технологические исследования на стадии деталь­ных поисков .проводят в лабораторных и укрупненных масштабах по возможности с использованием пластовых вод изучаемого месторождения. Технико-экономическое обоснование перспектив Проведения геологоразведочных работ и последующего освоения месторождений оформляется на этой стадии в виде .технико-эконо-мичесКих расчетов или соображений; дается сравнительный анализ ожидаемых технико-экономических показателей различных участков месторождений, сопоставление с действующими и проектируемыми предприятиями по добыче и переработке гидроминерального сырья.

По результатам выполненных работ производят оценку экс­плуатационных запасов по категориям С| и С2, разрабатывают ориентировочное ТЭО. Принимают принципиальные решения по сбросу отработанных вод.

Предварительная разведка является основной стадией в разведке всех крупных месторождений, так как на этой стадии при­нимается решение о народнохозяйственной целесообразности осво­ения месторождения и вовлечения его в детальную разведку. Задачей предварительной разведки являются изучение основных геолого-гидрогеологических особенностей месторождения — геоло­го-структурных, фильтрационных, гидродинамических, гидрогеохи­мических, гидрогеотермических, установление источников форми­рования ресурсов и эксплуатационных запасов подземных вод.

Виды и содержание работ зависят от типа и группы слож­ности месторождений. На месторождениях I и в некоторых слу­чаях II группы основными видами работ являются бурение и опробование, откачки из гидрогеологических скважин, каротажные работы, лабораторные исследования образцов керна, воды и газа. В отдельных случаях выполняют наземные геофизические исследо­вания. На месторождениях III и иногда II группы осуществляют более сложный комплекс работ: бурение разведочных скважин с выполнением в них каротажных исследований, опробование опытными откачками, изотопные, гидрохимические, лабораторные исследования, наблюдения на действующих водозаборах.

Целью геолого-экономической оценки на стадии предваритель­ной разведки является экономическое обоснование целесообраз­ности постановки детальных разведочных работ или отказа от дальнейшей разведки месторождений (участков). На этой стадии составляют ТЭО (технико-экономическое обоснование) или ТЭД (технико-экономический доклад), содержащий проект временных кондиционных требований к месторождению и условиям его раз­работки. Вопросы технологии и экономики решают путем проведе­ния укрупненных опытных технологических исследований с исполь­зованием оборудования и аппаратов, позволяющих осуществлять эти исследования в непрерывном режиме с целью разработки технологического регламента и экономических показателей процес­са переработки гидроминерального сырья и получения продукции в количествах, достаточных для ее анализа и определения соот­ветствия ее государственным стандартам и техническим условиям использования. Как правило, по результатам предварительной раз­ведки выбирают участки под проектные водозаборы, обосновывают их рациональную конструкцию, производят оценку эксплуатацион­ных запасов по категориям d и С2 (иногда В), разрабатывают технологический регламент и временные кондиции, предварительно прорабатывают и согласовывают варианты сброса отработанных вод. Предварительную разведку глубоких подземных вод выполня­ют при наличии заявок, оформленных в соответствии с существу­ющим законодательством. Основанием для разведки промышленных вод может служить решение директивных органов.

Детальная разведка может проводиться на новых место­рождениях и в пределах уже эксплуатируемых месторождений.

На новых месторождениях детальная разведка ставится в тех случаях, когда по результатам предыдущих стадий получена по­ложительная геолого-экономическая оценка и отраслью намечается освоение месторождения в ближайшие 5 — 10 лет. Детальная раз­ведка проводится на участках, согласованных с землепользовате­лями, потребителями, с органами санитарного и рыбного надзора и др. Для проведения разведочных работ оформляется временный отвод земли.

На стадии детальной разведки уточняется природная модель и расчетная схема месторождения, определяются и принимаются рас­четные значения гидрогеологических параметров, показатели качест­ва вод и др. Виды и содержание работ принципиально не отличаются от таковых на предварительной стадии разведки. Однако на место­рождениях I и II групп изучают, как правило, только продуктив­ные водоносные комплексы, а на месторождениях III группы ос­новным видом работ служит длительный опытно-эксплуатационный выпуск, сопровождаемый комплексом лабораторных исследований и режимных наблюдений.

На стадии детальной разведки целью геолого-экономической оценки является экономическое обоснование целесообразности вовлечения в народнохозяйственное использование разведанного участка (месторождения) подземных промышленных вод, строи­тельства (а при детальной разведке эксплуатируемого месторож­дения — расширения, реконструкции) предприятия по добыче и пе­реработке гидроминерального сырья. Эта задача на вновь разведу-емых месторождениях решается путем проведения длительных полупромышленных технологических испытаний гидроминерального сырья с использованием опытных и опытно-промышленных техно­логических установок. На этой стадии разрабатывается технико-экономическое обоснование постоянных кондиций для месторож­дения (участка), которые являются основой для подсчета запасов промышленных подземных вод и определения производственной мощности промышленного предприятия как по объему перераба­тываемого гидроминерального сырья, так и по объему выпуска полезной продукции. Для месторождений промышленных вод кон­диции и эксплуатационные запасы утверждаются только ГКЗ СССР. Отчеты по детальной разведке (или доразведке) место­рождений служат обоснованием проектов строительства или ре­конструкции водозаборов.

Эксплуатационная разведка проводится на место­рождениях (участках) с утвержденными запасами в процессе строительства и эксплуатации водозаборов с целью установления соответствия данных эксплуатации прогнозным расчетам, переоцен­ки запасов по результатам эксплуатации, уточнения режима экс­плуатации и др. Основными видами работ являются организация

и проведение режимных наблюдений за дебитами, уровнями и качеством воды по всем эксплуатационным и наблюдательным скважинам, обобщение и анализ материалов многолетней эксплу­атации. Эксплуатационная разведка выполняется геологической службой эксплуатируемых организаций либо для проведения ее привлекаются специализированные организации.

По результатам эксплуатационной разведки уточняют эксплу­атационные запасы, корректируют способ и режим эксплуатации, обосновывают целесообразность доразведки месторождения. В не­обходимых случаях пересматривают кондиции и запасы и пере­утверждают их в установленном порядке; проводят реконструкцию водозабора.

 

МЕТОДИКА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Разведка месторождений глубоких подземных вод сопряжена с значительными затратами денежных, материальных и трудовых ресурсов. Объясняется это в… Гидрогеологические работы при поисках и разведке место­рождений глубоких… Виды и объемы гидрогеологических работ и исследований за­висят от типа и сложности строения месторождения и…

Основные виды и назначение гидрогеологических исследований

Гидрогеологические исследования в горно-складчатых районах имеют многоцелевое назначение: выявляются особенности тектони­ки района с определением… Имеет свои особенности комплекс гидрогеологических иссле­дований на… На месторождениях глубоких подземных вод в артезианских бассейнах древних платформ и эпипалеозойских плит…

Гидрогеологические исследования на эксплуатируемых месторождениях

Гидрогеологические исследования на эксплуатируемых место­рождениях включают прежде всего наблюдения за гидродинами­ческим и гидрохимическим режимом… Тем не менее даже при существенных недостатках современ­ных гидрогеологических… Следует отметить такой вид исследований, как опробование эксплуатационных скважин перед вводом их в эксплуатацию,…

ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКИХ

ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ

Оценка эксплуатационных запасов глубоких подземных вод пластовых водонапорных систем в большинстве случаев произво­дится путем гидродинамических… К числу основных расчетных гидрогеологических параметров относятся: 1)… Проницаемость характеризует способность породы про­пускать сквозь себя жидкость или газ под действием давления.…

Рис. 7. График зависимости

сжимаемости пород Рп от пористости n. По Р. Холлу:

Известняки; 2 — песчаники

Рис. 8. График зависимости меж­ду разностью плотностей дистилли­рованной и минерализованной вод ДY и их минерализацией М


Коэффициент упругого сжатия |3, или сжимаемость, характеризует способность вещества изменять свой объем под влиянием приложенного давления; измеряется он в относительных единицах (МПа-1). Для определения коэффициента упругого сжа­тия используют приборы типа стабилометра, позволяющие осу­ществлять всестороннее сжатие образца породы или воды. Наи­более часто встречающиеся значения этих коэффициентов: для пластовых вод рж=(2,0-7)* 10-6 МПа-1; для пород рс =(0,7-5)X10-6МПа-1.

Коэффициенты упругого сжатия могут быть с достаточной для лрактических целей точностью получены расчетным путем. Коэф­фициент упругого сжатия породы, как показали эксперименты, за­висит в основном от ее пористости и весьма незначительно — от состава зерен породы. Коэффициент упругого сжатия пор |Зп, мо­жет быть определен по графику Холла (рис. 7), а коэффициент упругого сжатия породы определяется по формуле

З = |зп.

Для приближенных расчетов при n = 0,15 — 0,25 можно принимать с=1*10-4 МПа=1*10-6 м2/т.

Коэффициент упругого сжатия жидкости зависит от минерали­зации, плотности, газонасыщенности, температуры и давления. Для пластовой воды коэффициент сжимаемости с достаточной для прак­тических целей точностью определяется по эмпирической форму­ле. Мамуны с учетом формулы Додсона — Стендинга, учитывающей растворенного газа:

ж=(1-0,05 Vo) (|Зо — 7,16*10-3м/Y),

где |З0 — коэффициент сжимаемости чистой воды (обычно при­нимаемый равным 4,2*10-6 м2/т); М — минерализация воды; Ко — газовый фактор.

Плотность пластовой воды играет существенную роль при региональном изучении гидрогеодинамики. Не менее важное значение имеет учет плотности пластовых вод при определении расчетных гидрогеологических параметров. Это связано с тем, что плотность воды заметно изменяется в зависимости от минерализа­ции, температуры и давления. Возможные ошибки в определении параметров без учета этих факторов будут тем больше, чем глуб­же от поверхности залегает водоносный горизонт, чем больше разница пластовых и устьевых (в скважинах) температур воды и чем больше минерализация последней. Необходимость в определе­нии пластовой плотности подземных вод возникает, когда нужно оценить изменение этого параметра по стволу скважин, когда про­изводится прогноз изменения плотности воды в пластовых усло­виях на площади распространения водоносного горизонта и т. д, Плотность воды необходимо определять также при расчетах величин k, kn, рж и а.

 

Таблица 19

Относительная масса и удельный объем воды при различных температурах

Разность между плотностями Ду минерализованной и дистилли­рованной воды показана на рис. 8. Известно также, что с повы­шением температуры (выше 0°… при t<10°С Y(t)=1 — 5,9-10-6(t — 4)1,95; при 100°С<t<200°С Y (t)… Оценка фильтрационных свойств пород требует учета и опре­деления вязкости фильтрующихся подземных вод. Вязкость…

Рис. 9. График зависимости вязкости воды от температуры при разной минерализации.

Минерализация (г/л): 1 — 200; 2 — 180; 3 — 140; 4 — 100; 5 — 0

где т — суммарная эффективная мощность водоносных пород в скважине (точке);… Особенности подсчета эксплуатационных запасов промышленных вод приводят часто к необходимости оценки средневзвешенной…

Рис. 10. Схема для определе­ния средневзвешенной эффек­тивной мощности водоносных пород.

Изопахиты: 1 — основные, 2 — про­межуточные, 3 — контуры площади, изу­ченной по данным бурения

Определение коэффициентов фильтрации, водопроводимости и пьезопроводности пород производится путем обработки результатов опытных работ на скважинах.… Из-за отсутствия единой методики испытаний поисковых и раз­ведочных скважин на… Специальные гидрогеологические исследования проводятся с целью изучения водоносных горизонтов и комплексов при…

Рис. 12. График зависимости S от lgt при const


 

а движение подземных вод к скважинам приобретает квазиуста-новившийся характер, отличительной особенностью которого яв­ляется одинаковый темп снижения давления (уровня) во всех точках внутри зоны фильтрации, в которой справедливым является условие r2/4at<0,1. В этой зоне кривые понижения давления (уровня) во времени перемещаются параллельно друг другу. Точ­ность расчетов при замене экспоненциальной функции логариф­мической приводится на графике (рис. 11). Используя приведенное выше условие возможности замены точной экспоненциальной функ-дии логарифмической, можно определить время наступления и радиус зоны квазистационарного режима:


(7)

(8)


Расчетный радиус влияния г при неустановившемся режиме откачки с постоянным дебитом при известном коэффициенте пьезо-проводности определяется по формуле

(9)

При выводе уравнения (4) точечный сток, подразумеваемый уравнением (3), заменяется реальной скважиной с радиусом гс. Такая замена возможна в случае, если w0S/Qt<0,05, т. е. когда отбираемое из скважины, площадь сечения которой равна со, коли­чество воды пренебрежимо мало по сравнению с общим ее отбором. Это условие выполняется обычно в самый начальный период опыт­ных работ. Тем не менее возможность применения расчетных фор­мул (4) и (6) с этой точки зрения следует проверять при откачках из пород с плохими коллекторскими свойствами, когда время t для выполнения условия (5) будет достигать заметной величины.

Функции Ei( — r2/4at) и ln 2,25аt/r2 получили в гидрогеологи­ческой литературе название гидравлических сопротивлений и обоз­начаются символом R. Для удобства вычислений в формуле (6) натуральный логарифм заменяется десятичным, и она приобретает

(10)

Для определения параметров водоносных пород по кривым про­слеживания понижения и восстановления уровня (давления) в сква­жине широко используется графоаналитический метод, суть кото­рого заключается в том, что формула (6) представляется в виде Уравнения прямой в полулогарифмических координатах. Для вре­менного прослеживания уровня (рис. 12):

S = At + C lgt,

где С = Q/(4пkm) и Аt = С lg(2,25at/r2).

Рис. 13. График зависимости S от lgr при Q = const

 

График зависимости S — lg t при квазистационарном движе­нии подземных вод имеет вид прямой линии с угловым коэффи­циентом С, отсекающей на оси абсцисс отрезок Аt. Коэффициент С определяется по координатам двух точек усредняющей прямой:

а коэффициент Аt снимается непосредственно с графика. В этом случае

Km = 0,183Q/C; lg Q = 2 lg r — 0,35 + At/C.

При наличии двух или нескольких скважин, расположенных на разных расстояниях от возмущающей, наряду с графиками вида S — lgt целесообразно построение графиков 5 — lg r (рис. 13). В этом случае производится прослеживание изменения уровня в зависимости от расстояния наблюдательных скважин до централь­ной (возмущающей), т. е. по площади изучаемого участка. В связи с этим определение параметров по кривым 5 — lg r получило назва­ние способа площадного прослеживания уровней. В этом случае расчетная формула имеет вид:

S = Ar + C lgt,

где

водопроводимость определяется по формуле

km = 0,366Q/C,

а коэффициент пьезопроводности — по формуле lg Q = (2Ar/C) — 0,35 — lgt.

