Определение минерализации подземных вод

Удельное электрическое сопротивление (УЭС) горных пород, особенно трещиноватых и обводненных, определяется в значительной мере минерализацией подземных вод, так как электропроводность у пород в основном ионная. Поэтому для геологического истолкования данных метода сопротивлений надо знать общую минерализацию (М) подземных вод. Её определяют путем резистивиметрических измерений, т.е. определением УЭС воды (ρ_В) с помощью установок метода сопротивлений малых размеров, помещенных в трубу (сосуд), изготовленную из изолирующего материала. Перемещая резистивиметр по скважине с водой или залив воду в сосуд, можно определить величину ρ_В, Ом*м, а по ней можно рассчитать Мв в г/л по формуле М = 0,12 ρ_В. Если известен химический состав подземных вод по данным гидрохимических анализов, легко можно определить концентрацию солей Св. г/л (рис. 5.4).

По общей минерализации подземные воды подразделяются на пресные (М<1 г/л), слабо минерализованные (<3-5 г/л) и сильно минерализованные (М >5-10 г/л). Для сильно минерализованных подземных вод параметры М и С оказывают основное влияние на УЭС горных пород, особенно скальных трещиноватых и всех осадочных пород (рис.5.5).

Рис. 5.4 Зависимости удельного электрического сопротивления подземных вод (ρ_В) от концентрации (С_В) и химического состава растворенных солей [Методы геофизики в гидрогеологии и инженерной геологии, 1985]

Рис. 5.5 Зависимость удельного электрического сопротивления (ρ_В) водонасыщенных пород от минерализации (М)

1 - природные воды; 2 - гравийно-галечниковые отложения; пески: 3 - крупнозернистые, 4 - среднезернистые, 5 - мелкозернистые; суглинки: 6 - легкие, 7 - средние, 8 - тяжелые глины, 9 - глины

5.6.2 Определение литологии и водных свойств горных пород, насыщенных пресными водами.

При М<10 г/л литология и прежде всего гранулометрический состав горных пород (средний диаметр твердых частиц d_СР), а также их пористость, глинистость, флюидонасыщенность начинают влиять на УЭС горных пород, становясь определяющими факторами при заполнении пород пресными подземными водами. С помощью диаграммы, представленной на рис. 5.5 по УЭС разных водонасыщенных пород и известной минерализации М можно оценить литологию пород.

Важной характеристикой коллекторских свойств песчано-глинистых пород является их глинистость, которая оценивается по формуле Г = ρ_Г/ρ_ПГ, где ρ_Г и ρ_ПГ - УЭС чистых глин и песчано-глинистых пород изучаемого района. Коэффициент пористости горных пород К_П можно определить c помощью их относительного сопротивления, называемого параметром пористости (Р = ρ_П/ρ_ПВ, где ρ_П и ρ_ПВ - УЭС породы и насыщающей ее воды). На рис. 5.6 приведены кривые зависимости относительных сопротивлений некоторых горных пород от коэффициента пористости (К_П).

Рис. 5.6 Кривые зависимости относительного сопротивления (ρ/ρ_В) от коэффициента пористости (К_П)

1 - пески; 2 - слабосцементированные песчаники и рыхлые известняки; 3 - сильносцементированные песчаники, известняки и доломиты [Методы геофизики в гидрогеологии и инженерной геологии, 1985]

Среди водно-физических свойств горных пород основным является их водонасыщенность, выражаемая через коэффициент К_В. Для рыхлых осадочных пород коэффициент К_В может быть определен через параметр пористости при использовании данных таблицы 5.1. Возможность отбора (откачки) подземных вод характеризуется водоотдачей, которая для песчано-глинистых пород определяется формулой K_m = B/ρ, где В - эмпирический коэффициент, который как здесь, так и в последующих формулах рассчитывается при совместных гидрогеологических и геофизических исследованиях на опорных точках.

Т а б л и ц а 5.1

Зависимость параметра пористости (Р) от водонасыщенности (К_Ф)

Р, отн. ед.						6,5		3,2	2,2
КВ, %

О количестве (запасах) подземных вод можно судить по коэффициенту фильтрации (К_Ф), измеряемому в м/сут, который через величину УЭС песчано-глинистых пород ρ (в Ом*м) оценивается по формуле К_Ф = 0,01 ρ. Водопроводимость (Т_В = К_Фh) толщи водоносных пород мощностью h корреляционно связана с поперечным удельным сопротивлением этой толщи Т = ρh, которое при интерпретации данных электроразведки может быть получено самостоятельно. Формула связи имеет вид Т_В = ДТ, где Д - эмпирический коэффициент, близкий для песчано-глинистых пород к 0,01.

5.2.3 Зависимость удельного электрического сопротивления от насыщенности нефтепродуктами

Одной из проблем гидрогеологических и гидроэкологических исследований заводов, хранилищ и т.п. Проникая в горные породы, они скапливаются в коллекторах над грунтовыми водами (верхний водоносный горизонт) или в подземных водах. Поэтому решение гидроэкологических задач, связанных с загрязнением почв, грунтов и верхней части геологической среды нефтепродуктами, начинается с выявления коллекторов (песков, пористых известняков, полускальных пород) и водоупоров (глин, скальных пород).

Хотя нефтепродукты по УЭС близки к изоляторам, в горных породах, насыщенных ими, УЭС может быть как выше, так и ниже, чем у тех же пород, но водоносных. Объясняется это вымыванием нефти водой, химическим и биологическим (под воздействием микроорганизмов) окислением. Окисление, идущее на контакте вода - нефть, происходит тем быстрее, чем больше воды в породе и скорость ее движения, а значит, выше в ней концентрация кислорода. В результате нефтезагрязнение замещается продуктами окисления (сульфиды, в частности, пирит и др.), которые образуют в подземной воде электролит с низким УЭС. Поэтому в обводненных породах при разных соотношениях высокоомного слоя нефти или нефтепродуктов и окружающего их низкоомного слоя за счет переработки нефтепродуктов могут создаваться зоны как повышенного, так чаще и пониженного УЭС. В районах, где расположены необводненные породы, нефтепродукты могут сохраняться сколь угодно долго, а загрязненные ими породы выделяются как высокоомные объекты.

Лекция 6. Тема: Примеры количественной интерпретации геофизических данных при гидрогеологических и гидромелиоративных исследованиях

Дата добавления: 2014-01-07