CC BY
55
© Е.А. Котова, 2012
УДК 622.691 Е.А. Котова
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАХОРОНЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО РАССОЛА ПРИ СОЗДАНИИ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА В КАМЕННОЙ СОЛИ
Приведено краткое описание водоносных горизонтов, перспективных для захоронения строительного рассола при строительстве подземных хранилищ газа в солях на территории Подмосковного соленосного бассейна.
Ключевые слова: газ, стратиграфическая схема, минерализация вод, скважина.
Подземные хранилища газа (ПХГ) предназначены для обеспечения надежной работы Единой системы газоснабжения, в задачи которой входит доставка газа из мест добычи собственным потребителям и поставки газа на экспорт.
ПХГ подразделяются на два вида: хранилища в пористых структурах и хранилища в каменной соли. ПХГ, созданные в пористых пластах, предназначены, главным образом, для регулирования сезонной неравномерности поставок газа, ПХГ в солях — для снятия пиковых нагрузок при поставках газа в периоды сильных похолоданий.
Преимущество ПХГ в солях состоит в том, что они обладают возможностью работы в «рывковом» режиме с максимальным отбором активного газа из подземных резервуаров в зависимости от пропускных способностей отводящих трубопроводов, незначительным (до 20 %) объемом буферного газа и поэтапным вводом в работу последовательно создаваемых резервуаров, работающих независимо один от другого.
ПХГ в толщах каменной соли создаются методом ее растворения через скважины. При создании ПХГ данного вида важнейшими являются проблемы обеспечения процесса строи-
тельства резервуаров технической водой для растворения соли и утилизации получаемого при этом строительного рассола. Потребность в технической воде и объемы извлекаемого на поверхность рассола, на прямую зависят от суммарного геометрического объема создаваемого хранилища, и могут достигать десятков миллионов м . В практике подземного хранения в солях техническое водоснабжение, как правило, осуществляется из подземных водоносных горизонтов, а удаление рассола с площадки строительства — посредством его захоронения в глубоко залегающие пласты-коллекторы.
Наличие большого количества со-леносных формаций на территории РФ открывает широкие возможности для строительства ПХГ. В Центральном регионе РФ в пределах Московской, Тверской, Калужской, Тульской и Смоленской областей располагается Подмосковный соленосный бассейн (ПСБ). Он представлен со-леносной толщей морсовского горизонта эйфельского яруса среднего девона (рис. 1).
Галогенная формация морсовско-го горизонта отличается региональной выдержанностью, прежде всего в литологическом отношении и состоит в основном из галита. Соленосная
Рис. 1. Подмосковный сопеносный бассейн (ПСБ). Схема распространения сопе-носного плата морсовского горизонта (по материалам Зепьтиной Е.П., Розова Б.Н., 1973)
толща имеет довольно широкое распространение от Москвы до Тулы в меридиональном направлении и от Боровска до Зарайска в широтном.
По поверхности соленосная толща ПСБ представляет собой моноклиналь, плавно погружающуюся в северо-восточном направлении. Глубина залегания кровли соли колеблется от 676,4 (Дорогобуж) до 1110,15 м (Зарайск), но чаще в пределах 850—950 м. Подошва соляного пласта имеет постепенное падение в сторону центра Московской синеклизы — 1,8— 2,0 м на 1 км.
Одним из важнейших факторов, определяющих возможность создания хранилища газа в соли является ее мощность. Зона максимальных мощ-
ностей соли ПСБ имеет вытянутую форму в направлении близком к меридиональному. Соленосная залежь ПСБ пластовая, без утолщений и вздутий. Наибольшая мощность соле-носного пласта вскрыта Воробьев-ской скважиной — 59 м, а минимальная — Зубовской и Боровской, соответственно 8,5 м и 5,0 м. К периферии пласта мощность равномерно уменьшается (рис. 2).