Способ комбинированного прослеживания, заключающийся в прослеживании изменения уровня во времени одновременно в не­скольких наблюдательных скважинах и в построении полулогариф­мических графиков вида S — lg t/r2, аналогично предыдущему, пре­дусматривает использование расчетной формулы

S = A+C lg(t/r2).

Коэффициенты водопроводимости и пьезопроводности в этом случае находят по формулам:

km = 0,183Q/C ;

Lga=A/C - 0,35.

При наличии двух наблюдательных скважин при соблюдении условия г2/4аt<0,1…

Рис. 14. График восстановления давления в скважине

Рис. 15. График восстановления дав­ления S = f(ln tпр) в наблюдательной скважине

Следуя принципу суперпозиции, можно представить остановку скважины, из которой производилась откачка, как пуск равноде-битной нагнетательной скважины. В этом случае можно опреде­лять водопроводимость, используя рассмотренные выше решения основного уравнения упругого режима фильтрации. Учитывая продолжающееся некоторое время после остановки скважины сни­жение уровня в зоне влияния откачки, повышение уровня воды (давления) на любой момент времени после прекращения откачки в любой точке на расстоянии г от скважины для случая квазиуста-новившегося движения может быть выражено формулой

(17).

где S' — повышение уровня от динамического; Т — полное время откачки с дебитом Q до момента остановки скважины.

При достаточно длительном времени откачки Т по сравнению с временем восстановления уровня t в формуле (17) первый член в скобках будет пренебрежимо мал: в этом случае она становится аналогичной формуле (10) и расчет параметров можно вести уже рассмотренными методами с использованием полулогарифмических кривых восстановления давления (рис. 14). При длительном вре­мени восстановления уровня эти методы неприменимы, так как постепенно скорость восстановления уровня становится соизмери­мой со скоростью продолжающегося его снижения под воздейст­вием остановленной откачки. В этом случае при t>2,5r2/a пони­жение уровня от статического на любой момент времени восста­новления будет равно:

(18)

а повышение уровня от достигнутого при откачке динамического давления составит:

(19)

Принимая tT/(t+T) = tnpt получим

(20)

Примерный график S = f(lntnp) показан на рис. 15. Форму­ла (20), как и (17), при T>t может быть использована для расчетов параметров графоаналитическими методами.

Коэффициент пьезопроводности характеризует темп перераспре­деления пластового давления в условиях упругого режима фильт­рации и зависит от проницаемости пласта (горизонта), вязкости жидкости и упругих свойств пласта и насыщающей его жидкости. Так как между проницаемостью и пьезопроводностью существует прямая зависимость, закономерности изменения пьезопроводности связаны с изменениями проницаемости горизонта. Неравномерная проницаемость водоносных пород глубоких горизонтов, особенно характерная для трещиноватых коллекторов, определяет соответст­венные неравнозначные результаты определения пьезопроводности таких отложений.

В пористых коллекторах со сравнительно выдержанной прони­цаемостью пьезопроводность в разных точках пласта, как правило, изменяется незначительно. Поэтому как при определении коэффи­циентов пьезопроводности, так и при подсчете средних его значений следует учитывать гидрогеологические условия залегания и харак­тер водоносного горизонта.

Существует несколько методов определения коэффициента пьезопроводности по данным опытных откачек. Из них наиболее точными являются определения по результатам прослеживания сни­жения и восстановления уровня (давления) в наблюдательных скважинах при проведении кустовых откачек. В этих случаях коэф­фициент пьезопроводности может быть рассчитан с использованием временных, площадных и комбинированных полулогарифмических графиков прослеживания уровней.

Если замена точной формулы (4) приближенной (6) приводит к значительным погрешностям, то коэффициент пьезопроводности может быть определен методом подбора из соотношения

(21)

Для сокращения расчетов и упрощения точного определения а из соотношения (21) используют способ построения вспомогатель­ных графиков, как это показано на рис. 16.

Рис. 16. Вспомогательный график для определения коэффициента пьезо­проводности а

Рис. 17. Графики понижения уров­ня (давления) в скважине при откачке с постоянным дебитом:

А — теоретическая кривая, б — по данным фактических измерений

В. Н. Щелкачевым доказано, что для точки перегиба на гра­фике (см. рис. 17, а) справедливо следующее равенство: 4at = r2, (22) где г — расстояние от возмущающей до реагирующей скважины. Отсюда a = r2/4t. При проведении тщательных и…

Таблица 20

Продолжительность откачки (сут) из центральной скважины с постоянным дебитом до момента достижения максимальной скорости понижения уровня в наблюдательных скважинах в зависимости от коэффициента пьезопроводности

Расстояние между центральной и наблю­дательной скважина­ми, м Коэффициент пьезопроводности, м2/сут
103 5-103 104 5-104 105 5-105
10,0 2,0 1,0 0,2 0,1 0,02
22,5 4,5 2,2 0,5 0,2 0,04
62,5 12,5 6,3 1,2 0,6 0,12
140,5 28,1 14,0 2,8 1,4 0,28
250,0 50,0 25,0 5,0 2,5 0,50
562,5 112,5 56,2 11,3 5,6 1,12
2,0
312,5 156,2 31,2 15,6 3,1
62,5 12,5

Выше рассмотрены методы определения коэффициента пьезопро­водности по данным наблюдений за понижением уровней или дав­лений в наблюдательных скважинах при откачках из центральных (возбуждающих). Однако при разведке глубоких подземных вод вследствие больших глубин и значительной стоимости скважин устройство специальных опытных кустов не всегда целесообразно. Кроме того, близкое расположение разведочных скважин друг к другу ограничивает возможности их полного использования для последующей эксплуатации. При проведении кустовых откачек из скважин, расположенных на большом удалении одна от другой, значительно возрастает необходимое время опытных откачек (см. табл. 20). Поэтому большой практический интерес представляют методы определения коэффициента пьезопроводности по результа­там откачек из одиночных скважин.

В работе [20] изложен метод, основанный на сопоставлении и использовании результатов определения коэффициентов пьезопро­водности по данным кустовых и одиночных откачек. Известно, что одним из факторов, затрудняющих определение коэффициента пьезопроводности, является так называемый «скин-эффект», харак­теризующий изменение водовмещающих пород в призабойной зоне скважин в процессе бурения и откачек. Такие изменения вызывают дополнительные фильтрационные сопротивления, которые влияют на абсолютные понижения уровней (давлений), но не могут быть определены и учтены в процессе опытных откачек из централь­ных или одиночных скважин. С учетом этих дополнительных фильтрационных сопротивлений для совершенных по степени и характеру вскрытия пласта скважин суммарная величина пониже­ния уровня выражается формулой

(23)

где Sn — полное понижение уровня; гс, — приведенный радиус эквивалентной совершенной скважины; ф — дополнительное сопро­тивление (фактор повреждения, по Л. В. Боревскому) пласта в призабойной зоне, возникающее в результате изменения фильтра­ционных свойств пород вблизи стенок скважины.

Если величина ф положительная, то фильтрационные свойства пород в призабойной зоне хуже, чем в остальной части пласта, и наоборот. В сходных гидрогеологических условиях (например, в пределах разведуемого эксплуатационного участка глубоких подземных вод) при одинаковом способе бурения в начальный период опытных откачек значения дополнительного сопротивления ф должны быть близкими во всех скважинах. Это обстоятельство можно исполь­зовать для определения коэффициента пьезопроводности по резуль­татам исследования одиночных скважин.

Согласно формулам (6) и (10), величина А (см. рис. 12), отсекаемая усредняющей кривой преобразованного графика S — lgt, равна

(24)

Определив а по результатам наблюдений за реагирующей скважи­ной, расчетом определяются А', отсекаемая на оси S графика S — lgf при дополнительных сопротивлениях, равных 0 (ф=0):

(25)

Вычитая равенство (25) из равенства (24), получим

откуда

или

Таким образом, имея данные опытной кустовой откачки и опреде­лив для сравнительно однородного участка среднее значение величины ф, можно использовать ее для нахождения коэффициента пьезопро-водности по результатам одиночных откачек из скважин:

Lg a = 2 lgr — 0,35+ А/С — ф.

Представляет интерес способ определения коэффициента пьезо-проводности по данным одиночных откачек из скважин, предложенный А. Г. Арье. Сущность его заключается в изучении зависимости между дебитом и понижением уровня, отражающей несовершенство скважины, при проведении серии кратковременных одиночных отка­чек. В целях исключения влияния возможного изменения при откач­ках разной производительности рабочей мощности пласта (что имеет место при наличии в разрезе пород разной проницаемости) автор способа рекомендует определять показатель интенсивности работы скважины, представляющий собой произведение понижения уровня 5 при заданном дебите Q скважины на водопроводимость km, опреде­ленную при том же дебите. Понижение уровня выбирается на один и тот же период времени от начала каждой из кратковременных откачек.

В результате опытных работ устанавливаются зависимости (рис. 18) kmS = f(Q) и km — f(Q). Имеется в виду, что касательная К к кривой km = f(Q) характеризует эту зависимость при отсутствии гидравлических сопротивлений, т. е. при С=0. Сравнивая значение произведения (kmS)ф, полученное в процессе продолжительной откачки при дебите скважины Q, с тем же произведением, полученным без учета гидравлических сопротивлений, (kmS) „ , определяют пока­затель гидродинамического несовершества скважины С:

Коэффициент пьезопроводности при известном С определяется без особых трудностей.

К недостаткам способа А. Г. Арье следует отнести невозмож­ность дифференциации технических и гидравлических факторов несовершенства скважин, а также отсутствие каких-либо рекомен­даций по длительности проведения «продолжительной» одиночной откачки. Способ не исключает влияния на точность определения пьезопроводности граничных условий пласта, которые могут про­явиться при проведении достаточно продолжительных откачек.


Рис. 18. Графики km = f(Q) и km S = f(Q) при серии кратковременных откачек. По А. Г. Арье


Выше рассмотрены общие методы оценки расчетных гид­рогеологических параметров по результатам опытных работ на скважинах в случаях, отвечаю­щих условиям напорной фильт­рации жидкости в бесконечном в плане пласте. На практике ин­терпретация результатов опыт­ных работ и, следовательно, правильная оценка расчетных параметров осложняются влия­нием природных гидрогеологи­ческих факторов и тех, которые обусловлены техническими условиями проведения опытных работ я спецификой подземных вод глубоких горизонтов.

К числу первых относится влияние граничных условий по про­стиранию водоносных горизонтов и в разрезе вскрываемых скважи­нами пород. Оно может проявляться в случаях близости опытных скважин к экранирующим или водопроводящим тектоническим нарушениям, зонам выклинивания или фациального замещения водоносных отложений; в случае гидравлической взаимосвязи за­нимающих разное положение в разрезе водоносных горизонтов. При правильно поставленных гидрогеологических опытах такие факторы выявляются и учитываются путем корректной интерпре­тации полученных результатов. Методика расчета гидрогеологи­ческих параметров для таких случаев достаточно полно рассмотре­на в специальной литературе, в частности, в работе [9].

Вторая группа факторов связана с гидравлическим несовер-Эгенством глубоких скважин, особенностями проведения в этих скважинах опытных гидрогеологических исследований и влиянием Некоторых параметров откачки (например, дебитов), а также тем­ператур и газового фактора на точность определения понижений Динамических уровней. Влияние и способы учета этих факторов рассматриваются ниже.

 

Специфические факторы, влияющие на точность

Оценки параметров глубоких водоносных горизонтов

Одним из факторов, искажающих истинную картину понижения уровней в процессе опытных откачек является несовершенст­во скважин по степени и характеру… Дополнительное понижение уровня Д5, вызванное несовершен­ством скважин, можно… (26)

Таблица 21

Дополнительные сопротивления скважин для разных случаев расположения фильтров

Расчетные и экспериментальные данные показывают, что 15 — 20 прострелов на 1 м — это оптимальное число, поскольку дальнейшее его увеличение не… Коэффициенты несовершенства скважин £1 и £2 в гидрогеоло­гических…

Рис. 19. График зависимости коэффициента несовершенства

скважины от плотности пер­форации (прострелов)

Рис. 20. График для определе­ния коэффициента |З


Рис. 21. График функции £1 для расчета несовершенных скважин при т/rс


Формула применима для любого вида движения — ламинарного, пе­реходного и турбулентного. Коэффи­циент Я, подсчитывается в зависи­мости от числа Рейнольдса Re; как показывает опыт, независимо от ха­рактера жидкости и диаметра труб критическая величина числа Re, при которой движение теряет ламинар­ный характер, определяется по формуле Re = vd/v, где v — кинематический коэффициент вязкости. При откачках и выпусках промышленных вод эта величина всегда зна­чительно повышается, и движение происходит при переходном и, что чаще, турбулентном режиме.

Величины потерь напора на единицу длины трубопровода в зависимости от его диаметра d и скорости течения воды v приведены в табл. 22. В табл. 23 даны потери напора h на 1000 м длины водо подъемных труб в зависимости от диаметра скважины и ее дебита. Из приведенных данных следует, что потери напора резко возрастают с увеличением скорости течения, т. е. с увеличением дебита скважины и уменьшением диаметра водоподъемных труб, и могут достигать больших величин. В силу этого понижение давления воды, замеренное на устье скважины, будет больше, чем понижение пластового давле­ния. Поэтому коэффициент водопроводимости, рассчитанный по методу индикаторных диаграмм с использованием замеров пониже­ний уровней на устье скважины, будет заниженным. При расчете водопроводимости графоаналитическим методом потери напора в трубах не оказывают влияния, так как при постоянном дебите откачки их величина во времени не меняется. Однако при расчете коэффици­ента пьезопроводности эту поправку надо учитывать, поскольку этот коэффициент зависит не только от темпа падения давления, но и от абсолютной величины понижения уровня.

