Гидрогеология
Покупка
Основная коллекция
ПООП
Тематика:
Гидрогеология. Геокриология
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Авторы:
Серебряков Олег Иванович, Ушивцева Любовь Франковна, Жигульская Оксана Петровна, Серебряков Андрей Олегович
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 233
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее профессиональное образование
ISBN: 978-5-16-014273-9
ISBN-онлайн: 978-5-16-106763-5
Артикул: 682638.03.01
Доступ онлайн
В корзину
Излагаются гидрогеологические основы формирования химического газового состава подземных вод. Рассматриваются условия происхождения пластовых вод, формы и виды их залегания, а также миграции. Исследуются процессы взаимодействия подземных вод с залежами нефти и газа. Предлагаются классификация и методы оценки запасов подземных вод.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования последнего поколения.
Для студентов среднего профессионального образования специальностей «Гидрогеология», «Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений», «Гидрогеология и инженерная геология», «Науки о Земле», а также для преподавателей, работников топливно-энергетического комплекса, производственных гидрогеологических, инженерно-геологических и нефтегазодобывающих предприятий, научных и проектных организаций.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- Среднее профессиональное образование
- 05.02.02: Гидрология
- 21.02.09: Гидрогеология и инженерная геология
ГРНТИ:
Только для владельцев печатной версии книги: чтобы получить доступ к дополнительным материалам, пожалуйста, введите последнее слово на странице №84 Вашего печатного экземпляра.
Ввести кодовое слово
ошибка
-
Практикум.pdf
-
Рисунки.pdf
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ГИДРОГЕОЛОГИЯ О.И. СЕРЕБРЯКОВ Л.Ф. УШИВЦЕВА О.П. ЖИГУЛЬСКАЯ А.О. СЕРЕБРЯКОВ Москва ИНФРА-М 202УЧЕБНИК Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального образования в качестве учебника для учебных заведений, реализующих программу среднего профессионального образования по укрупненной группе специальностей 21.02.00 «Прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия» (протокол № 9 от 13.05.2019)
УДК 556(075.32) ББК 26.35я723 С32 Серебряков О.И. Гидрогеология : учебник / О.И. Серебряков, Л.Ф. Ушивцева, О.П. Жигульская, А.О. Серебряков. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 233 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Среднее профессиональное образова ние). — DOI 10.12737/textbook_ 5cf4e8255ee604.18854431. ISBN 978-5-16-014273-9 (print) ISBN 978-5-16-106763-5 (online) Излагаются гидрогеологические основы формирования химического газового состава подземных вод. Рассматриваются условия происхождения пластовых вод, формы и виды их залегания, а также миграции. Исследу- ются процессы взаимодействия подземных вод с залежами нефти и газа. Предлагаются классификация и методы оценки запасов подземных вод. Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования последнего поколения. Для студентов среднего профессионального образования специальностей « Гидрогеология», «Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений», « Гидрогеология и инженерная геология», «Науки о Земле», а также для преподавателей, работников топливно-энергетического комплекса, производственных гидрогеологических, инженерно-геологических и нефтегазодобывающих предприятий, научных и проектных организаций. УДК 556(075.32) ББК 26.35я723 А в т о р ы: О.И. Серебряков, доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой промысловой геологии, гидрогеологии и геохимии горючих ископаемых Астраханского государственного университета (гл. 6; 9); Л.Ф. Ушивцева, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры промысловой геологии, гидрогеологии и геохимии горючих ископаемых Астраханского государственного университета (гл. 3–5; 7; 8); О.П. Жигульская, директор Астраханского государственного политехнического колледжа (гл. 1; 2); А.О. Серебряков, старший преподаватель кафедры промысловой геологии, гидрогеологии и геохимии горючих ископаемых Астраханского государственного университета (гл. 8; 10) Р е ц е н з е н т ы: В.В. Пыхалов, доктор геолого-минералогических наук, заместитель главного геолога АО «Октопус» (г. Астрахань); Ж.В. Калашник, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета ISBN 978-5-16-014273-9 (print) ISBN 978-5-16-106763-5 (online) © Серебряков О.И., Ушивцева Л.Ф., Жигульская О.П., Серебряков А.О., 2019 С32 Материалы, отмеченные знаком , доступны в электронно-библиотечной системе Znanium
Список сокращений АВПД — аномально высокое пластовое давление БК — боковой каротаж ВНК — водонефтяной контакт ВНС — водонапорные системы ВУВ — высшие углеводороды ГВК — газоводяной контакт ГГДС — геогидродинамические системы ГКМ — газоконденсатное месторождение ММП — многолетнемерзлые породы НГБ — нефтегазоносный бассейн НГВБ — нефтегазоводоносный бассейн ОВ — органическое вещество ПАВ — поверхностно-активные вещества ПВНС — природные водонапорные системы ПДК — предельно допустимая концентрация УВ — углеводороды УГВ — уровень грунтовых вод
