Месторождения и эксплуатационные участки подземных промышленных вод

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 несколькими причинами. Пожалуй, главными из них следует считать вовлечение в разведку большого числа объектов минеральных, промышленных и теплоэнергетических вод и рост затрат на их разведку. Для обоснования постановки разведочных работ, их проектирования и оценки запасов подземных вод требовалось иметь такое понятие, в котором в сконцентрированном виде отражались бы геолого-гидрогеологические, народнохозяйственные, экономические и другие факторы. Именно термин «месторождение» концентрированно включает совокупность всех вышеназванных факторов. Использование этого понятия оказалось весьма удобной формой для решения методических и прикладных задач в области разведки, оценки эксплуатационных запасов подземных вод и их освоения.

Понятие о месторождении оказалось весьма полезным при региональных оценках прогнозных ресурсов и эксплуатационных запасов подземных промышленных вод. При весьма широком региональном распространении этих вод число месторождений оказалось достаточно ограниченным, что особенно четко проявилось при мелкомасштабном картировании месторождений промышленных (в частности, йодобромных и редкометалльных) вод. В меньшей степени это замечание относится к минеральным водам вследствие исключительно малых водоотборов в пределах подавляющего большинства месторождений этих вод. Однако число месторождений с наиболее ценными типами углекислых минеральных вод также весьма ограниченно.

Общей классификации месторождений глубоких подземных вод еще не существует, и, по всей видимости, в этом пока нет необходимости. Связано это с объективными и субъективными причинами. Наиболее важной из них, по-видимому, надо считать следующее. В нашей стране использование подземных вод любых типов осуществляется преимущественно по конкретному целевому назначению. Именно подразделение вод по их целевому использованию в народном хозяйстве служит основой для разработки их классификации и типизации. Хотя этот принцип подразделения вод в целом достаточно формален и иногда трудно, например, отделить минеральные воды от теплоэнергетических, тем не менее он является основным и это обстоятельство нельзя сбрасывать со . счетов.

На основе принципа целевого использования вод базируются нормативные документы (инструкции, методические руководства и Др.), осуществляются финансирование геологоразведочных работ, проектирование и строительство водозаборов и, в известной степени, планируются и осуществляются научно-методические исследования. В связи с этим ниже будут изложены основы классификации или типизации месторождений для промышленных подземных вод, основанные на материалах их разведки и эксплуатации.

В настоящее время предложены понятия для месторождений всех типов подземных вод -- пресных, минеральных, промышленных и теплоэнергетических. Впервые понятие «месторождение» применительно к глубоким подземным водам было введено А. М. Овчинниковым для минеральных вод, являющихся наиболее интересными и длительно изучаемыми объектами в гидрогеологии. А. М. Овчинников под месторождением минеральных вод понимал пространственно оконтуриваемые скопления воды определенного состава в количествах, достаточных для экономически целесообразного их использования. Хотя это определение является недостаточно полным, но в нем уже присутствуют все основные элементы, необходимые для выделения месторождений подземных вод различных типов. По аналогии с месторождениями традиционных полезных ископаемых (твердые, нефть, газ) здесь предполагается, что месторождение подземных вод имеет некоторые границы. Заключенная внутри этих границ вода должна отвечать установленным кондициям, и использование воды должно быть экономически оправдано. В то же время в этом определении присутствует неопределенный термин «скопление», который не имеет ясной трактовки.

В современном представлении понятие «месторождение» несколько трансформировалось и стало более четким. В общем виде это понятие трактуется как пространственно ограниченная водонапорная система (или часть ее), в пределах которой распространены один или несколько водоносных комплексов, заключающих подземные воды, пригодные по своему качеству и количеству для экономически рентабельного использования в народном хозяйстве в тех или иных целях. Иначе говоря, внутри контура месторождения заключены (или могут быть выявлены) эксплуатационные запасы подземных вод, предназначенные для одноцелевого или комплексного использования. Причем возможность выявления в пределах месторождения эксплуатационных запасов подземных вод определяется как природными особенностями месторождения, так и искусственными факторами (например, применение закачки на месторождениях промышленных подземных вод).