Таблица 22

Расчет гидравлического уклона

 

Таблица 23

Потери напора Sn н (м) на 1000 м водоподъемных труб разного диаметра

  В большинстве случаев в промышленных подземных водах содержится в том или ином… В результате того, что плотность газоводяной смеси меньше, чем у чистой воды, понижение уровня (или избыточного…

Таблица 24

Результаты определения AS

В табл. 24 приведены результаты расчетов величины AS в зави­симости от С0 и Р1 для условий одного из месторождений промыш­ленных вод (7 = 0,988 г/см… Одним из факторов, искажающих представление об истинных величинах понижений… Если скважина, вскрывшая промышленные высокотемператур­ные воды, простаивала в течение достаточно длительного времени,…

Рис. 22. График фактического изменения температуры воды на изливе в зависимости от дебита сква­жин


Как показывает опыт, в боль­шинстве случаев это распределе­ние подчиняется закону прямой линии. Поскольку плотность воды зависит от температуры, причем в практически интересных интервалах температур эта зависимость не сильно отличается от прямолиней­ной, можно с достаточной точностью написать следующее выражение, связывающее забойное и устьевое (избыточное) давления:

P0 заб = P0 изб+HYсp/100, (32)

где Р0 заб — статическое забойное давление; Р0 ИЗб — статическое избыточное давление; Н — высота столба воды в скважине; Yср — средняя плотность воды в стволе скважины. При этом Yср= (Yпл+ + Yст)/2, где Yпл — плотность воды в пластовых условиях; YCT — плотность воды у устья простаивающей скважины.

При пуске скважины по мере прогревания окружающих пород в скважине устанавливается новый температурный режим, зависящий главным образом от дебита и диаметра скважины. Опыт исследо­ваний в Западной Сибири и других районах страны показал, что уже при сравнительно небольших дебитах (400 — 500 м3/сут) устьевая температура быстро стабилизируется и в дальнейшем остается практически постоянной.

Учитывая сказанное, можно записать следующее выражение для определения забойного давления в процессе работы скважины

Pэаб=Pизб+HYср/100, (33)

где Yсp = (Yдин + Yпл)/2; P3аб — текущее забойное давление; Ризб — текущее избыточное (устьевое) давление; удин — плотность воды на устье изливающей скважины в момент определения забойного давления.

Отсюда выражение для определения понижения забойного давления АРзаб через величину устьевой депрессии АРизб можно получить, вычтя выражение (33) из (32):

(34)

Из выражения (34) видно, что при определенных условиях — высокой проницаемости пород, больших величинах Н и разности Тст — Тдин — депрессия устьевого давления может оказаться отри­цательной и скважина, статический уровень которой был ниже по­верхности земли, после возбуждения может фонтанировать. Это явление было названо Э. Б. Чекалюком «термолифтом».

Понижение напора (м), приведенное к пластовым условиям 5ПЛ, выражается следующим образом:

(35)

В случае отсутствия самоизлива понижение напора в пластовых условиях определяется по следующей формуле:

(36)

где Я0 — столб воды в скважине в статических условиях; Я1 — то же при работе скважины.

Преобразуя выражение (35) с учетом зависимостей (32) и (33), получим

(37)

Учитывая, что упл и 7ДИН мало отличаются по значениям, так как очень близки температуры, можно с точностью до 1 % принять

(38)

где 5 уст — понижение уровня, замеренное на устье скважины.

Формулы (37) и (38) позволяют определить понижение забойно­го давления или напора по результатам замеров на устье скважин независимо от того, установился температурный режим в ней или нет.

В табл. 25 приведены значения дополнительной величины пони-гидростатического напора

жения

по сравнению с S ус-; для условий Тюменского месторождения подземных вод. Во многих случаях эти величины (AS,, SyCT) оказываются не только соизмеримыми, но и весьма близкими между собой. Поэтому ошибки в определении параметров по формулам установившегося движения могут быть очень велики (табл. 26).

Таблица 25

Расчетные величины поправок к понижению уровня

 

Таблица 26

Результаты расчета коэффициента фильтрации (м/сут) по скважинам Тобольского района Тюменской области

С учетом всех поправок в общем виде величина понижения дав­ления и уровня воды в скважине может быть выражена следующим образом: (39) (40)

ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАПАСОВ

ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

 

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РЕСУРСОВ И ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

В настоящее время о ресурсах и запасах подземных вод сло­жились достаточно четкие представления, хотя вопрос о классифи­кации их остается в… Хотя принципы классификации являются едиными для всех типов подземных вод, но… Запасы подземных вод как полезного ископаемого принято подразделять на естественные запасы и естественные ресурсы. В…

ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И КАТЕГОРИЗАЦИЯ

Из всех ранее перечисленных видов запасов и ресурсов офи­циально подсчитываются и учитываются эксплуатационные запасы всех типов подземных вод.… Эксплуатационные запасы оцениваются по результатам раз­ведочных… Помимо эксплуатационных запасов в некоторых случаях оце­ниваются прогнозные ресурсы, которые отражают потенциальные…

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАПАСОВ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Эксплуатационные запасы подземных вод в указанном выше понимании определяются путем расчета водозаборов, т. е. суммарного дебита группы…  

Таблица 27

Балансовые запасы подземных вод в зависимости от группы сложности месторождения

В расчетных схемах для оценки эксплуатационных запасов подземных вод задаются начальные и граничные условия, а также параметры пласта. Начальные… Рис. 23. Схематизация гидрогеологических условий для оценки эксплуатацион­ных запасов промышленных подземных вод:

Неограниченный пласт; 2 - полуограниченным пласт; 3 - пласт-квадрат, 4 - пласт-клин; 5 -пласт-полоса; 6 - пласт-полуполоса; 7- пласт-прямоугольник; в - пласт-круг; .-расстояние междх во-доупорами; водозабор: а - реальный, б — отображенный

 

1. Если водоносный горизонт имеет в плане настолько большие размеры, что влияние эксплуатации водозабора в течение расчет­ного срока на его границах практически не проявляется, то такой пласт принимается бесконечным в плане. Эта схема получила название неограниченного пласта.

2. Если пласт ограничен в плане одним прямолинейным конту­ром, то такую схему называют полуограниченным пластом. В этом случае возможны два типа условий: а) на границе пласта зада­ется постоянный напор; б) на границе пласта задается постоянный расход, который в частном случае для непроницаемой границы равен нулю.

3. Пласт ограничен в плане с двух соседних сторон прямоли­нейными контурами, пересекающимися под прямым углом (пласт-квадрат). В этих условиях возможны три типа расчетных схем: а) на обоих контурах напор постоянный H=const; б) на обоих контурах задан постоянный pacxoд Q=const (в частном случае Q=0); в) на одном контуре имеет место постоянный расход (в частном случае Q=0), на другом — постоянный напор.

4. Пласт ограничен двумя прямолинейными параллельными кон-турами (пласт-полоса); на двух параллельных границах пласта принимаются три условия, указанные выше для пласта-квадрата.

5. Пласт ограничен с трех сторон перпендикулярными грани­цами (пласт-полуполоса); на границах задаются те же условия (Q=const, Q=0 или H=const) в любом их сочетании.

6. Пласт ограничен со всех сторон четырьмя перпендикуляр­ными прямолинейными границами, на каждой из которых задается то или иное из указанных условий.

7. Пласт ограничен со всех сторон контуром, который может быть с достаточной для практических расчетов точностью приведен к круговому по принципу равенства площадей (пласт-круг); на границах кругового контура могут задаваться условия постоян­ного напора (Я=сопз]) или постоянного расхода (Q=const-Q=0).

Следует отметить, что все перечисленные схемы пласта имели место при оценке запасов подземных промышленных вод в раз­личных районах СССР. Наиболее сложные расчетные гидрогео­логические схемы принимались для месторождений, характеризую­щихся сложной тектоникой и наличием разрывных нарушений. При этом иногда в пределах одного эксплуатационного участка выде­лялись блоки, по своей конфигурации отвечавшие большинству из перечисленных схем.

Граничные условия в разрезе месторождений для наиболее часто встречающихся случаев в практике разведки и оценки за­пасов глубоких подземных вод схематизируются в виде напорного водоносного пласта с непроницаемой кровлей и подошвой. В этих случаях обычно используются гидродинамические решений для плоской плановой фильтрации подземных вод. Однако встреча­ются случаи, когда эксплуатируемый напорный водоносный пласт отделяется от выше- и нижезалегающих водоносных горизонтов слабыми водоупорами, не исключающими фильтрации при сниже­нии пластового давления (пьезометрического напора) в эксплуати­руемом. В этих случаях рассматривается и при необходимости учитывается гидравлическая взаимосвязь водоносных горизонтов (перетекание). Иногда водоупорная кровля или подошва на отдель­ных участках месторождения в зоне влияния водозабора отсут­ствует, в связи с чем возможна прямая гидравлическая связь между соседними в разрезе водоносными горизонтами. При обосно­вании расчетной гидрогеологической схемы необходимо также учитывать разгрузку подземных вод в виде источников (или само­излив пластовых вод из ранее пробуренных скважин).

Схематизация условий разработки месторождений при подсчете эксплуатационных запасов заключается в том, что скважины расчет­ного водозабора располагаются в виде удобных для выполнения гидродинамических или гидравлических расчетов правильных гео­метрических систем. К таким системам относится расположение скважин в виде одного или нескольких параллельных рядов (в част­ном случае — прямоугольная сетка) скважин; в виде двух линейных рядов скважин, образующих между собой некоторый угол (в частном случае — прямой); в виде одной кольцевой батареи скважин или нескольких кольцевых концентрических батарей; в виде равномерной треугольной сетки скважин, которая может быть приведена к системе кольцевых концентрических батарей. В качестве расчетной может быть принята также схема любого геометрически неправильного расположения скважин на эксплуатационном участке.

При схематизации гидрогеологических условий необходимо учи­тывать изменение параметров пласта (мощности, коэффициента фильтрации, водопроводимости) на площади эксплуатационного участка и месторождения в целом. Если амплитуда изменения этих параметров невелика или в этом изменении нет четко прослежи­ваемых закономерностей, то для аналитических расчетов могут использоваться средневзвешенные по площади участка параметры и пласт в этом случае принимается условно однородным.

Размеры эксплуатационного участка (и, следовательно, площади проектного водозабора) определяются его геолого-тектоническим строением и гидрогеологическими условиями. При сравнительно Однородных строении и фильтрационных свойствах водоносного горизонта и спокойном залегании его в пределах (и за пределами) эксплуатационного участка размеры площади водозабора зависят равным образом от параметров промышленной водоносной зоны, в свою очередь, определяющих дебит отдельных скважин (с уче­том их взаимодействия), рациональную схему расположения скважин и их число. Показатели эксплуатации устанавливаются путем последовательных вариантных гидродинамических расчетов, сопровождаемых геолого-экономическим анализом, который пре­следует цель выбора наиболее экономически эффективной системы разработки, обеспечивающей добычу максимального количества подземных вод при- сохранении ее себестоимости на уровне допу­стимoй цены.

Если эксплуатационный участок расположен в пределах антиклинальной структуры с крутопадающими крыльями, то пло­щадь расположения скважин дополнительно определяется допу­стимой по экономическим соображениям глубиной бурения. Именно такими соображениями ограничиваются размеры водозаборов промышленных и термальных вод, располагаемых в пределах брахиантиклинальных структур в Западной Туркмении и Азер­байджанской ССР.

При оценке эксплуатационных запасов глубоких подземных вод необходимо учитывать дебиты скважин и понижения в них динамических уровней от поверхности. И дебиты, и понижения уровней должны быть максимальными для гидрогеологических условий оцениваемого горизонта. Это обеспечивает, с одной сто­роны, наиболее полную оценку эксплуатационных запасов, с дру­гой — наилучшие технико-экономические показатели эксплуатации водозабора. Однако практически в большинстве случаев расчетные дебиты скважин и понижения в них уровней от поверхности для промышленных и термальных вод приходится ограничивать мощностью насосного оборудования, выпускаемого отечественной промышленностью. Балансовые эксплуатационные запасы должны обеспечивать минимальную рентабельную производительность про­мышленного предприятия. Другими словами, расчетный дебит подземных вод с учетом концентрации полезных извлекаемых компонентов или количества тепла должен обеспечивать получение того минимума товарной продукции, при котором экономически целесообразно строительство современного индустриального пред­приятия.

Оценка эксплуатационных запасов подземных вод произво­дится обычно тремя методами: балансовым, гидравлическим и гидродинамическим.

Балансовый метод основан на анализе приходных и расходных статей баланса подземных вод. Для промышленных и термальных подземных вод платформенных областей, характеризующихся большой глубиной залегания, весьма малыми реальными скоростя­ми фильтрации в естественных условиях, часто не выходящими на поверхность и имеющими обычно широкое региональное распро­странение, оценка эксплуатационных запасов этим методом непри­емлема. Однако для минеральных, термальных подземных вод горно-складчатых областей и парогидротерм областей современного вулканизма балансовые расчеты имеют часто весьма важное значение для оценки общих ресурсов таких вод и перспектив их использования на ранних стадиях гидрогеологических изысканий. , Гидравлический метод основан на изучении связи дебита и по­нижения динамического уровня при установившемся притоке под­земных вод к одиночным и взаимодействующим скважинам. Оценка эксплуатационных запасов в этом случае производится путем гидравлических расчетов на основе экстраполяции полученных опытных данных. Этот метод широко используется при оценке эксплуатационных запасов в сложных гидрогеологических условиях, не поддающихся простейшей схематизации для обоснованных гид­родинамических расчетов (наличие водопроводящих тектонических нарушений, неравномерная трещиноватость и закарстованность пород, недостаточно точно установленные источники питания и за­кономерности распространения водоносного горизонта и т. д.). Гидравлический метод, требующий проведения мощных откачек с дебитами скважин, близкими к эксплуатационным, может быть рекомендован в редких случаях для месторождений промышленных вод на участках сложного тектонического строения и при разведке подземных вод в неравномерно трещиноватых и закарстованных породах. В то же время этот метод является основным при оценке запасов минеральных и термальных подземных вод в горно-складча­тых областях и в районах сложного геолого-тектонического стро­ения.

Гидродинамический метод широко используется для оценки эксплуатационных запасов всех типов глубоких подземных вод. Метод основан на прогнозных расчетах изменения дебитов и уров­ней с учетом параметров водоносных пород, определяемых по данным опытных гидрогеологических работ в период разведки месторождений. Возможность и целесообразность использования этого метода определяется особенностями условий залегания и распространения подземных вод глубоких горизонтов артезианских бассейнов платформенного типа, предгорных и межгорных впадин. Как известно, при откачках глубоких подземных вод в зна­чительной мере проявляются упругие свойства вод и пород, что приводит к длительному неустановившемуся притоку подземных вод к скважинам. Интенсивность и характер изменения уровней и дебитов зависят от ряда факторов, основными из которых яв­ляются: а) параметры водоносной зоны (их водопроводимость и пьезопроводность) и изменение этих параметров на площади эксплуатационного участка и за его пределами в зоне влияния водозабора; б) граничные условия месторождения и эксплуата­ционного участка, определяемые наличием областей создания напора, выклиниванием или резким изменением мощности или литолого-фациальных свойств водовмещающих пород; в) суммар­ный дебит водозабора (и отдельных скважин) и изменение этого дебита в процессе эксплуатации.

