Подземные водные резервуары

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.4).

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).

Рис. 4. Схема классификации гидрогеологических бассейнов для территории суши (по А.А. Карцеву).

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. 5).

Во втором классификационном случае выделяются геогидродинамические системы (рис.7). Они делятся на первом иерархическом уровне на безнапорные и водонапорные системы (ВНС). Последние на втором уровне подразделяются на инфильтрационные и эксфильтрационные (элизионные, рис.8, 9).

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:

P_пл. = H·ρ + ΔP = P_гидр + ΔP_г (1,5 – 1,8 P_гидр)

где, ΔP – приращение давления, β^* - коэффициент сжимаемости жидкости в водонапорных системах. Основной формой энергии здесь является потенциальная энергия упругой деформации жидкости, накапливающейся в коллекторах в результате уплотнения пород и выжимания из них воды (нефти).

Рис. 5. 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 P_пл. формируется под воздействием геодинамического давления (тектоническое сжатие – растяжение). P_{пл. эл. геод.} = Р_гидр. ± ΔP (“+” – при сжатии, “ - ” – при растяжении горных пород). Геодинамические водонапорные системы, связанные с сжатием называются компрессионными (в Западной Сибири P_пл. 1,8 – 2,15 P_гидр.), а с растяжением – депрессионными (телионные по А.А. Карцеву, рис.7). Дефицит P_пл. от гидростатического варьирует в предела 0,3 – 0,9 Р_гидр. 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 P_пл. ниже уровня условных Р_гидр. 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.6).

Рис.6. 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; Р_пр – приведенное давление; l – длина профиля.

Рис.7. Схема классификации геогидродинамических систем (по С.Б. Вагину, А.А.Карцеву с дополнениями и изменениями В.М.Матусевича).

Дата добавления: 2014-01-07