Участки месторождения, намечаемые для размещения проектных водозаборов, называются водозаборными или эксплуатационными участками. Таких участков на месторождении может быть один или несколько. Рассмотрим содержание основных элементов, входящих в понятие «месторождение».

Границы месторождений подземных вод определяются различными способами. Наиболее простой вариант, когда границы имеют геологический смысл. В качестве типичных примеров геологических границ следует назвать выклинивание или литолого-фациальное замещение водовмещающих пород, непроницаемые тектонические нарушения (экраны), выходы на поверхность водоупорных пород по всему контуру месторождения (или части его), резкое ухудшение фильтрационных свойств под влиянием эпигенетических преобразований и др. Геологические границы месторождений устанавливаются без особых затруднений.

Месторождения промышленных вод в пластовых водонапорных системах оконтуриваются наиболее часто с использованием экономических критериев. Целевой задачей выявления месторождений с геолого-экономических позиций является пространственное окон-туривание в плане и разрезе той части водонапорной системы, где добыча и использование подземных вод по заданному назначению экономически оправданы. Вещественным выражением экономических критериев является соответственно концентрация какого-либо (одного) компонента или температура (теплосодержание) воды. При многоцелевом использовании подземных вод граница имеет стоимостное выражение; для этого введен показатель, получивший название «ценность воды» (речь идет о стоимости полезной продукции, заключенной в единице объема или массы воды). Нижняя граница месторождения (в разрезе с большой мощностью осадочного чехла) имеет также экономическое содержание и выражается через предельную (по экономическим соображениям) глубину эксплуатационных скважин.

Качество подземных вод для использования их по заданному назначению устанавливается в соответствии с требованиями нормативных документов или потребителя. Оценка качества подземных вод является одной из главных задач изучения месторождений глубоких подземных вод. В соответствии с целевым назначением воды изучают ее физические свойства, общий химический состав, газовый состав, содержание микрокомпонентов. Для разных типов вод применяют соответствующие методики изучения качества. Детальность и достоверность определения показателей качества вод зависят от условий отбора водных проб, полноты и точности лабораторных исследований. Методы анализа природных вод и рассолов постоянно совершенствуются, и сейчас имеется принципиальная возможность определения в водах большинства элементов с высокой точностью. На практике же выполняют определения лишь нескольких элементов, что объясняется необеспеченностью производственных лабораторий аналитической техникой, а также субъективными причинами. Последние же связаны со следующими обстоятельствами. При разведке тех или иных месторождений решают прежде всего отраслевые задачи, и разведчики руководствуются при изучении качества вод действующими инструкциями и другими документами. С позиций требований этих документов ряд показателей качества, особенно в отношении элементов, присутствующих в микроколичествах, остается за пределами возможностей лабораторных методов.

Количество вод, имеющихся внутри контура месторождения, столь же важный фактор, определяющий практическую ценность месторождения. Причем оценка количества воды представляет несомненно более сложную задачу, чем установление качества подземных вод. Она выполняется обычно по ограниченному объему информации, и здесь многое зависит как от сложности строения месторождения, так и от квалификации и интуиции исследователя. Количество вод на разведанных месторождениях выражается суммарной величиной эксплуатационных запасов, которые подсчитываются по отдельным водозаборным участкам. Мерой оценки количества воды на не изученных специальными гидрогеологическими разведочными работами месторождениях служат прогнозные ресурсы (Р), которые подсчитываются на основе единичных (зачастую косвенных) данных и общих соображений с использованием соответствующих методических приемов.