Для глубоких подземных вод суммарный дебит водозабора должен быть постоянным (при постоянных концентрациях в воде полезных компонентов) или ступенчато изменяющимся во времени (при изменении в процессе эксплуатации месторождения кон­центраций полезных компонентов) в связи с необходимостью обеспечения стабильной производительности промышленного предприятия.

Исходя из изложенного, оценка эксплуатационных запасов глубоких подземных вод на участке проектируемого водозабора производится следующим образом:

по материалам бурения и опытного гидрогеологического опро­бования разведочных скважин оцениваются расчетные гидрогеоло­гические параметры водоносных пород на участке водозабора и за его пределами;

на основе анализа гидрогеологических условий месторождения в зоне возможного влияния водозабора схематизируются гидро­геологические условия и выявляются расчетные граничные условия;

путем последовательных гидродинамических и технико-экономических расчетов по вариантам определяются кондиционные требования к подземным водам и условиям их эксплуатации;

с учетом кондиционных требований подсчитывается возмож­ный суммарный дебит водозабора применительно к наиболее раци­ональной для данных условий схеме водозабора; суммарный дебит квалифицируется как эксплуатационные запасы подземных вод;

путем гидродинамических или гидравлических расчетов с учетом гидрогеохимической обстановки устанавливаются постоян­ство или закономерности изменения состава подземных вод, концентрации в них полезных компонентов, или количество бальнео­логически активных элементов.

В частных случаях, когда природная обстановка месторождения не позволяет обоснованно подсчитать запасы аналитическими методами, прибегают к моделированию процесса разработки место­рождения и оценке эксплуатационных запасов с использованием аналоговых машин. Кроме того, аналитические расчеты эксплуа­тационных запасов целесообразно выполнять с использованием электронных цифровых вычислительных машин. Использование ЭЦВМ позволяет значительно расширить диапазон рассматривае­мых вариантов разработки месторождений и решить задачу по одновременному гидродинамическому, гидрогеохимическому и технико-экономическому обоснованию эксплуатационных запасов глубоких подземных вод.

Гидродинамические методы подсчета эксплуатационных запа­сов подземных вод основаны на решении основного дифферен­циального уравнения упругой фильтрации жидкости в пористой среде. Решая это уравнение при различных начальных и гранич­ных условиях, получают расчетные формулы для определения де-битов и уровней, которые используются для оценки эксплуата­ционных запасов подземных вод. Математически и физически гид­родинамические методы являются точными; практически их точ­ность в достаточной мере условна вследствие приведения природ­ной гидрогеологической обстановки к имеющим решение расчетным схемам, а также в связи с неточностью используемых в расчетах исходных параметров.

Основное уравнение движения подземных вод — линейное, что позволяет при его решении использовать метод суперпозиции (наложения течений), который заключается в том, что сумма ре­шений этого уравнения также является его решением. Примени­тельно к движению воды это означает, что понижение давления (напора) в любой точке пласта от действия нескольких водоза­боров равно сумме понижений в этой точке от действия каждого из них в отдельности.

Другим достоинством гидродинамических методов является то обстоятельство, что, будучи одновременно и балансовыми, они по­зволяют прогнозировать дебиты и уровни с большей степенью экс­траполяции по сравнению с достигнутыми при проведении опыт­ных гидрогеологических работ в скважинах. Возможность экстра­поляции представляется весьма важной, так как для глубоких подземных вод понижение уровней до расчетных проектных отме­ток при проведении опытных работ в скважинах нерентабельно, а с точки зрения точности оценки запасов излишне.

Решение задачи по оценке эксплуатационных запасов подзем­ных вод обычно сводится к определению дебита скважины или водозабора при заданном предельном понижении уровня или к расчету понижения уровня в отдельных скважинах, а для системы скважин — к расчету наибольшего и наименьшего понижения уровня в отдельных скважинах водозабора, выбранных по усло­виям их расположения. При этом принимается, что начальные и граничные условия, а также параметры пласта известны, строе­ние его однородно, а скважины совершенны.

Используя метод суперпозиции и формулы (4) — (6), можно провести расчет водозаборов для случая любого произвольного расположения скважин. В практике геологоразведочных работ на промышленные воды встречаются следующие схемы располо­жения эксплуатационных скважин водозаборов: произвольное (неупорядоченное), линейный ряд; кольцевая батарея; треуголь­ная сетка (концентрические кольцевые батареи); прямоугольная сетка (площадная система). Приведение системы расположения скважин к правильным геометрическим схемам позволяет упрос­тить гидродинамические расчеты, что особенно важно при боль­шом числе эксплуатационных скважин на участках водозаборов.

Выше отмечалось, что в практике оценки эксплуатационных запасов глубоких подземных вод возможность использования схемы неограниченного пласта встречается довольно редко. Чаще лри оценке запасов приходится учитывать внешние границы водо­носного горизонта, схематизируемые в зависимости от их конфи­гурации, как это указано выше.

Неограниченный пласт. Одиночная скважина с по­стоянным дебитом. В этом случае расчет производят по формуле (10). Величина r в этом случае принимается равной рас-стоянию от оси скважины до точки, в которой определяется по-нижение S. При определении понижения уровня в скважине эта величина равна радиусу скважины.

Одиночная скважина с переменным дебитом. Если в пласте работает одиночная скважина с переменным де­битом и изменение ее дебита происходит ступенчато, то понижение ;В ней выразится уравнением

(44)

где Q, — дебит скважины после i-го изменения, включая пуск;

ai = (Qi - Qi-1)/Q1; (45)

(46)

здесь tр — полное время работы скважины от пуска до момен­та, на который определяется понижение; ti — время работы сква­жины до i-го изменения дебита, включая пуск. Отсюда t1 = О и ai = 1. Если наибольшее значение r2/4at(tp — ti)<0, то формулу

(44) с учетом формул (45) и (46) можно записать следующим образом:

— приведенное время ра­боты скважины с дебитом Q1.

Взаимодействующие скважины. Если работает од­новременно несколько скважин с изменяющимся дебитом и разным во времени началом работы, то понижение уровня в любой точке пласта, отстоящей от первой, второй, третьей, ..., nскважины соответственно на расстоянии r1, r2, r3,..., rn, определяется по урав­нению

где S — понижение уровня в точке от действия всех скважин; Sj — часть этого понижения, вызванная работой j-й скважины. Величина Sj определяется для каждой скважины по формулам (44), (47) и (48).

Практический интерес представляет случай работы всех сква­жин с постоянным дебитом Q1, Q2, Q3, ..., Qn. В этом случае, наи­более часто встречающемся при подсчетах запасов подземных промышленных вод, удобнее привести формулу к суммарному де­биту QcyM водозабора на расчетный момент времени. Тогда пони­жение в любой точке пласта рассчитывается по формуле

(49)

где aj = Qj/QcyM tj — время пуска j-й скважины; tР1 — расчетное время от момента пуска первой скважины. Если —

(rj2)/[4а(tр1 — tj)]<0,1,то вместо формулы (49) можно получить

где tпр — приведенное время работы водозабора [tnp = (tPlt1)м1 (tР, — t2)a2...(tPltn)an]; rпр — приведенное расстояние до расчетной точки (rnp=r1a1 r2a2...rnan). Если скважины пущены одновременно, то tap = t, а гпр определяется, как указано выше. Если же при этом одинаковы и дебиты скважин, то tnp = t; rnp =n/r1 *r2*r3 ...rп.

При определении понижения в какой-либо скважине в приве­денных формулах расстояние до нее заменяется радиусом сква­жины гс. При этом учитывается несовершенство скважин по сте­пени и характеру вскрытия пласта.

Для линейного ряда скважин при расположении их на разных расстояниях одна от другой расчеты можно производить так, как и для группы скважин в бесконечном пласте. Однако эти расчеты можно существенно упростить, используя метод, предложенный ф. М. Бочевером в 1961 г. В соответствии с полученными им реше­ниями при нечетном числе скважин (N = 2n+l) в линейном ряду гидравлические сопротивления и, следовательно, понижения уровней определяются по формулам:

при расчетах по центральной скважине ряда

(50)

при расчетах по крайней скважине ряда

(51)

В формулах (50) и (51)

где

l — половина расстояния между равномерно расположенными сква­жинами; v = n для случая (50);v = 2n — для случая (51). Значения функции F(B, v) приведены в табл. 28 (v=l, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 20).

При соблюдении условий B<0,l/n2 для центральной скважины и В<0,03/n2 для крайней скважины ряда формулы (50) и (51) заме­няются с достаточной точностью логарифмической:

Таблица 28

Значения F (B,v)

в
0,05 4,74 8,08 10,7 12,7 14,3 15,6 18,8 20,7
0,01 0,02 4,04 3,35 6,72 5,38 8,64 6,69 10,0 7,55 11,1 8,13 11,9 8,47 13,4 8,97 13,9 9,03
0,04 2,68 4,09 4,87 5,28 5,5 5,61 5,7 5,7
0,1 1,82 2,53 2,79 2,87 2,87 2,9 2,9 2,9
0,2 1,22 1,53 1,6 1,61 1,61 1,61 1,61 1,61
0,4 0,702 0,789 0,85 0,851 0,851 0,851 0,851 0,851
0,219 0,223 0,223 0,223 0,223 0,223 0,223 0,223
0,0489 0,00378 0,0489 0,00378 0,0489 0,00378 0,0489 0,00378 0,0489 0,00378 0,0489 0,00378 0,0489 0,00378 0,0489 0,00378

 

Таблица 29

Функции фо и ф5 для расчета линейного ряда скважин

Рис. 24. Схема линейной систе­мно мы скважин в неограниченном пласте:

N — число скважин; l — расстояние между скважинами в ряду; А — точка определения гидравлического сопротивления R; rn — расстояние от центра линейного ряда до точки А

Рис. 25. Схема кольцевой батареи скважин в неограни­ченном пласте:

Rf — радиус скважины; rк — радиус кольцевой батареи скважин

где Rкб = f(ln fо, r);при этомf0 = at/r2; r=rK/rc. Представляет интерес полученное Г. Ц. Тумаркиным решение для кольцевой батареи пущенных одновременно n скважин,…

Таблица 30

Радиусы кольцевых батарей и число скважин

Рис. 26. Схема концентри­ческих кольцевых батарей скважин


Для точки, являющейся внешней по отношению к рассматривае­мым батареям скважин, т. е. для точки за пределами водозабора:

(58)

В формулах (55) — (58) а, — отношение дебита скважин i-и батареи Qi к суммарному дебиту водозабора QcyM; Rn — полное гидравлическое сопротивление от действия всех кольцевых бата­рей скважин; ZRвнутр — суммарное гидравлическое сопротивление от действия кольцевых батарей, являющихся внешними по отно­шению к рассматриваемой точке пласта; £ЯВНешн — гидравлическое сопротивление от действия концентрических кольцевых батарей скважин, являющихся внутренними по отношению к рассматри­ваемой точке пласта; г0 — расстояние от центра системы скважин до точки, в которой определяется понижение уровня.

Для точки (скважины) в центре водозабора

Для точки вне водозабора

Для точки внутри водозабора

Прямоугольная сетка скважин (рис. 27) предполага­ет равномерное геометрически правильное распределение их в пре­делах водозабора; расчетные решения для такой системы скважин получены Ф. М. Бочевером.


Рис. 27. Схема прямоугольной сетки скважин.

N — число скважин; т — число рядов скважин, L - расстояние между рядами скважин; l - расстоя­ние между скважинами в ряду; А — точка определе­ния гидравлического сопротивления R; rn - расстоя­ние от центра линейного ряда до точки А


Удобный метод расчета крупных водозаборов, разработанный Ф. М. Бочевером, — метод обобщенных систем взаимо-действующих скважин заключается в том, что реальная система скважин заменяется обобщенной системой источников — стоков определенной геометрической формы с дебитом, равномерно распределенным по всей обобщенной системе. Удобство примене­ния метода обобщенных систем заключается в том, что гидравли­ческое сопротивление системы в целом Ro6 остается постоянным, а гидравлическое сопротивление скважины Rскв меняется в зависи­мости от числа скважин и схемы их расположения. Это позволяет при необходимости рассмотреть много вариантов организации во­дозабора, что особенно важно при большом числе скважин.

Следует отметить, что подсчет эксплуатационных запасов под­земных минеральных, термальных и промышленных вод требует обязательного учета числа скважин и их расположения; часто ге­олого-структурные и гидрогеологические условия участков водо­заборов глубоких подземных вод не позволяют использовать опре­деленную геометрическую схему расположения скважин, а срав­нительно небольшое их число заставляет рассчитывать дебиты и понижения уровней для каждой скважины. Поэтому в практике гидрогеологических расчетов при оценке запасов глубоких подзем­ных вод по результатам геологоразведочных работ чаще исполь­зуются точные гидродинамические методы. Метод обобщенных сис­тем скважин целесообразно использовать на стадии региональной оценки прогнозных эксплуатационных запасов, а также при выбо­ре схемы расположения большого числа скважин. Критерием вы­бора рациональной схемы расположения скважин будет минималь­ное значение Rскв при заданных числе и суммарном дебите скважин или максимальный дебит скважин при допустимом RCKB и их числе.

Расчеты водозаборов в ограниченных пластах осуществляются с использованием метода зеркальных отображений, который заклю­чается в том, что влияние на работу скважины или водозабора границ пласта аппроксимируется влиянием зеркально отображенных от этих границ скважины или водозабора. Если граница непрони­цаемая, то отображенный водозабор должен иметь тот же знак, что и реальный. В том случае если граница пласта представляет собой контур постоянного напора, то отображенная скважина или водозабор берутся со знаком, противоположным реальному. Дру­гими словами, действие непроницаемой границы рассматривается как работа скважины (или водозабора) в условиях взаимодей­ствия с реальной, имеющей такой же дебит и отстоящей от этой ре­альной скважины на удвоенное расстояние (по нормали к грани­це). Аналогично предыдущему действие границы с контуром пос­тоянного напора рассматривается как действие нагнетательной скважины, работающей с тем же дебитом, что и реальная эксплу­атационная, и отстоящей от нее на удвоенное расстояние до гра­ницы.

Наличие отображенных скважин или водозаборов усложняет гидродинамические расчеты главным образом в отношении их объема; содержание этих расчетов аналогично выполняемым для водозаборов в неограниченных водоносных горизонтах.