Предисловие Актуальность настоящего учебника заключается в его соответствии современным требованиям учебной программы последнего поколения дисциплины «Гидрогеология». Предназначен студентам среднего профессионального образования по укрупненной группе специальностей 21.02.00 «Прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия». Подземные воды, составляющие одну из оболочек Земли — гидросферу недр, играют важную роль в жизнедеятельности людей, осуществляя перенос различных веществ, в частности компонентов месторождений полезных ископаемых. Человек использует подземные воды в качестве источника водоснабжения (пресные воды), в лечебных целях (минеральные и бальнеологические воды), в производственной деятельности для выработки электроэнергии и отопления (гидротермальные воды), для извлечения редких и ценных компонентов (промышленные воды), в технологических процессах, для мелиорации и др. Учебник способствует развитию знаний по дисциплинам «Общая гидрогеология», «Литология», «Структурная геология», «Полезные ископаемые», «Гидрогеология и инженерная геология» и другим наукам о Земле. Задача учебника — помочь в изучении природных подземных вод, их свойств, условий формирования и залегания, роли подзем- ных вод в формировании, сохранении и разрушении залежей нефти и газа, выявлении общих закономерностей распространения под- земных вод по регионам России, методов оценки эксплуатаци- онных запасов. Цель учебника — помочь усвоить программный материал, раз- вить индивидуальные способности к самостоятельной работе с раз- личными гидрогеологическими материалами, химическими ана- лизами и способами их выражения, методикой обработки кривых восстановления уровней и давлений, изучить приборы и оборудо- вание, применяемые при гидрогеологических исследованиях, мето- дику и виды гидрогеологических исследований, научиться строить гидрогеологические карты, разрезы, графики, а также развить на- выки работы с фондовыми, гидрогеологическими и гидродинами- ческими промысловыми данными и литературными источниками. Новизна учебника состоит в том, что изучение данной программы формирует профессиональные компетенции будущего гидрогеолога, развивает способности к владению и использованию на практике
и в науке знаний в области гидрогеологии, восприятию, анализу и обобщению гидрогеологической информации, решению практи- ческих задач при обработке гидрогеологических данных, направлен- ных на разведку и добычу полезных вод и их практическое исполь- зование. Научная новизна учебника представлена общей характеристикой подземных вод, сведениями о гидрогеологических условиях круп- ных артезианских бассейнов, подробным освещением вопросов и методов гидрогеологических исследований, составляющих ос- нову гидрогеологии как науки. Расширены и обоснованы теорети- ческие воззрения на роль подземных вод в формировании, разру- шении залежей нефти и газа. Обоснованы цели использования гид- рогеологической информации в процессе бурения скважин, при разработке месторождений нефти и газа. Особое внимание уделено промысловым гидрогеологическим исследованиям и комплексиро- ванию с другими геологическими и геофизическими исследовани- ями с целью выявления водоносных комплексов, обводнения зале- жей, определения зон водопритока и изменения состава и свойств воды при разработке месторождений полезных ископаемых. Изу- чено влияние различных факторов, структурно-текстурных особен- ностей и тектонического строения на условия залегания, законо- мерности распространения и свойства подземных вод, технологию гидрогеологических работ. Изучение подземных вод формирует следующие компетенции: 1) общеобразовательные (ОК): ОК-7: способности к самооргани- зации и самообразованию с целью получения дополнительных знаний; 2) общепрофессиональные (ОПК): ОПК-2: владение представле- ниями о современных теориях происхождения подземных вод, новых методиках обработки гидрогеологической информации, методах под- счета запасов подземных вод на основе знаний основных положений природных законов и методов естественных и геологических наук; 3) производственные (ПК): ПК-4: готовность применять на практике и в промышленности профессиональные знания в об- ласти гидрогеологии, применять полученные навыки выполнения расчетов и представления графической гидрогеологической инфор- мации при решении производственных задач в соответствии с на- правленностью (профилем) рабочей программы дисциплины (РПД). В результате освоения курса «Гидрогеология» студент должен: знать • принципы и основные положения процессов гидрогеологи- ческих исследований, приемы самоорганизации и самообразо- вания;