Способы оценки эксплуатационных запасов подземных промышленных вод рассматриваются в соответствующих разделах данной работы. Здесь же высказываются некоторые соображения о достоверности подсчета прогнозных ресурсов и эксплуатационных запасов подземных вод в глубоких водоносных комплексах. Достоверность зависит от многих причин, но главным образом от точности определения гидрогеологических параметров и адекватности расчетных схем природным особенностям месторождения. Причем неточности как в определении параметров, так и в схематизации природных условий могут приводить к ошибкам в оценке величины запасов разных порядков.

На месторождениях с относительно простыми геолого-гидрогеологическими условиями более существенное значение имеет степень точности определения гидрогеологических параметров, а на месторождениях со сложным строением на первое место выдвигается знание граничных условий, так как неправильная схематизация природных условий может приводить к принципиальным ошибкам как в сторону занижения, так и завышения запасов. Наиболее вероятны ошибки при оценке запасов месторождений в трещинно-жильных системах, где гидрогеологические прогнозы фактически вообще невозможны, и тем не менее на ранних этапах изучения таких месторождений к прогнозам все же приходится прибегать, поскольку требуется оценить примерные масштабы месторождения и обосновать целесообразность его вовлечения в разведку.

Месторождения глубоких вод имеют различные источники обеспечения эксплуатационных запасов. На месторождениях глубоких вод в пластовых водонапорных системах эксплуатационные запасы формируются преимущественно за счет упругой составляющей естественных (емкостных) запасов, образующихся в процессе геологического развития седиментационных бассейнов. Другие возможные источники формирования эксплуатационных запасов (перетекание из смежных горизонтов, отжатие воды из глин) пока оценивать не представляется возможным. На месторождениях в трещинно-жильных водонапорных системах или в очагах глубинной разгрузки в пластовых системах основным источником формирования эксплуатационных запасов служат естественные ресурсы, а роль естественных запасов, в том числе упругих, обычно невелика.

В случае обеспечения эксплуатационных запасов упругой составляющей естественных (геологических) запасов они могут рассматриваться как невозобновляемые, а при обеспечении их естественными ресурсами они постоянно возобновляются (если подсчет осуществлен в пределах величины естественных ресурсов). Однако сложившаяся в настоящее время практика учета эксплуатационных запасов не делает каких-либо различий, и во всех случаях запасы учитываются в единицах расхода (м3/сут). Для эксплуатационных запасов с возобновляемыми источниками формирования создается иллюзия их неизменности за весь период эксплуатации, так как на последний год эксплуатации на балансе числится столько же запасов, сколько и на первый год. Фактически при эксплуатации идет непрерывное уменьшение запасов (в недрах), и в предельном случае (когда дебит водозабора равен величине утвержденных эксплуатационных запасов) при достижении в скважинах уровней, установленных кондициями, запасы должны быть практически полностью выработаны. Следовательно, эксплуатационные запасы при обеспечении их невозобновляемыми источниками питания целесообразно утверждать не только в единицах расхода, но и в объемных (массовых) единицах. В этом случае появляются возможности следить за движением запасов в процессе эксплуатации и иметь представление об остаточных запасах на любой год эксплуатации.

Таким образом, к настоящему времени сложились обоснованные и устоявшиеся представления о месторождениях глубоких подземных вод, способствующие успешному региональному изучению закономерностей их распространения, разведке и освоению. Вместе с тем некоторые вопросы требуют дальнейшей доработки, в том числе вопросы совершенствования системы государственного учета балансовых эксплуатационных запасов глубоких подземных вод.

Подземные промышленные воды служат минеральным сырьем для обеспечения производственных мощностей по их переработке. В связи с этим к месторождениям подземных вод предъявляют такие же требования, как и ко многим традиционным видам сырья: возможность создания предприятия с определенной мощностью в соответствии с потребностями народного хозяйства, обеспечение необходимого уровня рентабельности использования подземных вод и др. При использовании и оценке месторождений следует учитывать необходимость комплексной переработки сырья, решение вопросов сброса отработанных вод, обеспечение технической и питьевой водой, электроэнергией, рабочей силой, материалами и т. д. В то же время методы оценки эксплуатационных запасов промышленных вод отличаются от методов оценки запасов традиционных полезных ископаемых (минерального сырья), а методика, используемая для подсчета запасов, сходна с применяемой для оценки запасов пресных и других типов вод. Эти особенности и приходится учитывать при выявлении, оконтуривании и разведке месторождений подземных промышленных вод.