В областях максимальных мощностей соленая толща имеет оптимальную для строительства резервуаров глубину залегания и достаточную мощность. Она пригодна для строительства ПХГ, так как отвечает требованиям к инженерно-геологическим условиям площадок строительства та-
-700 _
] «мл*, мм«
С. "1 <'/нч)ций карбон
| С | V 1 Ш1Л'йгК'Ш Н/ПГ | трнеигкий н/рс
|гг,,: г 1 < к)цтшо-ты'н-
| ¿„¡мыми | г—-1 §втч«жетт
\ ■ > гфиЛ'ПЦI
чт~1'Ч мммОш,трилннн
I г 1 ,ми I I гТТТП ши,>)\
II п_» скип ¿ыри ¡01114 I 1 ■ I ,>//>Л
I " п-ко глжглкгг I и I - ори VI"Г»
п^л шцщвяг»* г^п^а [
Рис. 2. Геологический профиль восточной части ПСБ
1 № ыОитгЩи
1 СУрУЙ
" I_РК-ЛЯ I щмтерилчыфый
■Д> КчШМюв 1040
ких сооружений в соответствии со СНиП 34-02-99.
В пределах ПСБ можно выделить ряд коллекторов, перспективных для захоронения строительного рассола: вильчанско-горбашевский горизонт волынской серии, гдовский и котлин-ский горизонты валдайской серии венда, ряжский горизонт нижнего, старооскольский горизонт среднего и щигровский горизонт верхнего девона. Стратиграфическое деление и названия горизонтов девонской системы, приведенные в настоящей работе, — традиционные для изучаемого региона, и даны в соответствии со стратиграфической схемой центральных районов Русской платформы 1962—1976 гг. В табл. 1 приведены результаты испытаний вышеперечисленных водоносных горизон-
тов. Следует отметить, что рекомендуемые в данной работе в качестве пластов-коллекторов для захоронения строительного рассола водоносные горизонты требуют специального изучения при разведочных работах для установления фактических значений их физических параметров в пределах планируемых для строительства ПХГ площадок.
Вильчанско-горбашевский водоносный горизонт распространен в западной части бассейна, в Смоленской и Тверской областях, где залегает на кристаллическом фундаменте, и отсутствует восточнее Александрин-ской и Вяземской скважин. Коллекторы связаны с песчаниками разно-зернистыми, с гравелитами, глинистыми, как рыхлыми, так и крепкими, местами переходящими в глинистые
Таблица 1
Подмосковный соленосный бассейн. Результаты испытаний водоносных горизонтов в скважинах
Скв. Интер-лы Воз- Литологиче- Абс. Депрес- Дебит Про- Коэффициент Мине- Химический состав
испыта- раст ский отмет- сия, ат волы, дук- Водопро- Гидро- рализа- (формула Курлова)
ний, м пород состав ка стат. уров. м м:1/сут тив-ность м3 сут.ат водимо- сти, м2/сут провод-ности, д-см/спз ция, г/л
Александ- 625-680 03с§ пески 140,83 2,92 42,34 14,49 2,21 256 7,4 С160 БОдЗБ
ринская №86 Са9
722-737 0331 песчаники, пески 139,13 3,85 35,6 9,25 1,43 165 15 С1665ол32 Иа76Са16Мд8
1318- Аг-\А/1с гнейсы, 91,7 34,46 131,7 0,395 - - 267 С199
1332 песчаники Иа90
Алексин- 620-840 02тз- пески, 135,4 1,78 580 325,8 63,7 7370 32,2 С18650Д14
ская 03§с известняки Иа75Са15Мд9
917-963 01Гд пески песчаники 92,8 1,88 86 46,81 6,5 752 112 С195 Иа92
Бобриков- 898-942 01Гд 137,25 1,9 83 43,7 - 2.4 С18450Л6
ская 0.85 41 48,2 - Иа70Са17Мд12
0,651 31 47,7 19,6
15 60 52,17
Велегож- 653-800 пески 122,8 4,51 620 137,5 - - 49,4 С194
ская 03§с песчаники Иа88Са20