• методы и методику проведения химических анализов вод, ос- новные определяемые компоненты, представления о совре- менных научных теориях миграции веществ в литосфере и гид- росфере на основе знаний и методов естественных наук, а также основных положений базовых законов естественных наук; • основы практического применения базовых профессиональных знаний в области гидрогеологии при решении производственных задач в соответствии с направленностью (профилем) рабочей программы дисциплины; • методы внедрения в практику гидрогеологических исследо- ваний, новые технологии и методики обработки гидрогеологи- ческой информации, новое оборудование и приборы для ре- шения производственных задач в соответствии с направлен- ностью (профилем) рабочей программы дисциплины; уметь • обобщать и анализировать материалы промысловых гидродина- мических, гидрогеохимических и геотермических исследований с учетом знаний базовых законов естественных наук; • изучать материалы и информацию о современном состоянии проблемы поиска и разведки подземных вод; • самостоятельно применять на практике базовые профессио- нальные знания по гидрогеологии и применять их для расчета необходимых гидрогеологических параметров при решении производственных задач в соответствии с направленностью (профилем) рабочей программы дисциплины; • составлять гидрогеологические и гидрохимические карты, раз- резы, графики, диаграммы; владеть • способностью к самоорганизации и самообразованию; • навыками исследований различных свойств подземных вод с учетом знаний основных законов естественных наук, в част- ности физики, гидродинамики, гидрохимии; • навыками работы с применяемым гидрогеологическим обору- дованием и приборами при выполнении гидрогеологических исследований с учетом полученных знаний естественных наук; • способностью применять на практике профессиональные гид- рогеологические знания при решении производственных гидро- геологических задач в соответствии с направленностью (про- филем) рабочей программы дисциплины; • на практике геологическими, геофизическими и геохимиче- скими методами и технологией работ при выполнении произ-
водственных гидрогеологических задач в соответствии с направ- ленностью (профилем) рабочей программы дисциплины. Подземные воды гидросферы играют весьма важную роль в жизни человека, поскольку не существует сферы производ- ственной деятельности, где можно обходиться без воды. Основной задачей в области гидрогеологии является необходи- мость поиска и разведки прежде всего пресных питьевых вод, де- фицит которых ощущается во многих регионах России. Роль под- земных вод трудно переоценить при разработке месторождений полезных ископаемых, в частности месторождений нефти и газа. Пластовые воды — основная движущая сила при перемещении нефти и газа по пласту к забою скважины. Они служат основой при выборе системы разработки и режима работы залежей, определения типа выносимых вод и интервалов их притока. Знание свойств и состава подземных вод крайне важно при строительстве зданий и сооружений, гидротехнических средств, плотин, скважин. Кроме того, подземные воды являются полезными ископае- мыми и могут применяться в медицине, санаторно-курортном ле- чении в промышленности в качестве гидроминерального сырья для извлечения редких элементов (йод, бром, литий, рубидий, цезий, магний), выработки электроэнергии и др. Подземные воды являются главным транспортирующим агентом, способствующим миграции веществ изо всех оболочек Земли. Неоценима роль подземных вод в горном деле и сельском хо- зяйстве, при разработке угольных месторождений. Любая производственная деятельность человека связана не только с использованием подземных вод, но и с их загрязне- нием. Поэтому в гидрогеологии важно заниматься вопросами охраны и рационального использования подземных вод. К сожалению, гидрогеологические работы, направленные на поиск и разведку подземных вод, в последние годы проводятся в очень незначительных объемах, как правило, попутно с поисками залежей нефти и газа, отсутствуют разработки новых технологий добычи воды из глубокозалегающих водоносных горизонтов, несо- вершенна техника водоподъемников. В учебнике исследованы различные типы подземных вод по критериям водовмещающего пространства, химизма вод, соот- ношения катионов и анионов, условий залегания и происхож- дения. Проанализированы особенности и виды движения подзем- ных вод. Рассмотрены методы определения основных гидро- геологических параметров: расход потока, скорость фильтрации,
определение гидравлического уклона, расчет пластового и горного давлений, геотермического градиента и геотермической ступени. Дана характеристика крупных артезианских гидрогеологических бассейнов, изучены закономерности распространения и свойства подземных вод. Изложены гидрогеологические и гидрохимические критерии, используемые для прогноза нефтегазоносности территорий. При- ведены методы и технология гидрогеологических исследований. Обоснованы цели и задачи гидродинамических, гидрохимических и гидрогеологических работ при разработке месторождений нефти и газа. Каждая глава сопровождается контрольными вопросами, в конце учебника приводятся практикум с практическими рабо- тами, проверочные тесты, темы для рефератов и докладов, темы дипломных работ, глоссарий. Исследования основаны на совре- менных геологических и гидрогеологических теориях и содержат новые материалы в области гидрогеологических исследований за последние десятилетия.
Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ O ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ 1.1. ГИДрОГЕОлОГИЯ кАк НАукА Гидрогеология — наука о происхождении, движении, физико-хи- мических свойствах, закономерностях формирования и распро- странения подземных вод в земной коре, которые находятся в тесной связи с литосферой, атмосферой, метеорологией, гидроло- гией, а также геологической историей Земли. Эта наука наиболее тесно связана с динамической геологией, геохимией, гидрохимией, геологией нефтегаза, минералогией, геотермией, гидрологией, ин- женерной гидрогеологией и другими и входит в цикл геологических наук о литосфере. Гидрогеология нефти и газа рассматривает под- земные воды месторождений нефти и газа в тесной и непрерывной связи с горными породами, историей развития Земли. Практическое значение нефтегазовой гидрогеологии чрезвы- чайно велико. Как известно, пустотное пространство осадочных горных пород занято нефтью, газом или водой, причем на долю по- следней приходится большая часть обьема. По образному выра- жению основоположника нефтегазовой геологии И.О. Брода: «Нефть и газ являются лишь каплями в океане воды». Весь онто- генез — от накопления биогенного вещества до формирования скоплений нефти и газа — протекает в водной среде. Подземные воды находятся в непрерывном движении и изменении. Изучение условий, в которых происходят формирование и накопление нефти, газа и ресурсов подземных вод, позволяет использовать их, регули- ровать или удалять. Воды как полезные ископаемые используются следующим об- разом: пресные — для водоснабжения населенных пунктов, мине- ральные и термальные — в лечебных целях, гидротермальные — для выработки тепловой энергии и теплоснабжения, добычи ряда ценных для промышленности элементов (йода, брома, бора, лития, рубидия, стронция и др.). В зависимости от роли, которую играют подземные воды при решении практических и теоретических задач, выделяют сле- дующие разделы гидрогеологии: • общая (теоретическая) — изучает общие вопросы условий зале- гания, движения и формирования вод в литосфере; • поисковая — связана с поиском различных полезных ископаемых (металлы, соли);
• энергетическая — изучает возможности использования теплоты земных недр при добыче термальных вод; • инженерная — изучает гидрогеологические условия при строи- тельстве, в горном деле и сельском хозяйстве; • мелиоративная и шахтная — изучают возможности использо- вания вод при мелиорации и роль вод при добыче полезных ис- копаемых шахтным способом; • нефтегазовая — изучает гидрогеологические условия формиро- вания, существования и разрушения залежей, закономерности изменения их состава и типов по разрезу и площади нефтега- зовых месторождений; • экологическая — занимается вопросами охраны и рационального использования подземных вод. Изучение подземных вод необходимо для регулирования, ис- пользования или удаления подземных вод, оценки запасов, извле- чения полезных компонентов, а также при сооружении ороси- тельных систем. Важное значение приобретает изучение подземных вод при разработке нефтегазовых месторождений нефти и газа, в частности для выбора рациональной системы разработки, опре- деления режима залежи, максимального извлечения первона- чальных запасов, выявления типа выносимых вод, определения интервалов притока и их изоляции, прогноза внедрения вод в за- лежь, выявления направления движения подземных вод и контроля флюидных контактов, оценки перспектив нефтегазоносности тер- риторий. 1.2. крАткАЯ ИСтОрИЯ рАЗВИтИЯ ГИДрОГЕОлОГИИ Учение о подземных водах земной коры появилось около века назад, но истоки гидрогеологических знаний коренятся в глубокой древности. За несколько тысячелетий до новой эры на Ближнем и Среднем Востоке, а также в Древнем Египте подземные воды ис- пользовались для питьевого и хозяйственного водоснабжения, ве- лось сооружение сложных водосборных галерей, колодцев. В Средней Азии сохранились водопроводы с глиняными трубами, сооруженные в первом тысячелетии до н.э. Существовавшая в Древнем Китае горно-буровая техника поз- воляла извлекать подземные воды из колодцев глубиной до 1200 м. Первую попытку обьяснить происхождение подземных вод предпринял Фалес Милетский (640/624–548/545 до н.э.). Он считал, что «вода является первоначальной инстанцией, все обра- зуется из воды и все превращается в воду». Древнегреческий фи-
Доступ онлайн
В корзину