Величина эксплуатационных запасов определяется природными особенностями месторождений (граничные условия, гидрогеологические параметры) и техническими возможностями снижения уровня в эксплуатационных скважинах. Экономика же добычи и переработки вод частично зависит от природных факторов (глубины залегания продуктивных комплексов, содержания полезных компонентов, присутствия вредных примесей и др.), но главным образом от состояния техники и технологии добычи и переработки подземных промышленных вод. Затраты на добычу и переработку подземных промышленных вод пока достаточно велики. Это связано с отсутствием или недостаточным количеством эффективных средств водоподъема и необходимостью использования водоподъемников, предназначенных для других целей (например, нефти, пресной воды и др.). Вследствие этого производительность отдельных скважин обычно небольшая, что, в свою очередь, приводит к увеличению числа эксплуатационных скважин, росту затрат на их обустройство, повышенному расходу электроэнергии.

Промышленные воды пока перерабатываются недостаточно комплексно (извлекаются один, в лучшем случае два-три элемента). Все это приводит к преуменьшению реальных возможностей месторождений и снижению эффекта от использования их запасов. Тем не менее приходится исходить из реального положения вещей и ориентироваться на те элементы, содержащиеся в подземных водах, которые извлекаются в промышленных масштабах и на которые установлены оптовые цены. Исходя из этих цен и расчетных затрат на добычу, очистку, транспортировку и переработку воды, определяют кондиционные показатели, в том числе «бортовое» содержание полезных компонентов, или границу месторождения. Вполне понятно, что комплексное использование вод месторождения приводит к снижению «бортового» содержания и как бы расширению размеров месторождения. В связи с внедрением метода отработки месторождений с применением обратной закачки отработанных вод в продуктивные водоносные комплексы используются иные критерии при обосновании кондиционных требований и установлении границ месторождений.

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 бассейна или его части зону, характеризующуюся распространением водоносных горизонтов или комплексов, заключающих воды с содержанием полезных компонентов выше минимальных для того или иного района промышленных концентраций. В этом понимании месторождения подземных промышленных вод могут охватывать крупные территории гидрогеологических районов (бассейнов). Вместе с тем возможность и целесообразность эксплуатации подземных промышленных вод определяются рядом других факторов: глубиной залегания промышленной водоносной зоны, расчетными гидрогеологическими параметрами водовмещающих пород, дебитами и удельными дебитами скважин, общими запасами промышленных вод и,-следовательно, уровнем производства из этих вод полезной продукции и т. д. Рентабельная добыча и переработка подземных вод могут осуществляться на отдельных участках месторождений, выбор которых производится с учетом геолого-структурных и гидрогеологических условий на основе гидродинамических и технико-экономических расчетов. В ряде случаев оправдано применение понятия «месторождение» к таким обособленным участкам подземных промышленных вод.

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). Степень сложности в данном случае определяется геолого-гидрогеологическими, т. е. природными, особенностями месторождения, но при этом учитываются и экономические факторы, в частности затраты на проведение разведочных работ и исследований.

Сложность геологических условий месторождений определяется прежде всего тектоническими факторами, а также литолого-фаци-альной неоднородностью как продуктивных водоносных комплексов, так и примыкающих к ним водоупорных пород. Сложность фильтрационных условий связана в основном с неоднородностью водовмещающих пород. С известной долей условности водовмещающие породы-коллекторы целесообразно подразделять на три группы: условно однородные водоносные горизонты (удельные дебиты скважин различаются не более чем в 5 раз); неоднородные горизонты (удельные дебиты различаются в 5 -- 10 раз); весьма неоднородные горизонты (удельные дебиты различаются более чем в 10 раз).