969-998 01Гд пески 73,6 3,39 220 64,9 - - 140 С196 (Иа+К)93
Воробьев- 660-675 03§с пески 135,6 2,48 1000 403,2 24,1 С182 БОЛ 7
ская Иа74 Са15
740-760 пески, песчаники 128,1 2,75 1110 403,6 37,0 С190 Иа72 Са17
1002- 01Гд пески 1,29 390 302,3 143,8 С195
1010 Иа93
1200- песчаники 85,8 2,42 42 17,36 151,2 С199
1203 Иа80
600-640 03§с пески алевролиты 103,6 16,4 23,5 1,43 0,02 2,3 39 С156 50д37 №86 Са10Мд4
937-952 01Гд песчаники 87,52 24,9 59,1 2,37 0,056 6,5 224,3 С1 9750дЗ Иа 92Мд4Са4
Домнинс- 832-845 пески 131,5
кая песчаники
1049- 01Гд пески 74,5
1078 песчаники
Дорого- 511-522 пески 150,52
бужская
798-803 Ш песчаники 75,92
Нелидовс- 451-633 02з1- пески, 35,37
кая 03§с песчаники
791- АИ- песчаники 51,7
1335 01Гд гнейсы
Обидимс- 590-640 03§с- пески 144,65
кая
898-918 01Гд пески 107,7
Обнинская 1060- 01Гд пески 75,8
№815 1078
Осетровс- 632-710 03§с пески, 138
кая песчаники
964- Уда- пески, 116,35
1141 01Гд песчаники
Пахомовс- 867-910 02з1 пески 119
кая №1
Пахомовс- 872-912 119,6
кая №2
Пахомовс- 1091- 01Гд песчаники 69,2
кая №905 1109
метод экспресс-налива 69,2
Пахомовс- 1102- 01Гд песчаники 75
кая №907 1126
метод экспресс-налива 74,08
Петелинс- 700-710 02з1 пески 146,2
кая
827-959 0Г2гд+ известняки -742,0
ГПГ ДОЛОМИТЫ
1,03 86 83,5 12,6 1458 49,6 С195
№66Са22
0,14 91 650 97,5 11280 152,8 С196
№93
1,17 58,32 49,84 7,4 856 1,4 50л49С131НССЦ19
№65 Са23 Мд12
16,4 14,68 0,9 1,3 150 260,5 С1 99
Иа 94
52 1,15 SO4.50C125HCOc.25
№66 Са17 Мд17
1,52 43 28,3 3,9 451 165 С1 98
№91
2,39 1106 462,8 10,8 С17550л23
(№+К)84Са11
2,84 176 61,86 99,6 С196
№84Са12
0,36 47 130,9 10 1157 164,7 С196
№92
1,98 175 88,39 20,8 С197
№72Са18Мд10
5,05 130 25,74 137,1 С199
№74Са17
0,93 294 316,1 определение 56,4 С196
1,33 464 348,8 приемистости №78Са20
5,99 997 166,4 путем налива
метод гидропрослушивания ( Ос(=250 м ,сут)
0,82 30 36,58 6 694 163,3 С196
№96
16,08 0,2 0,012
0,191 181 942,7 36,1 4177 168,1 С196
№96
2,69 231 86 31,5 3644
2,13 48 22,54 18,4 С18550Л4
№70Са14
74,2 приток воды не получен
Скв. Интер-лы Воз- Литологиче- Абс. Депрес-
испыта- раст ский отмет- сия, ат
ний, м пород состав ка стат. уров. м
Сафоновс- 466-490 03§с пески 123,5 4,37
кая 570-592 пески 149,6 1,555
Серпухов- 1010-1020 836-840 Уф песчаники пески 66,9 108,5 7,48 4,1
ская Смоленская №2 1073-1080 264-301 718-742 01Гд 03§с Уда песчаники пески песчаники пески песчаники 61,5 162,88 119,73 12,43 6,48
814-840 \7vlc-gb песчаники 96,93 11,18
Торопец- 410-420 03§с пески 125,14 3,58
кая 559-569 02з1 пески 126,17 0,06
698-705 01Гд песчаники 86,34 0,595
871-885 Ш песчаники 77,59 10,1
Тульская 1091-1111 1121-1277 661-772 Ш \7vlc-gd 02з1 песчаники песчаники песчаники Пески 70,39 71,35 134,5 0,67
Продолжение табл. 1
Дебит Про- Коэффициент Мине- Химический состав
воды, дук- Водопро- Гидро- рализа- (формула Курлова)
м:1/сут тив- водимо- провод- ция,
ность сти, ности, г/л
м3 м2/сут д-см/спз
сут.ат
32 7,32 1,04 120 1,33 БОЛ45С130НС0323
№76Са12
378 243,1 36,4 4,211 1,79 30л43С142НССЦ15
№76 Са16
28 3,74 0,52 60 196,2 С1 98
№89 Саб
121 29,5 4,42 511 68,8 С196
№74Са18
95 173,3 С197
№91
12,0 0,97 15 2,0 С1795<ЭЛ2НССЦ9
№85Са9Мд6
1257,6 194,1 34,59 97,0 С1 96
