ПОДЗЕМНЫЕ ВОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ - раздел Геология, Вода в геосферах Земли Понятие «Подземные Водные Резервуары» (Пвр) Тесно Связано Со Структурно-Гидро...
Понятие «подземные водные резервуары» (ПВР) тесно связано со структурно-гидрогеологическими подразделениями. ПВР классифицируются по условиям залегания и по условиям движения подземных вод.
В первом случае выделяют гидрогеологические бассейны (мегабассейны) (по С.Б. Вагину, А.А. Карцеву) (рис.3).
Бассейны пластовых вод приурочены к крупным впадинам (прогибам). Скопления вод здесь связаны преимущественно с порово-пластовыми структурами, но в глубоких горизонтах могут встречаться и трещинно-жильные воды, чаще всего локального характера. Эти бассейны часто традиционно называют артезианскими, однако механизмом артезианского движения подземных вод далеко не исчерпывается все многообразие гидродинамических особенностей пластовых бассейнов, поэтому термин « артезианский бассейн» правильно употреблять применительно к узким гидрогеологическим условиям (инфильтрационные водонапорные системы).
Бассейны трещинных и жильных вод могут быть связаны как с положительными (купольными), так и с отрицательными (впадинными) формами. В первом случае – это складчатые области и щиты, во втором – прогнутое ложе фундамента бассейна пластовых вод (В1и В2 на рис. 7).
| ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ БАССЕЙН
|
| БАССЕЙН ТРЕЩИННЫХ И ТРЕЩИННО-ЖИЛЬНЫХ ВОД
|
| БАССЕЙН СТОКА ГРУНТОВЫХ И СУБНАПОРНЫХ ВОД
|
| БАССЕЙН СТОКА ГРУНТОВЫХ И СУБНАПОРНЫХ ВОД РЕГИОНАЛЬНОЙ ТРЕЩИНОВАТОСТИ
|
| БАССЕЙН НАПОРНЫХ ВОД ЛОКАЛЬНОЙ ТРЕЩИНОВА-ТОСТИ
|
Рис. 3. Схема классификации гидрогеологических бассейнов для территории суши (по А.А. Карцеву).
Рис.4. Схема классификации геогидродинамических систем (по С.Б. Вагину, А.А.Карцеву с дополнениями и изменениями В.М.Матусевича).
Во втором классификационном случае выделяются геогидродинамические системы (рис.4).
Они делятся на первом иерархическом уровне на безнапорные и водонапорные системы (ВНС). Последние на втором уровне подразделяются на инфильтрационные и эксфильтрационные (элизионные, рис.5,6).
Рис. 5. Схема инфильтрационной водонапорной системы
(по С.Б. Вагину)
породы: 1- коллекторы; 2- водоупоры; 3-напраление движения вод; 4-пьезометрический уровень.
Области: I-питания; II- напора и стока; III- разгрузки.
Рис. 6. Схема элизионной геостатической водонапорной системы
(по С.Б. Вагину)
породы: 1- породы-коллекторы; 2- уплотняющиеся глины и глинистые породы; 3-направление движения пластовых вод; 4-пьезометрический уровень.
Области: I-питания и напора; II и III-соответственно открытой и скрытой разгрузки.
Инфильтрационные ВНС являются открытыми и имеют все три элемента, присущие артезианскому бассейну (область питания, область напора и область разгрузки). В энергетическом отношении они находятся в гравитационном поле, пластовые давления равны гидростатическому.
Природные эксфильтрационные водонапорные системы связаны с движением подземных вод «изнутри наружу». Пластовое давление в водоносных (нефтеносных) пластах создается вследствие перетока жидкости из одних пластов (или их частей) в другие без пополнения жидкости извне. Элизионные литостатические и геодинамические системы, как правило, закрытые (или полураскрытые) т.к. сообщаются с дневной поверхностью только в области разгрузки или не сообщаются с ней. Пластовое давление элизионных литостатических систем обычно превышает гидростатическое:
Pпл. = H·ρ + ΔP = Pгидр + ΔPг (1,5 – 1,8 Pгидр)
где, ΔP – приращение давления, β* - коэффициент сжимаемости жидкости в водонапорных системах, . V0 - объем.
Основной формой энергии здесь является потенциальная энергия упругой деформации жидкости, накапливающейся в коллекторах в результате уплотнения пород и выжимания из них воды (нефти).
Рис. 7. Схема гидрогеологического бассейна (по С.Б.Вагину с дополнениями и изменениями В.М.Матусевича).