Степень сложности гидрогеохимических и гидрогеотермических условий определяет надежность прогнозирования качества вод в процессе эксплуатации. По характеру гидрогеохимических и гидрогеотермических условий месторождения глубоких подземных вод подразделяются на:

простые, когда источники изменения качества воды отсутствуют; температурные условия относительно однородны; границы вод некондиционного состава удалены на большое расстояние от эксплуатационных участков; указанные границы проходят вблизи участка эксплуатации, но имеют простую конфигурацию, а водоносный горизонт представлен условно однородными породами. В этих условиях возможные изменения минерализации, химического состава и температуры воды в процессе эксплуатации устанавливаются расчетным путем, в том числе и при эксплуатации с поддержанием пластового давления;

сложные, когда границы зон с различным качеством подземных вод имеют сложную конфигурацию в плане и разрезе; водоносные горизонты в фильтрационном отношении неоднородны; температурные условия также относительно неоднородны; перекрываются или подстилаются водоносными пластами, содержащими воды некондиционного качества, причем в процессе эксплуатации возможно вертикальное перетекание. В этих условиях при однородности разделяющих водоупоров возможные изменения качества вод устанавливаются расчетным путем, в том числе с применением методов моделирования. В расчеты необходимо вводить большой запас надежности;

весьма сложные, когда границы зон с различным качеством воды имеют сложную конфигурацию в плане и разрезе; температурные условия весьма неоднородны; водоносные комп-лексы (горизонты) или зоны приурочены к неравномерно-трещиноватым или закарстованным породам; водоупоры неоднородны, имеют гидравлические «окна», по которым возможно поступление некондиционных вод из смежных горизонтов или водоносных зон. Сложное взаимоотношение вод различного состава и (или) разной температуры может быть легко нарушено, особенно при отборе в объемах, превышающих естественные ресурсы этих зон. Возможные изменения качества воды оцениваются приблизительно на основе анализа общей гидрогеологической обстановки, по опыту эксплуатации аналогичных месторождений и на основе интерпретации данных длительных групповых опытно-эксплуатационных выпусков (откачек). В обобщенном виде степень сложности месторождений находит выражение в категориях запасов и требованиях к их соотношению для подготовленности месторождения к промышленному освоению. Так, например, на месторождениях наиболее сложной третьей группы выявление запасов категории А экономически не оправдано, так как для этого требуются либо слишком большие затраты, либо выявление запасов этой категории вообще невозможно.

Месторождения промышленных вод по геолого-гидрогеологическим условиям и особенностям методики разведки с учетом определяемой классификацией группы сложности принято подразделять на несколько типов: месторождения пластового типа в крупных артезианских бассейнах платформ и плит; месторождения пластового типа в артезианских бассейнах межгорных и предгорных впадин; месторождения трещинно-жильного типа горно-складчатых областей и районов современного вулканизма; месторождения в озерных понижениях.

Месторождения первого типа находятся внутри крупных артезианских бассейнов древних платформ и эпипалеозойских плит. Осадочные чехлы платформ и плит, с которыми связаны продуктивные водоносные комплексы, имеют возраст пород от протерозоя до кайнозоя, различную мощность, обычно спокойное залегание. Месторождения этого типа, как правило, многопластовые, имеют большие размеры в плане, характеризуются выдержанностью по площади фильтрационных свойств и гидрогеохимических показателей, значительной величиной эксплуатационных запасов. По содержанию полезных компонентов наиболее часто они относятся к однокомпонентным (например, йодные или бромные), но содержат полезные компоненты, которые могут извлекаться попутно. Источниками формирования эксплуатационных запасов служат в основном упругие запасы продуктивных горизонтов, в связи с чем при эксплуатации образуются значительные по площади и глубине депрессионные воронки. По характеру коллекторов продуктивные водоносные комплексы подразделяются на поровые, порово-трещинные, трещинные и трещинно-карстовые. Наибольший практический интерес представляют горизонты с поровыми и порово-трещинными коллекторами, но в последнее время начали вовлекаться в эксплуатацию и карбонатные водоносные комплексы с трещинными и трещинно-карстовыми коллекторами.