№84 Са9Мд7
273,6 24,47 129 С198
№83Са10Мд7
33,7 9,41 2,25 С159 ЮД26НССЦ5
№76 Са15Мд9
56,6 943,2 7,91 С158 5<ЭЛ38НССЦ4
№62 Са27Мд11
10,37 17,43 68,5 С19550Д5
N378 Сэ14Мд8
3,88 0,38 54 С19550д5
№79Са14Мд7
54,4 - 156,3 СЬ98,550д1<4
№80Са12Мд8
17,28 - 106,5 С1995041
№81 Са12Мд7
285 425,3 26,8 С188
(№+К)75Са14
884-987 01-2 гд+шг пески песчаники известняки мергели 76,9 0,94
Тульская 1013- 01Гд песчаники 82,43 5,64
№1 1020 3,22
1025-
1041
Туль- 528-539 03§с пески 147,08 1,85
ская№2 546-594 песчаники
610-628 пески 143,68 3,96
658-679 песчаники 2,32
690-705
Туль- 530-537 03§с пески 145,61 2,04
ская№3 556-567 песчаники 2,85
570-603
656-677 пески 141,37 3,64
680-688 песчаники 1,41
697-713
Туль- 530-536 03§с пески 144,97 4,46
ская№4 549-557 песчаники 1,66
566-601
609-631 пески 143,02 4,33
653-692 песчаники 1,21
698-710
Туль- 577-589 03 §с пески 145,84 1,71
ская№5 песчаники
660-675 пески 141,12 5,14
680-704 песчаники 1,14
Туль- 608-628 03 §с пески 145,51 1,91
ская№6 песчаники
684-689 пески 142,7
703-720 песчаники
726-741
Туль- 590-611 03§с пески 146,32 0,302
ская]^»? песчаники 0,80 1,20 2,42
7 7,3 159,6 С198
(Na+K)95
785,0 139,5 4922 141 C196Sod4
750,0 234,8 Na92Ca8
520 281,1 63,1 7283 6,56 SOd54C140HC036
Na84CalOMg6
575 145,2 36,3 4187 17,92 C176SOd22
434 187,1 31,8 3648 18,35 Na78Cal4Mg8
720 317,2 53 6114 7,0 SOd56C144
574 310,3 55 6300 Na82CalOMg8
720 197,8 45,2 5167 19,6 C182SOdl8
619 439,0 44,9 5136 Na7 6Ca 14Mg 10
738 165,5 66,5 7682 7,18 S0d56CL38HC036
592 356,6 64,6 7456 Na86Ca8Mg6
676 156,1 36,8 4216 18,3 C180s0d20
600 495,1 35,6 4079 18,98 Na78Cal4Mg8
433 253,2 66,3 7000 6,6 C156S0d42HC032
Na84CalOMg6
783 152,7 38 4338 21,08- C184SOdl6
743 651,7 21,9 Na78Cal6Mg6
290 151,8 6,52 C156SOd40HC033
Na84CalOMg6
3,71 19,64 C182SOdl8
Na78Cal4Mg8
142 770,2 C156SOd42
414 517,5 Na84CalOMg6
562 468,3 91,8 10601 6,40
653 270,2 104 12037
Окончание табл. 1
Скв. Интер-лы испытаний, м Возраст пород Литологиче-ский состав Абс. отметка стат. уров. м Депрессия, ат Дебит ВОДЫ, м:1/сут Про-дук-тив-ность м3 сут.ат Коэффициент Минерализация, г/л Химический состав (формула Курлова)
Водопро-водимо- сти, м2/сут Гидро-провод-ности, д-см/спз
Тульская!^ 680-686 690-700 710-722 пески песчаники 143,28 2,52 690 273,8 64,2 7334 19,22 С18250Л6 (Иа+К)76Са16Мд8
Ярцевская 417-440 03§с пески 153,95 2,96 21,84 7,37 1,12 130 0,8 50Д39 НССЦ37 С124 Иа 63Са119 Мд17
539-550 0231 пески 151,8 3,58 22 6,18 0,91 105 1,5 С170 БОД24 НССЦ6 №84 Са8 Мд8
813-825 УдсШ песчаники 84,7 0,5 25,4 50,9 7,54 872 232 С1 98 БОЛ,5 Иа 94 СаЗ МдЗ
935-948 Уда песчаники 80,5 0,55 22,5 41 61,5 7115 170 С1 97,550л2 НССЦ0.5 Иа90 Са8Мд2
Ясногорс-кая 760-860 03Б1:-§С пески 134,2 0,12 46 1216 29,8 С18750Л2 (Иа+К)74Са17
1068-1084 01Гд пески 127,9 16,65 18 1,08 62 С195 (Иа+к)91
пески в сочетании с прослоями глин, аргиллитов и алевролитов. Мощность песчаной толщи в Вяземской и Сафоновской скважинах 16—17 м. К западу она увеличивается. В Нелидовской скважине — 31 м, в Ярцевской — 40 м. Глубины залегания кровли в Вяземской — 1236 м, в Сафоновской 1082 м, в Нелидовской — 1250 м в Алексан-дринской — 1318 м.