 

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

Основные показатели качества вод включают данные о мине­рализации подземных вод, о содержании в этих водах макро- и микрокомпонентов, а также о… При сборе и обработке материалов особое внимание уделяется представительности… Пробы, отобранные на устье самоизливающихся скважин, даже при сравнительно длительном периоде излива могут также…

РЕГИОНАЛЬНАЯ ОЦЕНКА И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Целью региональной оценки прогнозных ресурсов и эксплуа­тационных запасов подземных вод является определение того их количества, которое может быть… Региональная оценка эксплуатации запасов позволяет устано­вить не только общее… Количество эксплуатационных запасов в региональных масшта­бах зависит не только от общих гидрогеологических условий…

Принципы и методы картографирования

Месторождений подземных промышленных вод

Для достижения поставленных целей и решения общих и спе­циальных задач, связанных с изучением и оценкой перспектив использования промышленных вод,…  

Таблица 31

Типы карт при региональном изучении и оценке месторождений подземных промышленных вод

Масштаб картографирования промышленных вод и их запасов определяется степенью гидрогеологической изученности отдельных районов страны и размерами…   Волго-Камский бассейн 1 : 1 500 000 …  

Рис. 28. Макет гидрогеохимической карты распространения I, Вг, В, Sr(a). Li, Rb, Cs и К (б) в подземных промышленных водах водоносного комплекса.

Площади распространения различных типов подземных вод:

Хлоридных кальциево-натриевых, 2 — хлоридных натриевых, 3 — сульфатно-хлоридных каль-Циево-натриевых, 4 — изолинии концентраций микроэлементов (мг/л); газовый состав подземных вод: 5 — углеводородный, 6 — углеводородно-утлекислый, 7 — углеводородно-азотный; границы: 8 — тектони­ческого региона, 9 — гидрогеологического бассейна, 10 — распространения водоносного комплекса, Ч — распространения подземных вод различного состава, 12 — районы выхода водоносных пород на поверхность, 13 — тектонические нарушения

 

Основными показателями, которые приводятся на гидрогеохи­мических картах, являются минерализация, химический состав воды и состав растворенных в них газов, концентрации йода, брома, бора, стронция, цезия, рубидия, лития, калия, магния и т. д. На таких картах минерализацию и химический состав под­земных вод целесообразно показывать цветом, при этом в зави­симости от гидрогеологических условий изучаемой территории могут быть приняты различные градации значений минерализации и предельные показатели химического состава подземных вод.

Например, в пределах Западно-Сибирского артезианского бас­сейна минерализация и состав подземных вод на значительных территориях изменяются в небольших пределах. Здесь для анализа гидрогеохимических закономерностей целесообразно предусматри­вать выделение зон распространения подземных вод различной минерализации и состава, используя дробную градацию. В районах Волго-Уральской области, где минерализация и состав подземных вод палеозойских отложений изменяются в весьма широких пре­делах, целесообразно увеличение пределов такой градации. При этом следует учитывать необходимость наглядного отражения гидрогеохимической зональности.

По газовому составу, учитывая особенности глубоких подзем­ных вод, целесообразно выделить следующие их группы: углекис­лые, азотные, с углеводородными газами, с газами сложного со­става (углеводородно-азотные, азотно-метановые, углекисло-серово-дородные и т. д.). Особо следует отметить подземные воды, для которых характерно наличие сероводорода вследствие их большой агрессивности по отношению к металлу и высокой токсичности.

Следует иметь в виду различие в характере закономерностей распространения редких элементов. Концентрации брома и строн­ция обычно тесно увязываются с общей минерализацией подзем­ных вод, и величины их удобно показывать в виде изолиний кон­центраций. Для йода и бора таких четких закономерностей не наблюдается, в связи с чем в ряде случаев приходится ограничиваться выделением зон распространения подземных вод с теми или иными концентрациями йода.

Карты динамики подземных вод и параметров водоносных комплексов должны включать элементы гидрогеологических усло­вий, необходимые в качестве исходных данных для подсчета запасов подземных вод. На этих картах показываются: границы гидро­геологического района (бассейна йодобромных вод); границы рас­пространения водоносного комплекса или горизонта; водопроводи-мость пород и ее изменение в пределах территории распростра­нения того или иного водоносного комплекса (горизонта); глубина залегания кровли водоносного комплекса (горизонта); изолинии приведенных пьезометрических напоров (приведенных давлений); область питания, создания напора и разгрузки подземных вод, а также районы выхода водовмещающих пород на поверхность; области возможного самоизлива (фонтанирования скважин); сква­жины или группы скважин; температура подземных вод.

Карты рассматриваемого типа должны включить все основные данные, необходимые для гидродинамических расчетов водозабо­ров в пределах месторождения промышленных вод. Основными картируемыми элементами являются в данном случае водопрово-димость пород и приведенные пьезометрические напоры (пласто­вые давления).

Выбор пределов изменения водопроводимости, отраженной на карте, зависит от густоты сети опорных водопунктов, изученности этого параметра и изменчивости его в пределах картографируемой территории. Определение водопроводимости производится в соот­ветствии с методическими положениями, кратко изложенными в предыдущем разделе работы. Для оценки водопроводимости по­род, помимо результатов испытания скважин, должны быть в пол­ной мере использованы материалы лабораторных исследований образцов керна, результаты промыслово-геофизических исследова­ний в скважинах, методы корреляции разрезов скважин и т. д.

Распределение приведенных пьезометрических уровней харак­теризует направление и интенсивность подземного стока. Расчеты и построение карт приведенных уровней целесообразно выполнять в соответствии с методикой, изложенной в работах [6, 20].

Глубина залегани-я водоносного комплекса имеет значение для оценки перспектив использования промышленных вод, выбора пре­дельных допустимых понижений уровня при подсчете эксплуата­ционных запасов. Выявление и нанесение на карту областей пи­тания (создания напора) и разгрузки подземных вод необходимо для последующей схематизации гидрогеологических условий место­рождений и гидродинамических расчетов. Изолинии пластовых температур строятся с использованием известных методов обра­ботки результатов их измерений.

Рис. 29. Макет карты дина­мики подземных вод и пара­метров пород водоносного комплекса.

Области с различной водопроводи-мостью пород (м2/сут):

До 1; 2 — от 1 до 10; 3 — от 10 до 5U, 4 — свыше 50; 5 — изо­линии водопроводимости (м2/сут), 6 — граница областей самоизлива подземных вод, 7 — изолинии приведен­ных гидростатических напоров, 8 — направление движения подземных вод; области межпластовых изотоков: 9 — из нижнемелового комплекса в юрский, 10 — из юрского в нижнемеловой, 11 — скважина или группа скважин, гра­ницы: 12 — тектонического региона, 13 — гидрогеологического бассейна, 14 — основных геос труктурных эле­ментов, 15 — распространения водонос­ного комплекса, 16 — районы выхода пород водоносного комплекса на поверхность, 17 — тектонические нару­шения

 

Карты прогнозных эксплуатационных запасов промышленных вод составляются на основе использования материалов и путем анализа двух предыдущих карт с учетом гидрогеологических и технико-экономических расчетов. На этих картах отражаются: границы гидрогеологического района (бассейна) и распростране­ния пород водоносного комплекса (горизонта); распростране­ние основных типов промышленных подземных вод (йодных, бром­ных, йодобромных, бороносных, литиевых и т. д.) и контуры место­рождений этих вод; распространение непромышленных йодных, бромных, йодобромных и других типов вод, содержащих повы­шенные концентрации редких и рассеянных элементов; распростра­нение пресных и соленых вод, которые по принимаемой в настоящей работе классификации не могут рассматриваться как специфичес­кие или промышленные по содержанию редких и рассеянных эле­ментов; изменение концентраций в подземных водах основных про­мышленных компонентов; участки или районы (если таковые имеются), характеризующиеся повышенными концентрациями йода, брома, бора, лития, стронция, цезия, рубидия и др.; эксплуата­ционные и перспективные участки водозаборов в пределах место­рождений промышленных вод; эксплуатационные и прогнозные за­пасы промышленных вод, а также запасы полезных компонентов.

Рис. 30. Макет карты прогнозных эксплуатационных запасов подземных про­мышленных вод.

Границы: 1 — провинции подземных промышленных вод, 2 — гидрогеологического района, 3 — распро­странения водоносного комплекса, 4 — месторождения подземных промышленных вод, 5 — балансовой час­ти месторождения, 6 — распространения различных типов подземных промышленных вод; площадь распро­странения промышленных вод: 7 — литиево-рубидиевых бромно-борных стронциевых, 8 — литиево-руби-диево-цезиевых борных стронциевых, 9 — литиево-рубидиевых йодобромных, 10 — литиево-рубидиево-це-зиевых борных, 11 — литиево-стронциевых, 12 — литиевых йодных, 13 — литиево-рубидиево-цезиевых йодных стронциевых, 14 — литиевых, 15 — литиево-рубидиевых, 16 — литиево-рубидиево цезиевых; эксплу­атационный участок (римские цифры слева — номер участка): 17 — разрабатываемый, 18 — разведанный, 19 — перспективный по данным поисково-разведочных работ (в том числе на нефть и газ), 20 — пер­спективный по интерполяции и экстраполяции гидрогеологических данных

 

Границы месторождения (площади распространения подземных промышленных вод) устанавливаются с учетом минимальных про­мышленных концентраций полезных компонентов, обоснованных технико-экономическими расчетами. Особенности промышленных подземных вод и условий их эксплуатации позволяют оценивать запасы на конкретных участках. В соответствии со степенью изу­ченности гидрогеологических условий эксплуатационные участки могут быть разрабатываемыми, специально разведанными и пер­спективными, если исходные расчетные данные для оценки запасов определены по данным опытных работ на скважинах или эти дан­ные установлены путем экстраполяции и интерполяции имеющихся материалов на изученной части месторождения.

В некоторых случаях, особенно для месторождений платфор­менного типа, целесообразно показывать площади перспективные, малоперспективные и неперспективные по тем или иным причинам (большая глубина залегания водоносных пород, малая их водо-обильность и т. д.).

Картографирование подземных промышленных вод заверша­ется составлением сводной карты месторождений и прогнозных Эксплуатационных запасов гидроминерального сырья. Эта карта дает представление о размещении на территории СССР месторож­дений промышленных вод, их особенностях, отражает масштабы распространения этих вод и размеры их эксплуатационных за­пасов.

Для иллюстрации принципов картографирования подземных промышленных вод на рис. 28 — 30 приводятся макеты гидрогеоло-гических карт. В целях упрощения карт и уменьшения их карто-графической нагрузки на гидрогеохимических картах не показан литолого-фациальный состав водовмещающих пород. Помимо этого в тех же целях гидрогеохимические построения выполнены раз­дельно для вод, содержащих литий, цезий.

 

ГЛАВА 3

ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ

ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ОЦЕНКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Промышленные подземные воды, по сути дела, являются ру­дой, т. е. горной породой, из которой с помощью различных фи­рческих и химических воздействий…  

ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

Геолого-экономическая оценка месторождении полезных иско­паемых представляет собой неотъемлемую часть геологоразведоч­ного процесса на всех его… На поисковой стадии целью геолого-экономической оценки явля­ются обоснование… По многим видам полезных ископаемых разработаны оценоч­ные (браковочные) кондиции — минимальные требования к…

МЕТОДОЛОГИЯ ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Начало теоретических и методических исследований проблемы геолого-экономической оценки месторождений полезных ископае­мых относится к концу прошлого… Большой вклад в развитие теории и практики геолого-экономи­ческой оценки… Начало современного этапа в разработке проблемы геолого­экономической оценки полезных ископаемых следует, по-видимому,…

ИЗМЕРЕНИЕ ЦЕННОСТИ ПРОДУКЦИИ

Как известно, в отраслях хозяйственной деятельности, непо­средственно использующих природные ресурсы (сельское хозяй­ство, добывающая промышленность… В условиях рыночной экономики цены, по которым реализуется продукция… Действующие и прогнозируемые рыночные цены на продукцию Добывающих отраслей широко используются для…

Таблица 32

Расчет замыкающих затрат методом ранжирования (цифры условные)

№ п/п   Стоимость по­лучения едини­цы продукции, усл. руб/ед.   Годовая мощ­ность по вы­пуску продук­ции, ед/год Годовая потребность, ед.  
+ + + +
+ + + +
+ + + +
+ + +  
+ + + +
+ (200ед.) + +
+ (50 ед.) +
+ (50 ед.)

Предположим, наконец, что найдена техническая возможность сократить по­требность в данной продукции до 800 ед. в год, применив вместо нее заменитель стоимостью 15,5 усл. руб. в расчете на единицу заменяемой продукции. При этом отпадает необходимость использования месторождения 6, и замыкающие затраты устанавливаются по стоимости продукции на месторождении 5 — 17 усл. руб. Являет­ся ли такая замена целесообразной? С точки зрения предприятия, получающего заменяемую продукцию по оптовой цене 14,05 руб., — нет. Его расходы при этом возрастут на (15,5 — 14,05)- 200=290 усл. руб. Для народного же хозяйства та­кая замена дает годовой экономический эффект в размере (18 — 16)- 200=400 усл. руб.

 

Подобные примеры можно было бы продолжить, но и из сказан­ного ясны основные зависимости уровня замыкающих затрат от наличия минеральных ресурсов различного качества и обществен­ной потребности в продукции добывающих отраслей, а также ме­ханизм использования замыкающих затрат в решении различных экономических задач.

Изложенный метод расчета замыкающих затрат привлекает своей простотой и наглядностью. Однако следует иметь в виду и его условность, которая определяется следующими обстоятельст­вами.

Во-первых, в этом методе рассматривается только сфера про­изводства продукции, сфера же ее потребления фигурирует в виде ограничения — заданной потребности. Подразумевается, что за­данное потребление продукции оптимально. В действительности между производством и потреблением существует обратная связь, и потребность в продукции проявляет заметную эластичность в за­висимости от стоимости ее производства. Поэтому обоснованные нормативы замыкающих затрат могут быть определены только при совместном рассмотрении сфер производства и потребления, чего метод ранжирования не обеспечивает.

Во-вторых, метод ранжирования дает фиксированную во вре­мени величину замыкающих затрат. Приведенные выше примеры наглядно иллюстрируют, как чувствительны нормативы замыкаю­щих затрат к изменениям конъюнктуры как в сфере производства, так и в сфере потребления продукции. Геолого-экономическая оценка месторождений ориентирована на длительный период, в течение которого произойдут большие изменения: могут быть открыты новые месторождения и отработаны старые, появятся но­вые технические средства и технологии добычи и переработки сырья, многократно будет меняться потребность в нем и т. д. Соот­ветственно будут меняться и нормативы замыкающих затрат. По­этому для обоснованной экономической оценки месторождений нужны перспективные нормативы замыкающих затрат, учитываю­щие по мере возможности прогноз изменения влияющих на них факторов общественного производства. С помощью метода ран­жирования такая задача не решается.