Эксплуатационные участки на платформенных месторождениях выбирают в основном по технико-экономическим показателям эксплуатации с учетом условий сброса отработанных вод. Типичными месторождениями рассмотренного типа являются месторождения на Русской платформе и Западно-Сибирской плите.

Месторождения второго типа отличаются сложной геолого-тектонической и гидрогеологической обстановкой. Продуктивные водоносные горизонты расчленены тектоническими нарушениями на серию блоков; фильтрационные свойства пород и гидрогеохимические показатели воды могут существенно изменяться как в отдельных блоках, так и от блока к блоку. Месторождения этого типа приурочены к ограниченным в плане пластам или крутым антиклинальным складкам. В последнем случае глубина залегания продуктивных горизонтов изменяется от первых сотен метров в ядрах складок до 2000 -- 3000 м на их крыльях. Эксплуатационные запасы промышенных вод месторождений второго типа значительны, а состав вод позволяет извлекать два и более полезных компонентов.

Источниками формирования эксплуатационных запасов служат упругие запасы продуктивных горизонтов, перетекание из смежных горизонтов, отжатие воды из глин, инверсия разгрузки глубоких вод, осушение пластов в краевых или приподнятых частях продуктивных горизонтов. Водовмещающие породы представлены мощными песчано-глинистыми толщами с коллекторами перового типа. Вследствие слабой уплотненности пород при опробовании и эксплуатации скважин часто наблюдается пескование. Для месторождений второго типа характерны также высокие температуры и избыточные напоры, большая газонасыщенность пластовых вод, вплоть до присутствия газовых шапок. Эти обстоятельства осложняют проведение опытно-фильтрационных работ и определение гидрогеологических параметров по данным опытных работ.

Положение эксплуатационных участков и конструкции водозаборов на месторождениях второго типа определяются прежде всего геолого-структурной обстановкой (глубиной залегания продуктивных горизонтов), а также фильтрационными и гидрогеохимическими особенностями. Ко второму типу относятся эксплуатируемые и разведанные месторождения промышленных вод в Туркмении и Азербайджане. Эксплуатация этих месторождений обеспечивает производство почти всего йода и большей части брома в стране.

Месторождения трещинно-жильного типа горно-складчатых областей и районов современного вулканизма пока не эксплуатируются в качестве промышленных. Они более известны как месторождения минеральных или теплоэнергетических вод, но в определенных условиях воды этих месторождений могут представлять интерес для извлечения таких полезных компонентов, как бор, литий, мышьяк и др. В геологическом отношении месторождения приурочены к комплексам интрузивных, метаморфических, вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород, отличающихся очень низкими фильтрационными и емкостными свойствами. Обводненность пород связана с зонами тектонических нарушений и особенно с узлами пересечения нарушений различного направления. Для месторождений этого типа характерны исключительная фильтрационная неоднородность и неустойчивость гидрогеохимических показателей как в естественных, так и в нарушенных условиях.

Источники формирования эксплуатационных запасов, как правило, по данным разведочных работ установить не представляется возможным. Оценка запасов производится в пределах величины естественных ресурсов по данным продолжительных групповых выпусков. Методика разведки месторождений трещинно-жильного типа пока разработана слабо.

Месторождения четвертого типа связаны с современными озерными понижениями или эвапоритовыми бассейнами, заполненными рапой различного состава. Наиболее известным месторождением этого типа является оз. Сёрлз. шт. Калифорния (США), на базе подземных рассолов которого созданы крупные предприятия по переработке рассолов.