А- бассейн пластовых вод; Б- суббасейн грунтовых вод; В- бассейн трещинных и жильно-трещинных вод. Природные водонапорные системы: а- инфильтрационные, б-элизионные. Породы: 1- коллектор, 2-водоупоры, 3-магматические, 4-метаморфические, 5-система трещин в магматических породах, 6- тектонические нарушения, 7- направление движения пластовых вод, 8 и 9- области, соответственно, питания и разгрузки.
В элизионных геодинамических водонапорных системах Pпл. формируется под воздействием геодинамического давления (тектоническое сжатие – растяжение). Pпл. эл. геод. = Ргидр. ± ΔP (“+” – при сжатии, “ - ” – при растяжении горных пород). Геодинамические водонапорные системы, связанные с сжатием называются компрессионными (в Западной Сибири Pпл. 1,8 – 2,15 Pгидр.), а с растяжением – депрессионными (телионные по А.А. Карцеву,Рис. 10). Дефицит Pпл. от гидростатического варьирует в предела 0,3 – 0,9 Ргидр. Механизм формирования таких водонапорных систем связан с увеличением трещинно-порового объема пород при растяжении (раздвиге) и “засасывании” вод из окружающих пород в эти приразломные участки, что приводит к резкому снижению Pпл. ниже уровня условных Ргидр. Таким образом, в геодинамических водонапорных системах формируются сверхгидростатические (а не “аномально-высокие”!) и нижегидростатические – (субгидростатические по С.Б. Вагину; а не “аномально низкие”!) пластовые давления.
Геогидродинамические системы развиваются в связи с развитием соответствующих гидрогеологических бассейнов (рис.8).
Рис.8. Схема гидродинамического развития природных водонапорных систем (по В.А. Кудрякову):
1 – фундамент (ложе бассейна пластовых вод); 2 – глинистые породы; 3 – породы-коллекторы; направление: 4 – движения пластовых вод, 5 – распыленной разгрузки; 7 и 6 – пьезометрические линии соответственно нижнего и верхнего водоносных комплексов; Рпр – приведенное давление; l – длина профиля.
Все темы данного раздела:
Надземная гидросфера
На Земле выделяют 4 геосферы: 1) атмосфера, 2) гидросфера, 3) литосфера, 4) биосфера. Кроме собственно «водяной» сферы – гидросферы вода охватывает и все остальные оболочки, она отмечается всюду и
Влажность воздуха
Иметь сведения из метеорологии и климатологии гидрологам необходимо для правильного суждения об условиях питания и режима подземных вод.
Атмосфера окружает нашу планету тонким слоем, не им
Испарение и Транспирация
Процесс превращения воды из жидкого состояния в парообразное – испарение. Фактически наблюдаемое испарение представляет собой разность между количеством молекул, вылетающих с испаряемой пове
Атмосферные осадки
Атмосферные осадки оказывают большое влияние на формирование рельефа и питания подземных вод. От количества, интенсивности и вида осадков зависят состав почв, развитие коры выветривания, площадной
Виды воды в атмосфере
Уникальность свойств воды определяет разнообразие форм ее нахождения. В нижних слоях тропосферы преобладает лед и вода, а взаимопереходы их контролируются t, облака, дождь и снег здесь по массе пре
Наземная гидросфера
Она охватывает мировой океан, все внешние и внутренние моря, озера, реки. Состав воды Мирового океана удивительно однообразный.
В воде Мирового океана растворены все известные на Земле вещ
Гидрологический круговорот воды
Нагревание земной поверхности солнечным теплом вызывает постоянный круговорот влаги в природе. Под влиянием нагревания – испарение влаги с поверхности океанов, морей, рек, а также суши и растительн
Малый и большой круговороты воды
Различают малый и большой круговорот воды в природе:
- при малом круговороте испарившаяся с поверхности морей и океанов влага выпадает здесь же, на водной поверхности и не пе
Поверхностный сток
Поверхностный сток составляет временные и постоянно действующие водотоки, которые сливаясь вместе, образуют реки. Реки питаются как поверхностными, так и подземными водами. Роль того или иного вида
Подземный сток
Подземный сток формируется за счет подземных вод, которые залегают и движутся в водопроницаемых горных породах, принимающих участие в геологическом строении водосборных бассейнов. Подземный сток им
Строение подземной гидросферы
В вертикальном разрезе подземной гидросферы условно выделяют (сверху вниз) 3 зоны:
1) зона аэрации;
2) зона насыщения;
3) зона надкритического состояния воды.
СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
По современным представлениям гидрогеологическая структура – это элементарное геологическое пространство, заполненное водой. Оно является двуединым, то есть первичным (пора) и вторичным (трещина) (
Гидрогеологический цикл и его этапы
Вся история гидрогеологического развития подземных водных резервуаров подчиняется закону тектонической цикличности и теснейшим образом с ней связана.
Гидрогеологический цикл
Формирование ресурсов подземных вод
Понятие о ресурсах подземных вод прямо связано с их происхождением. На основе современных теоретических представлений можно выделить следующие пути образования подземных вод (генетические типы):
Процессы формирования состава подземных вод
Основными процессами формирования состава подземных вод являются: выщелачивание пород, обменные реакции между водами и породами, окислительно-восстановительные реакции, гидратация и дегидратация ми
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СТРАТИФИКАЦИЯ
Это расчленение разреза подземной гидросферы на таксономические единицы различного масштаба. В основу гидрогеологической стратификации положено разделение горных пород на водоносные и вод
Гидрогеологическая стратификация ЗСМБ
На территории Западно-Сибирской равнины выделяется как водный резервуар – Западно-Сибирский гидрогеологический мегабассейн (ЗСМБ).
Таксонами 1-ого порядка в его составе являются сложные, н
ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
Первую классификацию видов воды в горных породах дал замечательный ученый экспериментатор А.Ф. Лебедев в 1936 году с выделением 7 видов воды. Затем были и другие классификации, а последней была пре
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Следует различать движение воды, которое происходит в порах и трещинах, не насыщенных водой, от движения ее в водонасыщенных пластах. Ненасыщенные породы обычно встречаются в зоне аэрации, где влаг
Элементы фильтрационного потока. Закон Дарси
Фильтрационный поток – это условный поток жидкости через пористое (трещинное) пространство. Условность заключается в допущении, что фильтрационный поток идет через всю породу. Реальный поток движет
Методы определения коэффициента фильтрации
Коэффициент фильтрации K определяется как лабораторными, так и полевыми методами (откачки, наливы, нагнетания). Второй способ гораздо точнее первого. Все эти методы изложены в курсах «Динамика подз
Особенности движения подземных вод повышенной минерализации
Выведенный А.Дарси коэффициент фильтрации (К) корректен только для пресных подземных вод, т.к. он не зависит от свойств фильтрующихся флюидов. В то же время глубокие горизонты подзе
Установившееся и неустановившееся движение
Характер движения подземных вод может быть установившимся и неустановившимся во времени. Это связано с изменением уровня подземных вод, напорного градиента, скорости и расхода. Изменения связаны с
Гидрогеотермический режим земной коры
Тепловой режим Земли формируется под влиянием различных источников тепловой энергии – внешних (космос) и внутренних (планетарные).
Внешние (космические) источники тепла – сол
Кондуктивная теплопередача.
Основным механизмом перераспределения тепла в Земной коре многие считают кондуктивную теплопроводность горных пород. Здесь происходит непосредственная передача энергии от частиц (молекул, атомов, э
Конвективный теплоперенос.
Агентами его являются подземные воды, пароводяная смесь и магматические расплавы. Экспериментальные данные показали, что количество тепла, выносимого подземными водами, не только соизмеримо с конду
Тепловое излучение.
Энергетика всех видов излучений, как Вам известно из курса физики (физические поля) проявляется комплексно (тепловое, электрическое, электромагнитное, волновое и др.). С позиций классической теории
Геотемпературное поле
Геотемпературное поле представляет собой распределение температуры внутри Земли. Существуют понятия идеального (теоретического), нормального и аномального полей.
Кроме того, в гидрогеологи
Практическое применение геотермических методов в гидрогеологии
По температуре подземных вод можно устанавливать глубины их залегания, характер источников и их связь с определенными водоносными горизонтами. В процессе гидрогеологической съемки геотермические ме
Распространение воды на Земле и уникальность ее свойств
По сравнению с водородом (отец воды, 93% атомов вселенной) вода во вселенной – вещество более редкое из планет солнечной системы. Только на Марсе и Юпитере имеется незначительное количество воды. Н
Строение и структура воды
В 30-х годах 20века Д. Бернал и Р. Фаулер, исследуя строение воды, установили, что ее молекула окружена по тетраэдру четырьмя другими. То есть жидкая вода имеет сложное строение, а отдельные молеку
Изотопный состав воды
Изучение изотопов кислорода (О16, О17, О18) и водорода (Н1, Н2, Н3) показало, что в зависимости от их комбинаций может существовать
Физические свойства воды
К главнейшим физическим свойствам природных вод, которые обычно определяются при гидрогеологических исследованиях, относятся: температура, цвет, прозрачность, вкус, запах, удельный вес.