Горизонт перекрывается слабопроницаемыми отложениями свислоч-ской свиты волынской серии, мощностью порядка 31—67 м (Вяземская скважина), представленной глинами, аргиллитами, алевролитами с туфо-генным материалом, с невыдержанными маломощными прослоями песчаников. Подстилается горизонт вероятно пластами одновозрастных слабопроницаемых глин и алевролитов и, возможно, слабопроницаемыми образованиями коры выветривания фундамента.
Статический уровень рассматриваемого водоносного горизонта установлен на абсолютных отметках 88— 92 м. Гидродинамические параметры, полученные при испытании водоносного горизонта скважин Александ-ринской, Сафоновской, Ярцевской невысокие. Дебит достигал 13,7—
3 '
28,8 м /сут, продуктивность, установленная в Александринской скв. 0,395 м3/сут. ат. Однако, в скв. 2 Смоленская, ближайшей к юго-западной окраине бассейна, за его контуром в интервале испытания 814840 м получен дебит 273,6 м3/сут, продуктивность 24,47 м3/сут ат. Западнее, в Оршанской впадине на одноименной площади при испытании гомоновских (горбашевских) песчаников коэффициент продуктивности скважин достигал 234 м3/сут ат при гидропроводности пласта 3900— 6550 д см/спз и проницаемости 0,8— 3 Д. Минерализация вод соответству-
ет зоне застойного режима (139—268 г/л), воды хлоридно-кальциевого типа (по В.А. Сулину).
Этот горизонт может быть рекомендован для захоронения строительного рассола в Смоленской области.
Гдовский горизонт развит шире вильчанско-горбашевского и связан с песчаниками в основании валдайской серии. Восточнее — юго-восточнее Серпуховской скважины эти пласты отсутствуют. Песчаники светло-серые разнозернистые от мелко до крупнозернистых, кварцевые и кварцево-полевошпатовые, слюдистые, разной степени крепкие, пористые, переходящие в глинистые пески. Мощность гдовского базального слоя на востоке от 2 м (Серпуховская скв.) до 13 м на западе (Ярцевская скв.). В Вяземской скважине мощность равна 8,5 м, в Александринской — 10 м. Горизонт подстилается глинами и аргиллитами свислочской свиты, и вероятно, плотными породами фундамента, перекрывается — одновозрастной толщей глин и аргиллитов, мощностью до 100 м. Глубины залегания кровли песчаного пласта-коллектора увеличиваются в восточном и северо-восточном направлении. В Ярцевской скважине она достигает 935 м, в Вяземской — 1160,5 м, Воробьевской — 1202 м, Александринской — 1243,5 м, Серпуховской — 1298 м, Зубцовской — 1410 м (Тверская область).
Абсолютные отметки статического уровня для гдовского водоносного горизонта от Ярцевской до Воробь-евской скважин 80,5—85,6 м. Значения гидродинамических параметров гдовского водоносного горизонта колеблются в широких пределах. При испытаниях скважин дебиты изменялись для различных скважин от 22,5 м3/сут (Ярцевская скв.) до 1258 м3/сут (Смоленская скв.№2) при депрессиях от 0,55 ат до 7,48 ат. Про-
дуктивность скважин колебалась от 3,74 м3/сут ат (Сафоновская скв.) до 194 м3/сут (Смоленская скв.№2). Во-допроводимость гдовского пласта в Сафоновской скважине 0,52 м2/сут, гидропроводность 60 дсм/спз, в Смоленской скв. 2 гидропроводность 3459 дсм/спз, а в Ярцевской скважине водопроводимость 61,5 м2/сут, а гидропроводность 7115 дсм/спз, проницаемость образцов керна в Воробьевской скв. 6,621 Д. Воды относятся к зоне застойного режима, хлоридно-кальциевого (по В.А. Су-лину) типа, имеют минерализацию 97-280 г/л, в зависимости от глубины вскрытия пласта.