В РФ известны два подтипа месторождений, связанных с озерными понижениями. К первому подтипу относятся месторождения в современных эвапоритовых бассейнах, в разрезе которых имеется несколько горизонтов (до 3) сильнопористых солей (гали-та, астраханита и др.), разделенных прослоями илов или мелкозернистых песков. Пористые соли имеют исключительно высокие фильтрационные свойства и заключают рассолы, обычно отличающиеся по своему составу от поверхностной озерной рапы. Подземные рассолы обладают небольшим напором и гидравлически связаны с озерной рапой. Эксплуатация рассолов осуществляется обычно при установившемся режиме. Сложность представляет прогноз качества рассолов. Эксплуатационные запасы обеспечиваются в основном естественными запасами, но промышленные рассолы дополнительно могут формироваться за счет растворения вмещающих солей при эксплуатации. Типичное месторождение этого подтипа -- котловина залива Кара-Богаз-Гол.

Месторождения второго подтипа связаны с терригенными пластами в разрезе донных отложений озер континентального происхождения. Гидродинамическая и гидрохимическая обстановка сложная и трудно поддается прогнозированию при эксплуатации. Прямой гидравлической связи с озерной рапой обычно не существует или она весьма слабая, но имеется связь с грунтовыми водами в береговых отложениях. Эксплуатационные запасы, как правило, небольшие и формируются за счет естественных запасов. Месторождения этого подтипа встречаются в пределах озерных впадин на юге Западной Сибири (оз. Малиновое и др.).

Рассмотренная типизация отражает в основном геолого-гидрогеологические особенности месторождений, определяющие, в свою очередь, особенности методики их разведки и условия эксплуатации. Однако для комплексной переработки гидроминерального сырья важное значение имеют технологические свойства подземных вод, которые определяют наиболее целесообразные технологические схемы их переработки. Технологические свойства должны изучаться и типизироваться применительно к некоторым типовым технологическим способам переработки подземных вод. Поскольку технологические исследования не вышли из стадии лабораторных испытаний, типизация подземных промышленных вод по технологическим свойствам преждевременна и является одной из задач будущего изучения гидроминерального сырья.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ УЧАСТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ВОДОЗАБОРЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Месторождения подземных промышленных вод в принятом понимании могут охватывать территорию почти всего или части (иногда сравнительно небольшой) гидрогеологического района. Вместе с тем возможность и целесообразность эксплуатации подземных промышленных вод, как отмечалось выше, определяются не только содержанием в них полезных компонентов, но также рядом других факторов: глубиной залегания промышленной водоносной зоны, гидрогеологическими параметрами пород, общими запасами промышленных вод и, следовательно, уровнем производства полезной продукции, социально-экономическими условиями строительства промышленного предприятия и т. д. Рентабельные добыча и переработка подземных вод могут осуществляться на отдельных участках месторождений, выбор которых производится с учетом геолого-структурных и гидрогеологических условий на основе гидродинамических и технико-экономических расчетов.

Участки месторождений, на которых по совокупности выявленных гидрогеологических и геолого-экономических показателей целесообразны эксплуатация и использование подземных промышленных вод для извлечения полезной продукции, названы эксплуатационными участками месторождений. Наряду с этим в районах, где бурение и специальные гидрогеологические исследования не проводились, но по общим соображениям и экстраполяции имеющихся данных возможна экономически эффективная эксплуатация подземных промышленных вод, выделяются перспективные участки для проведения геологоразведочных работ.