Макрокомпоненты
Макрокомпонентысодержатся в концентрациях 1 мг/л и выше. Сюда относятся Na, Ca, Mg и Сl, присутствующие в виде простых ионов, а также углерод, сера, азот, кислород, водород и кремний, присутствующи
Микрокомпоненты
Содержание их в воде, как правило, составляет доли мг/л (мкг/л). Однако отдельные микрокомпоненты могут встречаться в природных водах и в довольно значительных количествах - до г/л, например В
Ионное произведение и активная реакция воды. рН.
Как известно, вода диссоциирует по уравнению:
Н2О↔Н+ + ОН-
Однако степень диссоциации воды очень мала. При температуре = 220С из
Окислительно-восстановительный потенциал воды
Окислительно-восстановительные реакции, связаны с потерей или присоединением электронов:
Fe2+ ↔ Fe3++e или Fe2+ - e = Fe3+
Окисли
Типы химического анализа при гидрогеологических исследованиях
Химический анализ природных вод проводится при решении следующих задач:
1) изучение закономерностей формирования и распространения природных вод различного состава;
2) поиски мест
Бактериологический состав воды
Микробиологические исследования воды проводятся для различных целей (санитарная оценка питьевой воды, поиски нефтегазовых и рудных месторождений, оценка характера и интенсивности биохимических проц
Газовый состав воды
Газы являются одной из ведущих составляющих подземной гидросферы. По В.И. Вернадскому, они определяют всю химию воды и находятся в динамическом равновесии: подземные воды – природные газы. Между св
Жесткость воды
Жесткость воды – это свойство, обусловленное солями кальция и магния. Жесткая вода не дает пены при намыливании, образует накипь в паровых котлах; она непригодна для сахарной, кожевенной и м
Агрессивность воды
Это способность воды разрушать различные сооружения. Различают: углекислотную, выщелачивающую, общекислотную, сульфатную, магнезиальную и кислородную агрессивности.
Углекислотная агресс
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КРИОЛИТОЗОНЫ
Многолетнемерзлые горные породы занимают около 25 % территории всей земной суши. Особенно они распространены в северном полушарии. Территория нашей страны примерно на 60% представлена площадью с на
Надмерзлотные воды деятельного слоя
Распространены повсеместно. Водоупорным основанием (подошвой) является верхняя поверхность мерзлоты, неровности, которой обусловливают изменение мощности водоносного горизонта. Область питания и ра
Межмерзлотные воды
воды в жидкой фазе воды в твердой фазе
Межмерзлотные воды в жидкой фазе
Залегают в зоне многолетнемерзлых осадочных, магматических и метамор
Подмерзлотные воды
Подмерзлотные воды залегают или непосредственно под зоной мерзлых горных пород или отделены от ее нижней границы водоупором. Они встречаются только в жидкой фазе. Обладают напором.
При изу
ОСНОВЫ ПАЛЕОГИДРОГЕОЛОГИИ
Палеогидрогеология – это раздел гидрогеологии, задачей которого является восстановление гидрогеологической истории региона, бассейна или водоносного комплекса. Другими словами это реконструкция гид
Теоретические основы нефтегазовой гидрогеологии
Роль подземных вод как фактора, созидающего и разрушающего нефтегазовые месторождения (НГМ) по мнению многих специалистов и ученых, является решающей. При этом гидрогеологические условия формирован
Растворенные углеводородные газы
В подземных водах нашей планеты растворено громадное количество газа, причем в глубоких горизонтах основная доля приходится на метан, а для нефтегазоносных отложений наиболее характерны углеводород
Воднорастворенные органические вещества (ВРОВ)
В подземных водах НГБ обнаруживается значительный комплекс органических соединений, в ионной, молекулярной, коллоидной формах, а так же в виде металл - органических комплексных соединениях. Их изуч
Гидрогеологические условия, благоприятные для сохранения и разрушения залежей нефти и газа
Весь процесс образования формирования и сохранения сформировавшихся залежей нефти и газа непрерывно связан с историей формирования подземных вод и их химического состава.
При этом благопри
Минимальные значения углов падения пластов при сохранении
залежей газа и нефти от полного вымывания (pв=1, pн=0,8, pг=0,001)
Гидравлический уклон
Углы
Новости и инфо для студентов