Для участков ПСБ Московской и Смоленской областей этот горизонт может рассматриваться как объект для захоронения строительного рассола.
Котлинский горизонт имеет ограниченное распространение в западной части ПСБ — примерно до меридиана Боровской скважины. Связан он с базальными песчаниками преимущественно глинисто-алевроли-товой котлинской толщи (свыше 100м). Песчаники светло-серые мелко и тонкозернистые полевошпатово-кварцевые, глинистые, пористые, разной степени крепости. Местами они контактируют с песчаниками в верхах гдовской глинистой толщи (Ярцевская скв.), являющейся для него нижним водоупором. Максимальная мощность водоносного горизонта в Ярцевской скважине — 24 м, в Дорогобужской и Боровской — 5-6 м. Глубины залегания пласта-коллектора увеличиваются в пределах ПСБ в северо-восточном направлении. В Ярцевской скважине они равны 800 м, в Сафоновской — 852 м, Воробьев-ской — 1030 м, Торопецкой (за северо-западной переклиналью соляной линзы) — 1080 м, Боровской — 1175 м, в Зубцовской примерно 1180 м.
Абсолютные отметки статического уровня изменяются от Ярцевской скважины к Торопецкой от 84,7 м до 70,4 м. Котлинские базальные водоносные песчаники испытаны в Ярцевской, Сафоновской, Дорогобужской и Торопецкой скважинах. В Дорогобужской скважине (798—803 м) продуктивность при дебите 14,65 м3/сут и депрессии 16,4 ат составила 0,9 м3/сут ат, а в Ярцевской (813—825 м) при дебите 25,4 м3/сут и депрессии 0,55 ат продуктивность достигла 50,9 м /сут ат. Максимальный дебит (54,4 м3/сут) получен в Торопецкой скважине (1091—1111 м). Установленные гидродинамические параметры: водо-проводимость 1,3 м2/сут и гидропро-водность 150 д см/спз в Дорогобужской скважине и соответственно 7,54 м2/сут и 872 д см/спз в Ярцевской Воды котлинского водоносного горизонта — рассолы с минерализацией 153—260 г/л хлоридно-кальциевого типа.
При создании ПХГ в солях для Смоленской области горизонт может быть перспективен для утилизации строительного рассола.
Ряжский горизонт в пределах ПСБ имеет повсеместное развитие. Кровля ряжского горизонта полого погружается на северо-восток в соответствии с бортом Московской синек-лизы. Глубина залегания горизонта составляет: на западе ПСБ — 709 м (Ярцевская скв.), на северо-западе — 775 м (Нелидовская скв.), на юго-востоке — 890-1050 м, на востоке — более 1135 м (Зарайская скв.). Вблизи Серпуховской скважины глубина залегания кровли ряжского горизонта составляет 1060 м, Обнинской — порядка 1040 м, Вяземской — 896 м.
Ряжский горизонт представлен чередованием глин, аргиллитов, алевролитов, песчаников, мергелей и брекчиевидных пород, общей мощно-
стью в пределах ПСБ от 20 (скв. Боровская) до 75 м (скв. Александрин-ская). Водовмещающими породами ряжского горизонта являются серо-цветные и пестроцветные пески и песчаники, для которых характерен кварцево-полевошпатовый состав и разнозернистость, а так же различная степень глинистости. На востоке ПСБ пласты и пачки песка и песчаника залегают среди глинисто-алевролитовых пород, на западе — среди карбонат-но-глинистых мергелей, доломитов и известняков.
Мощность ряжского водоносного горизонта изменяется от первых метров до 45 м. Максимальные мощности песчаных образований сосредоточены на северо-западе бассейна — свыше 30 м (Нелидовская скв.) и на северо-востоке — до 45 м (Зарайская скв.4). Минимальные значения фиксируются на юго-западе, где развит только ба-зальный слой (2-8 м) песчаников в Дорогобужской, Вяземской, Зубцов-ской и Боровской скважинах. Между последней и Обнинской на участке шириной порядка 20-30 км мощность увеличивается с запада на восток от 5 до 30 м. В Серпуховской скважине мощность — 34 м.