При выделении эксплуатационных и перспективных участков возможны два крайних случая. В условиях спокойного, регионально выдержанного распространения водоносных пород водозаборы подземных промышленных вод располагают с учетом общих гидрогеологических условии и их возможного взаимодействия в расчете на максимальную производительность. Разведочные скважины в этом случае размещают применительно к схеме будущего водозабора с целью равномерного освещения геологического строения и гидрогеологических условий участка. Дальнейшая оценка эксплуатационных запасов подземных промышленных вод по результатам гидрогеологических исследований может осуществляться с использованием средневзвешенных по площади участка расчетных гидрогеологических параметров. Подобные условия характерны для древних платформенных областей РФ -- Русской и Сибирской платформ, а также для Западно-Сибирской эпипалеозойской плиты.

В пределах альпийской зоны складчатости, а также в ряде районов Скифской и Туранской плит эксплуатационные и перспективные участки располагаются в пределах резко выраженных антиклинальных структур, обычно разбитых серией продольных и поперечных тектонических нарушений. В пределах отдельных тектонических блоков одноименные водоносные горизонты и комплексы могут не иметь заметной гидравлической связи друг с другом, т. е. тектонические нарушения могут быть гидравлическими экранами или естественными путями, связывающими подземные воды разных водоносных комплексов. В пределах разных блоков в этих условиях горизонты промышленных вод будут проявлять себя по-разному в отношении дебитов скважин, пластовых давлений (пьезометрических напоров), режима в естественных условиях и при последующей эксплуатации. Различные свойства одних и тех же горизонтов могут быть обусловлены не только наличием тектонических нарушений (т. е. граничными условиями), но и резкой сменой фильтрационных свойств пород, разной степенью насыщенности подземных вод растворимыми газами, наличием газовой шапки и т. д. В таких сложных условиях сумму гидрогеологических показателей, полученных для отдельных частей разведуемой площади, нельзя распространить на весь перспективный участок; для каждой обособленной части участка в этом случае требуется проведение полного комплекса исследований.

Схематизация условий разработки месторождений при подсчете эксплуатационных запасов подземных промышленных вод заключается в том, что скважины расчетного водозабора должны располагаться в виде удобных для выполнения гидродинамических расчетов правильных геометрических систем. Например, в виде одного или нескольких параллельных рядов (в частном случае -- прямоугольная сетка) скважин; двух линейных рядов скважин, образующих между собой некоторый угол (в частном случае -- прямой); одной кольцевой батареи скважин или нескольких кольце: вых батарей; равномерной треугольной сети скважин, которая может быть приведена к системе кольцевых концентрических батарей, и т. д.

Однако размещение эксплуатационных скважин на месторождениях промышленных подземных вод обычно соответствует схемам любого геометрически неправильного их расположения. Это определяется изменением параметров водоносных отложений (мощность, коэффициент фильтрации, водопроводимость и пьезопроводность), амплитудой изменения этих параметров на площади эксплуатационного участка и месторождения в целом. Размеры эксплуатационного участка (и, следовательно, площади проектного водозабора) определяются по геолого-тектоническому строению и гидрогеологическим условиям. При сравнительно однородных строении и фильтрационных свойствах водоносных отложений и их спокойном залегании в пределах (и за пределами) эксплуатационного участка размеры площади водозабора зависят главным образом от параметров промышленной водоносной зоны, в свою очередь, определяющих дебит отдельных скважин (с учетом их взаимодействия).,, рациональную схему их расположения и число скважин. Показатели эксплуатации устанавливаются в этом случае путем последовательных вариантных гидродинамических расчетов, сопровождаемых геолого-экономическим анализом, который направлен на выбор наиболее экономически эффективной системы разработки, обеспечивающей добычу максимального количества промышленных вод при сохранении их себестоимости на уровне допустимой цены.

Если эксплуатационный участок расположен в пределах антиклинальной структуры с крутопадающими крыльями, то площадь эксплуатационного участка дополнительно определяется допустимой по экономическим соображениям глубиной бурения скважин. Именно такими соображениями ограничиваются размеры водозаборов промышленных вод, располагаемых в пределах брахиантиклиналь-ных структур в западной части Туркменской и в Азербайджанской ССР.