Прогноз изменения экономических показателей, в частности замыкающих затрат, представляет собой сложную аналитическую задачу, решение которой даже при использовании всей имеющейся информации носит вероятностный характер. Стремление упрос-гить эту задачу вызвало ряд оригинальных предложений по изме­рению при геолого-экономической оценке месторождений ценности продукции добывающих отраслей с учетом ее изменений в перспек­тиве.

И. С. Тышляр и В. В. Дроздов [45] предложили учитывать из­менение ценности получаемой продукции с помощью формулы сложных процентов

zt = zCT (1 + r)t,

где zt — ценность продукции в t-м году; zст — стартовый (на­чальный) уровень замыкающих затрат; r — коэффициент, отра­жающий тенденцию к удорожанию минерального сырья.

На основе анализа динамики затрат на добычу и транспорти­ровку природного газа за последние 10 лет авторы этого предло­жения установили, что для данного вида минерального сырья мож­но принять r = 0,04-0,05.

Такой прием привлекателен тем, что переводит задачу прогноза изменения замыкающих затрат из сложных аналитических в про­стые расчетные. Однако он слишком формален. Стоимость про­дукции рассматривается здесь как функция времени, хотя в дей­ствительности она является функцией других аргументов (услож­нение горно-геологических условий добычи газа, удаление от ос­новных потребителей новых месторождений, их расположение в труднодоступных и неосвоенных районах и т. п.). Конечно, все процессы происходят во времени, но подмена реальных факторов, влияющих на экономические показатели, аргументом времени уже дискредитировала себя в общеизвестной и многократно осужден­ной практике планирования «от достигнутого».

Очевидно, что обоснованные расчеты перспективных замы­кающих затрат должны базироваться на более сложных и строгих методах оптимального планирования и прогнозирования.

Дальнейшим развитием и углублением теоретических представ­лений об измерении ценности продукции добывающих отраслей явилось разработанное А. С. Астаховым понятие компенсирующих затрат [1]. Это понятие отражает тот факт, что компенсация по­вышения потребности в минимальном сырье (или его потери, вы­бытия из народнохозяйственного использования одного из его ис­точников и т. п.) происходит в реальной жизни не всегда за счет ввода замыкающего источника, но гораздо чаще — за счет интен­сификации добычи на действующих предприятиях. Вследствие Этого общество вынуждено идти на дополнительные, компенси­рующие затраты, которые в данный момент значительно меньше, чем те, которые оказались бы необходимыми при вводе замыкаю­щих ресурсов. Конечно, интенсификация добычи на действующих Месторождениях приближает срок их отработки и необходимость вовлечения замыкающих ресурсов, hq этот прирост затрат отдален во времени и может учитываться в дисконтированном размере. Таким образом, замыкающие затраты оказываются частным слу­чаем более общего понятия компенсирующих затрат, отражающим ситуацию, в которой сокращение производства или повышение потребности в минеральном сырье может быть компенсировано только привлечением замыкающих источников его получения.

Концепция компенсирующих затрат весьма плодотворна. Она верно отражает реальную постановку хозяйственных задач в об­ласти управления минеральными ресурсами. Компенсирующие затраты более пригодны к использованию их на уровне предприя­тий, шахт, рудников, участков, чем замыкающие затраты, которые родились в сфере макропроблем оптимизации перспектив разви­тия минерально-сырьевого комплекса. В то же время следует иметь в виду, что практические варианты компенсации чрезвычайно раз­нообразны и едва ли не индивидуальны для каждого добывающего предприятия. К тому же они быстро меняются с течением време­ни. Поэтому текущее и перспективное нормирование компенсирую­щих затрат представляется очень сложной задачей.

Таковы в самом кратком изложении основные теоретические представления об измерении ценности продукции при геолого-экономической оценке месторождений полезных ископаемых. В на­стоящее время эти представления можно считать общепринятыми и с научной точки зрения вполне обоснованными. Тем не менее существующая практика геолого-экономической оценки находится в явном противоречии с теорией: в подавляющем большинстве случаев для измерения ценности получаемой продукции приме­няются не перспективные замыкающие затраты, а действующие оптовые цены. Очевидно, что нормативы замыкающих затрат на текущий период и плановую перспективу могут служить дейст­венным инструментом обоснования и оптимизации планов разви­тия минерально-сырьевой базы и должны активно использоваться для повышения эффективности общественного производства. Раз­работка нормативов замыкающих затрат является в настоящее время одним из наиболее актуальных направлений экономической работы в нашей стране.

УЧЕТ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ

Учет фактора времени важен при принятии любых хозяйствен­ных решений. С особой остротой эта проблема проявляется при геолого-экономической оценке… В соответствии с Типовой методикой критерием для выбора оптимального варианта… В 1978 — 1979 гг. ВИЭМС и проектными институтами Минцвет-мета СССР и Минчермета СССР с участием ГКЗ СССР проводи­лись…

С дисконтированием; 2 — без дисконтирования

Рис. 32. Зависимости денеж­ных оценок месторождения R от цены получаемой продукции Ц по вариантам II, IIIa, и IIIб


Проанализируем зависимости Rp=f (V) и Rp — f (V), где V — балансовые запасы. Построим график зависимости Rp = f (V), моделируя при этом нормальный процесс отыскания бортовых кондиций: сначала в балансовые запасы включим лучшие части месторождений AV1, затем с каждым последующим вариантом кон­туры балансовых запасов будут расширяться за счет добавки все более бедных или труднодоступных частей месторождения ДV2, ДV3, и так до тех пор, пока очередная добавка не окажется невы­годной ДV4 (рис. 31). Кривая 2 имеет максимум при значении аргу­мента Vб, которое и является величиной балансовых запасов.

Далее предположим, что запасы добываются в той же последо­вательности, в какой они включались в балансовые при обоснова­нии бортовых кондиций, т. е. сначала лучшие их части, а с течением времени — все более бедные. Это предположение вполне корректно: оно не только соответствует общепринятой логике хозяйственных решений, но и отвечает формальным требованиям типовой мето­дики, поскольку критерий Rp при прочих равных параметрах дости­гает максимума именно при такой последовательности отработки месторождения.

Сделав такое предположение, мы можем заменить аргумент V на время t, совместив по оси абсцисс момент завершения отработки балансовых запасов Т с точкой Vб. Строго говоря, такая замена аргумента не меняет кривой Rp=f (V) только при наличии линей­ной зависимости между заменяемыми аргументами

Vб = Vг (Т -to),

где Vг — годовая добыча, неизменная в течение срока отработки балансовых запасов. Но даже если V. будет величиной переменной, то при замене аргумента кривая R' = f (V) только деформируется, не меняя при этом своих характерных, важных для нашего анализа особенностей. Поэтому полагаем, что Rp=f(V) = f(t).

Далее построим кривую Rp=f(t), дисконтируя в каждый момент времени приращение функции Rp = f(t). Очевидно, получим кривую, подобную функции Rp — f(t), но более пологую (см. рис. 31). Важ­нейшим фактом, вытекающим из рассмотрения этих кривых, являет­ся совпадение максимумов функций Rp и Rp. Из этого следует, что балансовые запасы, оконтуренные по любому из этих критериев, будут одинаковыми и никакого ужесточения кондиций при дискон­тировании не происходит.

На рис. 32 для упрощения показан только период отработки месторождения и не приведен период строительства предприятия. Учет в составе Rp и Rp затрат в период строительства равноси­лен смещению начальных точек отсчета (вниз по оси ординат и влево по оси абсцисс) и никоим образом не влияет на характер построенных кривых.

Следует заметить, что графики функций Rp и Rp приведены только для наглядности. К аналогичному выводу можно было прийти и с помощью простейших рассуждений. Действительно, крите­рий R'p будет максимальным, если в состав балансовых войдут все запасы, для каждой единицы которых удельный показатель (z — S) > 0. Ясно также, что никаким дисконтированием нельзя превратить положительную величину в отрицательную и включение в баланс тех же единиц запасов будет увеличивать критерий Rp. Аналогич­ным образом отрицательные величины при дисконтировании оста­ются отрицательными, и включение в баланс тех единиц запасов, для которых (z — S) <0, приводит к снижению величин как критерия Rp, так и Rp.

Почему же все-таки возникло мнение, что дисконтирование искажает результаты геолого-экономической оценки месторожде­ния? Для выяснения этого вопроса воспроизведем пример, на котором в работе [16] доказывается обоснованность такого мнения.

В примере рассматриваются три варианта оконтуривания мес­торождения, основные геологические и технико-экономические пока­затели которых приведены в табл. 33.

Как видно из табл. 33, суммарный эффект без дисконтирования оказался максимальным во II варианте, а с дисконтированием — в I. Ужесточение бортовых кондиций при дисконтировании, каза­лось бы, очевидно. Но порядок расчета приведенных показателей вызывает серьезные возражения. Для их упрощения принималось, что годовые эксплуатационные расходы и стоимость годовой про­дукции, а следовательно, годовая прибыль одинаковы в течение всего срока отработки запасов. Такое допущение не является впол­не корректным и прежде всего не соответствует реальному положе­нию вещей. Оно противоречит элементарным правилам вычисления средних показателей: нельзя усреднять совместно качественно разнородные совокупности, в данном случае — балансовые и за­балансовые запасы. И наконец, оно игнорирует требование типовой методики о максимизации критерия Rpt которая достигается, оче­видно, не одним только правильным оконтуриванием запасов, но наряду с прочими мерами — наиболее выгодной последователь­ностью отработки этих запасов.

Пересчитаем тот же самый пример, исходя из вполне естес­твенного предположения, что в любом варианте сначала будут от­работаны лучшие части месторождения (100 млн. т с содержанием 2%), затем — первое приращение (50 млн. т с содержанием 1,2%) и в последнюю очередь — бедные запасы (50 млн. т с содержанием 0,5%). Для упрощения расчетов будем пользоваться средними пока­зателями стоимости продукции и прибыли, но только по качественно однородным частям запасов. I вариант можно не пересчитывать, так как в нем все запасы однородны; II вариант будет выглядеть так: первые три года идет строительство с ежегодными затратами 52 млн. руб. Дисконтированная сумма затрат составляет 52Х X 2,575 =133,9 млн. руб. (расчетные показатели дисконтирования приведены в табл. 34). Затем в течение 100:6=16,7 лет будет отрабатываться лучшая часть месторождения. Ежегодно будет до­бываться 6 млн. т руды с содержанием 2%, и годовая стоимость продукции составит 6*0,2*860=103,2 млн. руб., а прибыль — 103,2 — 54,0 = 49,2 млн. руб.

Показатель суммирования с дисконтированием за период от 4 до 19,7 лет равен 7,175. Приращение денежной оценки за этот период составит 49,2-7,18 = 353 млн. руб. Затем в период от t=19,7 до Т = 28 лет будет добываться руда с содержанием 1,2% и средняя годовая прибыль составит 6*0,012*860 — 54 = 7,92 млн. руб. Показатель суммирования с дисконтированием за этот период равен 1,298, а прирост денежной оценки составит 7,92*1,298=10,3 млн. руб. Следовательно, во II варианте Rp = — 133,9 + 353 + 10,3 = 229,4 млн. руб.

 

Таблица 33

Основные показатели вариантов оконтуривания месторождения

 

 

Показатель Единица измерения Варианты
I II III
Запасы руды Содержание металла: в том числе в приращении МЛН. Т % % 1,73 1,2 1,42 0,5
Конечный продукт тыс. т
Цена конечного продукта руб/т
Годовая производительность по: руде     млн. т             6,7
металлу тыс. т
Срок отработки лет
Общие капиталовложения млн. руб.
Срок строительства лет
Себестоимость на 1 т руды без реновации руб/т
Стоимость годовой продукции Стоимость продукции за Т лет млн. руб.     млн. руб.     89,44     81,70    
Суммарный эффект без дисконтирования млн. руб.
Суммарный эффект с дисконтированием млн. руб.

 

Такой же расчет по III варианту дает следующие результаты: дисконтированные затраты за 5 лет строительства составят 33,6-33,9 = = 134,1 млн. руб.; дисконтированная прибыль от отработки запасов с содержанием 2% в период с 6-го по 20-й год — 61,64-5,825 = = 359 млн. руб.; дисконтированная прибыль от отработки запасов с содержанием 1,2% в период с 21-го по 27,5-й год — 15,54-1,175 = = 18,3 млн. руб.; дисконтированный убыток от отработки запасов с содержанием 0,5% за период с 27,5-го по 35-й год — 24,79-0,661 = = 16,4 млн. руб. Итого в III варианте Rр= — 134,1 +359+ 18,3 — — 16,4 = 226,8 млн. руб.

Как и следовало ожидать, оптимальное оконтуривание оказа-лось одинаковым как с дисконтированием, так и без него: лучшим из рассмотренных вариантов является II.

Дисконтирование не только не ужесточает бортовых кондиций, но более того, при определенных соотношениях параметров оцени-ваемого месторождения может привести к их снижению. Поясним механизм этого явления.

Графики на рис. 31 построены исходя из предположения о ли­тейной зависимости между V и Т. В действительности же зависи­мость эта нелинейна. Чем больше балансовых запасов, тем выше, как правило, годовая производительность добывающего предприятия, вследствие чего по мере приращения от варианта к варианту включаемых в контур запасов, во-первых, снижается себестоимость их добычи и, во-вторых, приближаются сроки отработки наиболее богатых частей месторождения. В результате этого дисконтирован­ная денежная оценка лучших частей месторождения возрастает, что дает возможность в ряде случаев, не снижая величины крите­рия Rp, включить в баланс даже некоторое количество нерентабель­ных для отработки запасов, тем более, что ущерб от их использо­вания будет дисконтирован в 10 — 15 раз.