Ряжский водоносный горизонт перекрывается и подстилается слабопроницаемыми одновозрастными глинистыми и глинисто-карбонатными пачками. В региональном отношении горизонт подстилается слабопроницаемыми глинистыми образованиями котлинского горизонта, верхним водо-упором служат сульфатно-глинисто-карбонатные и галогенные образования морсовского возраста общей мощностью в пределах ПСБ — 30-133 м.
Абсолютные отметки статического уровня ряжского водоносного горизонта понижаются на северо-северо-восток в пределах ПСБ от 120 до 60 м на расстоянии примерно 160 км.
Испытания ряжского водоносного горизонта показали, что его гидродинамические параметры неоднородны. Высокие дебиты получены в центре бассейна в Воробьевской скв.
— 390 м3/сут, в Смоленской скв. 2
— за западной границей ПСБ — 1331 м3/сут. Минимальные — в Нелидовской скв. на северо-западе — 43 м3/сут. Депрессии изменялись от 0,14 до 24,9 ат, а продуктивность скважин достигалась в пределах от 28 до 943 м3/сут.ат. Самые высокие показатели гидропроводности 11280 д.см/спз и водопроводимости 97,5 м2/сут известны в ряжских коллекторах в Домнинской скв. Высокие значения установлены также в Пахомов-ской скв. №907 — 4177 д.см/спз и 36,1 м2/сут, при проницаемости 1,74 Д; в Обнинской — 1157 д.см/спз, 0,10 м /сут. В связи с тем, что ряжский водоносный горизонт приурочен к зоне застойного режима, общая минерализация воды достаточно высокая, она изменятся от 100 до 173 г/л в зависимости от глубины залегания. Химический состав хлоридный натриевый. Тип воды по Сулину хлоридно-кальциевый. Аномально высокие значения минерализации получены в Вяземской скважине в западной части бассейна с глубины 937-952 м — 225 г/л, а минимально низкие на глубинах 898942 м — в Бобриковской скважине на юго-востоке — 19,6 г/л.
В Серпуховском районе Московской области, в Малоярославском и Обнинском районах Калужской области ряжский горизонт представляет конкретный интерес для утилизации строительного рассола. В Вяземском районе Смоленской области для решения этого вопроса необходимы дополнительные исследования при разведке участков для создания ПХГ в солях.
©
_5_ НОМЕР сквемины;
43 - обц^я модность песчаным граслсче. и.
Рис. 3. Тульская площадь. Карта мощностей песчаных прослоев старооскольского горизонта
Щигровско-старооскольский водоносный комплекс. Щигров-ские и старооскольские отложения в пределах ПСБ развиты повсеместно и образуют общую мощную терриген-ную толщу, что позволяло считать, входящие в нее водоносные горизонты, единой гидродинамической системой. В пределах локальных участков водоносные горизонты староос-кольских и щигровских отложений разделены достаточно мощной слабопроницаемой толщей и не имеют гидравлической связи друг с другом. Горизонты опробовались в ранее пробуренных скважинах, как самостоятельно друг от друга, так и совместно.
Старооскольский горизонт в пределах ПСБ развит повсеместно.
Глубина залегания кровли горизонта в скв. Дорогобужской на западе — 447 м, а на востоке в Серпуховской скв. 800 м. К северо-востоку она увеличивается.
Стаооскольский горизонт представлен чередованием глин, алевритов, песков и песчаников, общей мощностью 60—120 м. Водоносный горизонт приурочен к светло-серым, хорошо и слабосцементи-рованным, мелкозернистым, кварцевым пескам и песчаникам. Мощность песчаных образований, чередующихся с глинисто-алевролитовыми пачками 35—80 м (рис. 3).
В верхах староосколь-ского горизонта, отделяющего его от щигровского и являющегося местным верхним водоупором на большей части ПСБ, исключая запад и северо-запад прослеживается глинисто-алевролитовая пачка мощностью от 1 до 25 м. В местах ее отсутствия ста-рооскольские воды сообщаются с щигровскими, составляя единый водоносный массив. Подстилается стра-рооскольский водоносный горизонт слабопроницаемыми мергелями и глинами черноярского горизонта мощностью до 57 м.