 

Таблица 34

Расчетные показатели дисконтирования при Енп=0,08

Рассмотрим это на том же примере (см. табл. 33), исключив затраты и время на строительство предприятия и полагая t=1 в год начала добычи. Лучшая часть месторождения с содержанием 2% в I варианте будет отработана за… Часть месторождения с содержанием 1,2% во II варианте будет отрабатываться в период 16,7 — 25 лет при себестоимости 9…

Таблица 35

Расчет денежной оценки месторождения и его частей

Показанный механизм снижения кондиций и расширения балан­совых запасов под влиянием дисконтирования является вполне естественным и хорошо моделирует… На реальную динамику показателя денежной оценки в зависи-мости от запасов… Можно показать, что один из выводов, полученных в процессе экспериментальных расчетов [16], о том, что дисконтирование…

ДЕНЕЖНАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Если под денежной оценкой понимать любую характеристику полезного ископаемого, выраженную в деньгах, то многочисленные и разнообразные предложения… Оценки первой группы представляют собой денежное выраже­ние стоимости и… Оценка второй группы представляют собой денежное выраже­ние потребительной стоимости полезных ископаемых, поскольку…

Глава 4.

ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Как уже было отмечено, геолого-экономическая оценка место­рождений подземных промышленных вод базируется на принципах и методических положениях,… Эксплуатационные запасы подземных вод измеряются не едини­цами массы или… В некоторых отношениях геолого-экономическая оценка место­рождений подземных промышленных вод, с одной стороны, проще,…

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОСВОЕНИЯ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Прогноз технико-экономических показателей будущей эксплуа­тации месторождения является наиболее трудоемким и очень важ­ным элементом… Технико-экономические показатели, используемые при геолого-экономической…  

Примечание. Показатели, относимые к отдельному виду продукции, сопровождаются индексом «г».

 

Производительность промысла, расчетный срок эксплуатации, содержание полезных компонентов, их запасы и коэффициенты извлечения являются при геолого-экономической оценке исход­ными показателями. Они определяются в результате проведения геологоразведочных работ и технологических исследований.

Вопросы измерения ценности получаемой продукции подробно обсуждены в гл. 3. Как уже отмечалось, правильная геолого-экономическая оценка месторождения может быть дана только при условии измерения ценности получаемой продукции в замы­кающих затратах и с учетом прогноза их изменения в будущем. Однако в связи с отсутствием нормативов текущих и перспек­тивных замыкающих затрат на продукцию, получаемую из про­мышленных вод, измерять ее ценность приходится в оптовых ценах. Это соответствует указаниям Госкомцен СССР, хотя и не отвечает требованиям рационального использования недр.

В тех случаях, когда сбыт продукции по оптовой цене не обеспечен, допускается установление на нее согласованной с пот­ребителем цены на уровне ниже оптовой. В то же время ясно, что такая цена должна быть выше себестоимости получения этой продукции, иначе производить ее нет смысла.

Если технология переработки промышленной воды предусмат­ривает извлечение какого-либо полезного компонента в виде полу­фабриката, то цена получаемого из него товарного продукта должна быть уменьшена на величину стоимости переработки этого полуфабриката в продукцию, отвечающую требованиям соответствующих государственных или отраслевых стандартов или технических условий, регламентирующих качество продукции. Годовой выпуск продукции рассчитывается по формулам:

Капиталовложения в промышленное строительство включают в себя затраты на создание промысла для добычи подземных вод Кд строительство магистральных водоводов от промысла до завода и от завода до полигона для ликвидации промстоков Кт, строительство завода по извлечению полезных компонентов из промышленных вод Кп и создание системы ликвидации промсто­ков Кл:

K=Kд+Kт+Kп+Kл.

В составе капиталовложений во всех элементах производствен­ного комплекса учитываются также затраты на: компенсацию за изъятие сельскохозяйственных… Для сравнения вариантов, содержащих разновременные капи­таловложения, и для… К11 = К1 (1+Eнп)-1,

C=Cд+Cт+Cп + Cл+Cгр.

Во всех элементах производственного процесса калькуляцией эксплуатационных затрат учитываются расходы на: зарплату ос­новного производственного… Зарплата производственного персонала определяется исходя из нормативной… Затраты на электроэнергию определяются на основании прей­скуранта 09 — 01 по двухставочному тарифу: за потребляемую…

Таблица 36.

Калькуляция годовых эксплуатационных затрат на добычу и транспортировку сырьевой воды

Если предусматривается выпуск одного вида продукции, то его себестоимость Ci определяется соотношением Ci — C:Ai. При двух и более видах продукции возникает проблема рас­пределения общих для…  

Таблица 37

Калькуляция себестоимости йода

  Представляется более правильным распределять общие расходы таким образом,… При любых способах распределения общих расходов должно соблюдаться равенство

Таблица 38

Распределение общих затрат (руб.) между отдельными видами продукции

Таблица 39

Изменение стоимости сырьевой воды за период 1980 — 1985 гг.

  Для реальной оценки сроков окупаемости капиталовложений и рентабельности… Срок окупаемости капиталовложений в промышленное строи­тельство является одним из важнейших технико-экономических…

Расчет суммарной прибыли (в тыс. руб.) по периодам эксплуатации месторождения

 

ОЦЕНКА ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

КАК КОМПЛЕКСНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Проблема комплексного использования минерального сырья чрезвычайно актуальна. Комплексное освоение месторождений по­лезных ископаемых и применение… Требование комплексного использования месторождений по­лезных ископаемых… Методика геолого-экономической оценки месторождений полез­ных ископаемых с учетом их комплексного использования…

Таблица 41

Структура товарной продукции комплексной переработки подземных промышленных вод

Большую роль при определении перечня извлекаемой продукции могут сыграть технологические исследования. Из одних и тех же элементов, содержащихся в… При экономическом обосновании включения в перечень той или иной продукции… В первом случае мы рассматриваем данный компонент как равноправный вид продукции и должны относить на его…

ОБОСНОВАНИЕ КОНДИЦИЙ ДЛЯ ПОДСЧЕТА

ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Кондициями называется совокупность требований к качеству подземных вод и основным условиям их добычи, определяющим экономическую эффективность… В качестве кондиций для подсчета запасов промышленных подземных вод подлежат… минимальное содержание полезных компонентов в водах оцени­ваемого месторождения (участка);

ПРИМЕР ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОДЗЕМ­НЫХ ВОД

Разведан участок месторождения промышленных подземных вод, расположенный в артезианском бассейне. Продуктивный го­ризонт имеет площадное… Продуктивный горизонт содержит рассолы хлоридного натриево­го состава с общей… Разработаны технологические регламенты получения из под­земных вод разведанного участка следующих полезных…

Таблица 43

Сравнение затрат при различных диаметрах магистрального трубопровода

Рассматриваются три варианта эксплуатации участка, каждый из которых обеспечивает максимальную при данной технологии производительность промысла: I… Дальнейшее увеличение производительности промысла возмож­но только с… Технико-экономические показатели сопоставляемых вариантов приведены в табл. 44. Максимальную денежную оценку #р —…

Таблица 44

Технико-экономические показатели разработки участка

  В числителе — показатель на начало эксплуатации, в знаменателе — на конец.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Подземные минерализованные воды и рассолы глубоких гори­зонтов крупных платформенных артезианских бассейнов, предгор­ных и межгорных впадин являются часто ценным минеральным сырьем для добычи редких металлов, рассеянных элементов и ми­неральных солей. Однако обоснование возможности и целесообраз­ности промышленного использования этого гидроминерального сырья требует регионального изучения закономерностей его рас­пространения, проведения специальных геологоразведочных работ и оценки эксплуатационных запасов этого сырья на геолого-экономи­ческой основе как в пределах всего месторождения, так и на от­дельных его участках, перспективных для практического освоения.

В настоящее время природные минерализованные воды являют­ся источником получения в промышленных масштабах хлоридов натрия, кальцинированной соды, карналлита, оксида магния, хлора, брома, йода, бора, лития и ряда других компонентов и их соединений. Причем с каждым годом гидроминеральное сырье привлекает все более пристальное внимание как комплексный источник ценных элементов, потенциальные возможности которого пока полностью не раскрыты и не реализованы.

Советский Союз обладает значительными ресурсами подземных промышленных вод, небольшая часть которых используется для промышленной добычи йода и брома. Исследования региональных закономерностей распространения, геохимии и условий формирова­ния подземных промышленных вод позволили выделить на терри­тории СССР провинции и области таких вод, а также продуктивные водоносные горизонты и комплексы, к которым они приурочены. Дальнейшая региональная оценка и специализированное картогра­фирование промышленных подземных вод дали возможность обо­сновать наличие месторождений гидроминерального сырья в раз­личных областях и провинциях, определить контуры и размеры месторождений и оценить эксплуатационные запасы промышленных вод и содержащихся в них извлекаемых компонентов. Освоение месторождений гидроминерального сырья может полностью удов­летворить потребности ряда отраслей народного хозяйства в неко­торых редких щелочных металлах, рассеянных элементах и мине­ральных солях и исключить импорт этой продукции из зарубежных стран.

Гидроминеральное сырье принципиально отличается от всех других видов полезных ископаемых, в том числе от твердых ру­дных, а также от нефти, газа, пресных и минеральных, а в ряде случаев и теплоэнергетических вод. В сопоставлении с твердыми полезными ископаемыми оно характеризуется рядом преимуществ, к числу которых относятся следующие: 1) широкое распространение в плане и разрезе водонапорных систем (артезианских бас­сейнов) и значительные геологические и эксплуатационные запасы; 2) поликомпонентный состав и возможность комплексной перера­ботки; 3) возможность получать сырье с больших глубин и пло­щадей одним водозабором; 4) отсутствие необходимости проведения капиталоемких горных работ и переработки и обогащения большой массы горных пород; 5) способность подземных вод к обогащению путем концентрирования, в том числе солнечного; 6) возможность механизации и автоматизации процессов добычи, сбора и транс­портировки воды с использованием современной вычислительной техники.

Особенности глубоких подземных вод и условий их залегания создают определенные требования к методике их поисков и раз­ведки. Подземные промышленные воды залегают на больших глу­бинах (1000 — 5000 м) и характеризуются широким региональным распространением; изучение и оценка их месторождений возможны лишь на широкой региональной гидрогеологической основе. След­ствием особенностей распространения и условий залегания промыш­ленных вод являются их высокая минерализация, температура и газонасыщенность, а также упругоемкость заключающих их водо­носных горизонтов и комплексов. Это потребовало разработки и применения принципиально новых теоретически обоснованных методов проведения гидрогеологических исследований при произ­водстве геологоразведочных работ, методов анализа результатов этих исследований, оценки расчетных гидрогеологических парамет­ров водоносных отложений и подсчета запасов подземных вод.

Поиски, разведка и обоснование целесообразности разработки месторождений подземных промышленных вод связаны с большими капитальными затратами на бурение и опытное гидрогеологическое опробование глубоких скважин. Поэтому требования к достовер­ности подсчета эксплуатационных запасов этих вод (и, следова­тельно, к надежности расчетных параметров, определенных по ре­зультатам гидрогеологических исследований) являются более жесткими по сравнению с требованиями к оценке запасов неглу-бокозалегающих подземных вод (например, пресных и минераль­ных), когда недостатки гидрогеологических исследований сравни­тельно легко восполнимы путем проведения дополнительных работ.

В настоящее время разработаны общие принципы геологораз­ведочных работ на промышленные воды и методы подсчета за­пасов их месторождений. Разработанная методика предопределяет стадийность и последовательность изысканий, содержание, технику и технологию проведения гидрогеологических исследований на раз­личных стадиях поисков и разведки применительно к задачам подготовки месторождений к практическому освоению. Эффектив­ность этой методики была подтверждена при проведении геолого­разведочных работ на всех месторождениях промышленных под­земных вод.

Разработка месторождений подземных промышленных вод и ор­ганизация на этой основе производства продукции сопряжены с большими капитальными затратами в обустройство сырьевой базы и строительство промышленного предприятия. Особенностью производства, основанного на использовании глубоких промышлен­ных вод, является относительно высокая стоимость сырья в себе­стоимости конечной продукции. Эта стоимость будет снижаться при более комплексном использовании гидроминерального сырья и расширении номенклатуры добываемой из него продукции. В связи с этим исключительно важным при оценке перспектив использо­вания промышленных вод и обосновании минерально-сырьевой базы является предварительный экономический анализ возможных условий и показателей добычи полезных компонентов в процессе эксплуатации месторождений. Это привело к необходимости разра­ботки принципов и методов обоснования кондиционных требований к месторождениям подземных промышленных вод и их общей ге­олого-экономической оценки с учетом эффективности разработки сырьевой базы и экономики основного производства.

Особенности глубоких подземных вод, стадийность и последо­вательность изысканий обусловливают в каждом конкретном случае принципиальную необходимость строгого геолого-экономи­ческого обоснования целесообразности использования подземных промышленных вод в народном хозяйстве. Разработанная методика геолого-экономической оценки определяет возможность и необходи­мость обоснования перспектив промышленного освоения место­рождений, начиная со стадии поисков, и уточнения этих перспектив по мере детализации поисково-разведочных работ. При этом ис­пользование единых принципов и методов геолого-экономической оценки месторождений промышленных вод позволяет решать эту задачу при наличии любого количества (и в любом сочетании) полезных компонентов.

Разнообразие гидрогеологических условий бассейнов промыш­ленных вод, а также самих промышленных вод по составу, минерали­зации и содержанию полезных компонентов предопределяет отличие кондиционных требований для каждого изучаемого и оцениваемого месторождения. Это приводит к необходимости обоснования кон­диций на гидроминеральное сырье для каждого месторождения и эксплуатационного участка.

Практический опыт показывает, что несмотря на частое сходство общих гидрогеологических условий месторождений промышленных вод в пределах крупных гидрогеологических регионов (платфор­менных областей, гидрогеологических районов первого порядка, т. е. крупных артезианских бассейнов) и эксплуатационных (или перспективных) участков в пределах одноименных месторождений, технико-экономические показатели эксплуатации водозаборов и из­влечение полезной промышленной продукции могут существенно от­личаться. Это может определяться разными (в том числе и географо-экономическими) причинами. Главными при этом являются гидрогеологические (глубины залегания водоносных горизонтов, их фильтрационные свойства, гидростатические напоры, минерализа­ция, газонасыщенность и температура подземных промышленных вод), определяющие дебиты скважин, понижения в них динами­ческих уровней в процессе эксплуатации, а также число скважин водозаборов, и технологические (физико-химические свойства под­земных вод, концентрации в них полезных компонентов, наличие вредных примесей и др.), определяющие стоимость переработки подземных вод.

Вследствие этого, использование предложенных методов гео­лого-экономической оценки позволяет не только проанализировать возможность и целесообразность освоения того или иного участка или месторождения, но на базе сопоставления показателей освое­ния всех участков в пределах месторождения или нескольких мес­торождений выбрать наиболее перспективные с точки зрения эко­номики их разведки и разработки. Таким образом, поэтапная геолого-экономическая оценка обеспечивает правильное обосно­вание направления геологоразведочных работ на гидроминеральное сырье и повышение их экономической эффективности.

На той же предлагаемой геолого-экономической основе могут решаться задачи, касающиеся сроков ввода производственных мощностей по переработке промышленных вод на базе разведанных эксплуатационных запасов гидроминерального сырья. Эта задача является задачей оптимизации отраслевого масштаба, весьма тру­доемка и требует использования быстродействующей электронно-вычислительной техники.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Астахов А. С. Экономическая оценка запасов полезных ископаемых. М., Недра, 1981. 284 с.

2. Балашов Л. С., Галицын М. С., Ефремочкин Н. В. Методические реко­мендации по геохимической оценке и картированию подземных редкометальных вод. М., ВСЕГИНГЕО, 1977.

3. Биндеман Н. Н., Язвин Л. С. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод. М., Недра, 1970.

4. Бондаренко С. С. Геолого-экономические критерии оценки месторождений подземных промышленных вод. — Сов. геология, 1982, № 7, с. 108 — 119.

5. Бондаренко С. С. Изучение и комплексная оценка месторождений подземных промышленных вод. — Сов. геология, 1982, № 8, с. 108 — 117.

6. Бондаренко С. С., Куликов Г. В. Подземные промышленные воды. М., Недра, 1984.

7. Бондаренко С. С., Лубенский Л. А. Методические указания по геолого-экономической оценке месторождений подземных промышленных вод/ Под. ред. А. А. Шпак. М., ВСЕГИНГЕО, 1984.

8. Бондаренко С. С., Попов В. М., Стрепетов В. П. Основные типы место­рождений и масштабы добычи гидроминерального сырья в капиталистических и развивающихся странах. М., ВИЭМС, 1986.

9. Боревский Б. В., Самсонов Б. Г., Язвин Л. С. Методика определения па­раметров водоносных горизонтов по данным откачек. М., Недра, 1973.

10. Бочевер Ф. М., Веригин Н. Н. Методическое пособие по расчетам эксплу­атационных запасов подземных вод для водоснабжения. М., Госстройиздат, 1961.

11. Вартанян Г. С. Поиски и разведка месторождений минеральных вод в трещинных массивах. М., Недра, 1977.

12. Временная типовая методика экономической оценки месторождений полез­ных ископаемых ГКНТ и Госкомцен СССР. М., 1980.

13. Гидрогеология СССР. Сводный том. Вып. 1. М., Недра, 1976.

14. Гидрогеология СССР. Сводный том. Вып. 3. М., Недра, 1977.

15. Гуревич А. Е. Практическое руководство по изучению движения подземных вод при поисках полезных ископаемых. Л., Недра, 1980.

16. Денисов М. И., Кац А. Я. Еще раз о дисконтировании как методе учета фактора времени. — Сов. геология, 1981, № 3, с. 16 — 21.

17. Зайцев И. К-, Толстихин Н, И. Закономерности распространения и форми­рования минеральных (промышленных и лечебных) подземных вод на территории СССР. М., Недра, 1972.

18. Закономерности распространения и формирования металлоносных рассолов /Г. А. Голева, М. В. Торикова, Л. Н. Алексинская, Н. А. Солодов. М., Недра, 1981.

19. Зорькин Л. М., Старобинец И. С., Стадник Е. В. Геохимия природных газов нефтегазоносных бассейнов. М., Недра, 1984.

20. Изыскания и оценка запасов промышленных подземных вод/ Под ред. С. С. Бондаренко, Н. В. Ефремочкина. М., Недра, 1976.

21. Инструкция о содержании, оформлении и порядке представления в ГКЗ СССР технико-экономических обоснований кондиций на минеральное сырье. М., ГКЗ СССР, 1984.

22. Инструкция по применению классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод к месторождениям промышленных вод. М., ГКЗ СССР, 1985.

23. Классификация эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод. М., ГКЗ СССР, 1983.

24. Клименко И. А., Медведев С. А., Попов В. М. Состояние и перспективы комплексной утилизации ценных компонентов природных и техногенных минерали­зованных вод. М., ВИЭМС, 1981.

25. Коган Б. И. Редкие металлы. Состояние и перспективы. М., Наука, 1979.

26. Козловский Е. А. Минерально-сырьевая база и фактор времени. — Сов. геология, 1979, № 3, с. 9 — 22.

27. Корценштейн В. Н. Методика гидрогеологических исследований нефтега­зоносных областей. М., Недра, 1976.

28. Крайнов С. Р., Швец В. М. Основы геохимии подземных вод. М., Недра, 1980.

29. Крашин И. И. Моделирование фильтрации и теплообмена в водонапорных системах. М., Недра, 1976.

30. Лубенский Л. А. Стоимостные показатели разведанных запасов пресных подземных вод и их применение для повышения эффективности гидрогеологи­ческих работ. М., ВИЭМС, 1982.

31. Маврицкий Б. Ф. Термальные воды складчатых и платформенных областей. М., Наука, 1981.

32. Методика определения экономической эффективности капитальных вло­жений. ЭГ № 2 — 3, 1981.

33. Методические указания по изучению, региональной оценке и составлению карт прогнозных эксплуатационных запасов подземных промышленных вод/Под ред. С. С. Бондаренко. М., ВСЕГИНГЕО, 1972.

34. Методы изучения и оценки ресурсов глубоких подземных вод/Под ред. С. С. Бондаренко, Г. С. Вартаняна. М., Недра, 1986.

35. Овчинников А. М. Минеральные воды. М. Госгеолтехиздат, 1963.

36. Основы гидрогеологии. Гидрогеодинамика/Под ред. И. С. Зекцера. Но­восибирск, Наука, 1983.

37. Основы гидрогеологии. Методы гидрогеологических исследований/Под ред. Н. И. Плотникова. Новосибирск, Наука, 1984.

38. Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах/Под ред. Е. В. Пиннекера. Новосибирск, Наука, 1982.

39. Оценочные (браковочные) кондиции для месторождений вольфрама, мо­либдена, меди, олова, свинца, цинка и ртути. М., ВИЭМС, 1977.

40. Пиннекер Е. В. Проблемы региональной гидрогеологии. М., Наука, 1977.

41. Потапов Г. И. Обоснование кондиционных требований для оценки эксплу­атационных запасов йодо-бромных вод. — Тр. Всесоюзн. заочн. политехи, ин-та. М., 1970, № 63, с. 54 — 111.

42. Роговская Н. В. Гидрогеологическое картирование. Обзор отечествен­ного и зарубежного опыта составления гидрогеологических карт. М., Наука, 1981.

43. Современное состояние освоения гидроминеральных ресурсов в качестве сырьевого источника редких элементов в СССР и за рубежом/ И. А. Клименко, С. А. Медведев, Ст. А. Медведев, М. В. Терентьева. М., ВИЭМС, 1983.

44. Требования к комплексному изучению месторождений по подсчету запасов полезных ископаемых и компонентов. М., ГКЗ СССР, 1982.

45. Тышляр И. С., Дроздов В. В. Исследование фактора времени с учетом особенностей горного производства. — Сов. геология, 1981, № 5, с. 25 — 32.

46. Фейтельман Н. Г. Экономическая оценка природных ресурсов. — Вопросы экономики, № 10, 1981, с. 63 — 73.

47. Хачатуров Т. С. Эффективность капитальных вложений. М., Экономи­ка, 1979.

48. Хрущов Н. А. Учет фактора времени в процессе поисков, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. — Сов. геология, 1981, № 7, с. 33-40.

49. Шпак А. А. Методические рекомендации по региональной оценке эксплуа­тационных запасов подземных термальных вод. М., ВСЕГИНГЕО, 1980.

50. Язвин Л. С. Достоверность гидрогеологических прогнозов при оценке эксплуатационных запасов подземных вод. М., ВСЕГИНГЕО, 1972.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПОДЗЕМНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВОДЫ И ИХ МЕСТОРОЖ­ДЕНИЯ

Подземные промышленные воды, их признаки Распространение подземных промышленных вод в СССР Использование подземных промышленных вод за рубежом

Глава 2. ИЗУЧЕНИЕ И ОЦЕНКА ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОД­ЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Стадийность и содержание гидрогеологических и геолого-экономических ис­следований Методика гидрогеологических исследований на месторождениях подземных… Изучение гидрогеологических параметров глубоких водоносных горизонтов

Глава 3. ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Цели, задачи и основные принципы геолого-экономической оценки

Методология геолого-экономической оценки месторождений полезных ископаемых

Измерение ценности продукции

Учет фактора времени

Денежная оценка месторождений полезных ископаемых

Глава 4. ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Технико-экономические показатели освоения месторождений подземных вод

Оценка подземных промышленных вод как комплексного минерального сырья

Обоснование кондиций для подсчета запасов подземных промышленных вод

Пример геолого-экономической оценки месторождения промышленных под­земных вод

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ББК 26.326

Б81 УДК 556.34:553.04

Бондаренко С. С., Лубенский Л. Ам Куликов Г. В.

  ISBN 5-247-00047-1  

1804080000-135

Б------------------- 133-88

043(01)-88

 

ББК 26.326

 

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ

Бондаренко Сергей Сергеевич, Лубенский Лев Абрамович, Куликов Геннадий Васильевич

ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Заведующий редакцией Р. В. Добровольския Редактор издательства Н. В. Венгерцева Переплет художника Г. И. Бронниковой

– Конец работы –

Используемые теги: Геолого-экономическая, Оценка, месторождений, земных, промышленных, вод0.094

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Круговороты подземных вод в земной коре
Постарались сделать это и мы. Количество химически связанной воды структурной, содержащейся в осадочном чехле и других оболочках земной коры,… Был использован обширный фактический материал, полученный при бурении на… Более сложна оценка количества воды в гранитной и базальтовой оболочках.Для решения проблемы были привлечены…

Методы экономической оценки водных ресурсов. Понятие о водохозяйственном кадастре. Плата за воду. Водная рента. Концепция замыкающих затрат на воду.
До недавнего времени сравнительное изобилие воды, и возможность в большинстве случаев удовлетворения всех потребностей в ней исключали воду, как и… Исключение составляли аридные районы, где дефицит воды и необходимость больших… Возникла необходимость в механизме регулирования использования ограниченных водных ресурсов и распределения их между…

Модернизация Алматинской ТЭЦ-2 путём изменения водно-химического режима системы подготовки подпиточной воды с целью повышения температуры сетевой воды до 140–145 С
Для организации рационального энергоснабжения особенно большое значение имеет теплофикация, являющаяся наиболее совершенным методом… Важной составной частью систем централизованного теплоснабжения являются… Строительство теплоэлектроцентралей для нужд отопления и горячего водоснабжения ведется как в районах массовой жилой…

Также здесь приведены задачи и примеры их решения к разделу гидрогеологии по определению минералогического состава подземных вод
Данные методические указания предназначены для помощи студентам при выполнении лабораторных работ по описанию и определению минералов и горных пород... В данных указаниях представлены необходимая терминология и методика описания... В методических указаниях приведены варианты задания и примеры для выполнения расчетно графических работ по построению...

Вода как информационная основа живых систем (обычная и необыкновенная вода)
В среднем в растениях и животных содержание влаги доходить до 80% массы. По расчетам специалистов, в составе мантии Земли воды содержится в 10 12… Это означает, что в ней отсутствовали вредные для здоровья примеси вроде… Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных, геологических…

Предмет Электротехника и промышленная электроника и его задачи. Обзор развития промышленной электроники
Введение... Предмет Электротехника и промышленная электроника и его задачи... Обзор развития промышленной электроники...

Структура и состояние водоснабжения и водосброса, подземных вод и артезианских скважин города Киева
В настоящее время общая подача воды городу составляет 1350-1400 м3сут из них 83 обеспечиваются из поверхностных источников и 17 - из артезианских.… Система водоснабжения г. Киева характеризуется надежностью, значительным… Канализационная система На сегодняшний день большая часть г. Киева пользуется услугами центральной канализации,…

Оценка достоинств и недостатков высшего образования в Российской Федерации. Перспективы и сложности медицинского образования. Оценка достоинств и недостатков подготовки в ММА им. И.М.Сеченова.
К примеру, законом устанавливаются приоритетность области образования Гл.1,Ст.1 принципы государственная политики в области образования Гл1,Ст.2 1… Защита и развитие системой образования национальных культур, региональных… Автономность образовательных учреждений. задачи законодательства Российской Федерации в области образования 1…

Структурная схема гидропривода. Классификация и принцип работы гидроприводов. Рабочие жидкости для гидросистем. Гидравлические линии. Насосы и гидромоторы. Гидроцилиндры
На сайте allrefs.net читайте: .

Крупнейшие месторождение нефти. Месторождение Аль-Гавар
Доказанные и извлекаемые запасы нефти 8,1 9,6 млрд т а по некоторым данным до 12 млрд. т, газа 1,01 млрд. м Расположено примерно в 100 км к юго… Размерами 280 км на 30 км, является крупнейшим разрабатываемым месторождением… О месторождении известно очень мало, детальные и общие текущие показатели производства скрываются компанией и…

0.037
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам
  • Вода. Тяжелая вода В недрах земли также находитcя вода, пропитывающая почву и горные породы. Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является… Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь.Чтобы… Фильтры задерживают также большую часть бактерий. Кроме того, для обеззараживания питьевой воды ее хлорируют для…
  • Сущность оценки эффективности. Виды эффективности. Принципы оценки эффективности Финансовый анализ изучение основных параметров коэффициентов и мультипликаторов дающих объективную оценку финансового состояния предприятия а... Цели и задачи финансового анализа... Цель финансового анализа характеристика финансового состояния предприятия бизнеса группы компаний...
  • ПИТЬЕВАЯ ВОДА. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВОДЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА На сайте allrefs.net читайте: ПИТЬЕВАЯ ВОДА. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВОДЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА...
  • Движение подземных вод При этом скорость движения потока может быть выражена из 1 Анализируя записанную формулу устанавливаем, что при неизменном градиенте напора скорость… При увеличении минерализации рост вязкости происходит быстрее, чем плотности. … С увеличением температуры эти различия нивелируются. Неоднородность плотности вод необходимо учитывать при определении…
  • Загрязнение подземных вод Москворецкого бассейна Важную роль играет верхнеюрская разделяющая толща. Слоистая и прерывистая с гидрогеологическими окнами она не только формирует напоры в карбоне, но… Это в полной мере относится к аллювиальным отложениям пойм и террас. Первая… Выше террас притоки р.Москвы дренируют главным образом флювиогляциальные песчано-гравийные отложения.Их водоносные…