Абсолютные отметки статического уровня изменяются по мере погружения пород на северо-восток от 150,5 м (скв. Дорогобужская) до 102 м (скв.Зарайская) на расстоянии 300 км. В процессе испытания староос-кольского водоносного горизонта при различных депрессиях были получены дебиты в очень широких пре-
20 кгаогакнты. ч;
делах от 22 м3/сут (Ярцевская скв.) до 1110 м3/сут (Воробьевская скв.). Депрессии устанавливались в величинах от 0,67 ат (скв. Тульская) до 5,99 ат (скв. Пахомовская скв. 1) Продуктивности менялись по разным скважинам от 6,2 м3/сут ат (скв. Ярцевская) до 651,7 м3/сут ат (Тульская скв. 5). Самые высокие значения гидропроводности и водопроводи-мости старооскольского пласта установлены в Тульских скважинах — соответственно 3648—7334 д.см/спз и 31,8—64,2 м2/сут. Взаимосвязь с водами щигровского коллектора не наблюдалась [H.A. Эдиашвили и др.,2001]. Западнее самые высокие показатели установлены в Домнин-ской скв — 1458 д.см/спз и 12,6 м2/сут, в Серпуховской — 511 д.см/спз и 4,42 м2/сут., а на западной окраине бассейна — в скв. Сафоновской 4211 д.см/спз и 36,4 м2/сут , в скв. Дорогобужской 856 д.см/спз и 7,4 м2/сут. В остальных испытанных скважинах значения значительно ниже — 105—165 д.см/спз и 0,52 м2/сут. В Пахомовских скважинах 1 и 2 проницаемость староос-кольских песчаников определена в 1,59—1,6 Д. Водоносный горизонт старооскольских отложений относится к зоне затрудненного водообмена. Общая минерализация воды изменяется с глубиной залегания от 1,4 г/л в Дорогобужской скв. до 93,5 г/л в Коломенской скв. на востоке. На Тульской площади минерализация имеет значения 18,35—21,8 г/л. Тип воды по В.А. Сулину также изменяется с глубиной от сульфатно-натриевого до хлоридно-кальциевого.
При разведке участков для строительства ПХГ в солях в Московской и Смоленской областях можно рассчитывать на этот горизонт, как на основной объект захоронения строительного рассола.
Щигровский горизонта на территории ПСБ имеет повсеместное развитие. Горизонт в соответствии с поведением борта Московской синек-лизы моноклинально погружается на северо-восток. Глубины залегания кровли щигровского горизонта изменяются от 379 м (скв. Дорогобужская) до 720 м (скв.Боровская) на расстоянии 200 км на западе и от 522 (Тульская скв. 3) до 740 м (скв. Зарайская) на расстоянии 100 км на юго-востоке. В Обнинской скважине глубина 690700 м, в Серпуховской — 700 м, в Вяземской — 549 м.
Щигровский горизонт слагается песчано-алевритовыми и глинистыми породами, часто сменяющими друг друга по площади и по разрезу; общая мощность горизонта — 74—125 м. Водоносный горизонт щигровских отложений сложен песками и песчаниками светло-серыми, кварцевыми, тонко- и мелкозернистыми. Мощность этих отложений составляет 30—100 м (рис. 4).
Водоносный горизонт подстилается в основном на востоке и в центре бассейна слабопроницаемыми глини-сто-алевролитовыми породами. В местах отсутствия этих отложений водоносный горизонт гидравлически связан с нижележащим староосколь-ским водоносным горизонтом. Перекрываются щигровские отложения слабопроницаемыми глинистыми мергелями саргаевского горизонта.
Абсолютная отметка статического уровня вод щигровского горизонта в пределах ПСБ уменьшается на северо-восток от 150 до 130 м на расстоянии 90—100 км. При испытаниях щигровского водоносного горизонта на западе бассейна в скважинах были получены дебиты порядка от 21,84 м3/сут (скв. Ярцевская) до 42,34 м3/сут (скв. Александринская) при депрессиях 2,92—4,37 ат, продук-
номер снва>нины:
обшэр мощность песчаной гроспоее. м
20 юспэхкш. м
Рис. 4. Тульская площадь. Карта мощностей пес■ чаных прослоев щигровского горизонта
тивность скважин на западе ,3
7,32—
14,49 м3/сут ат. В центральной и восточной частях ПСБ показатели выше. При разных режимах откачки получены дебиты от 142 м3/сут. до 1006 м3/сут при депрессиях от 0,3 до 4,46 ат, при этом продуктивность составляет от 88 м3/сут.ат (скв. Осет-ровская) до 517,5 м3/сут.ат (Тульская скв. 7). В западной части бассейна гидропроводность песчаных пластов-коллекторов (скв. Сафоновская, Ярцевская, Александринская) достигала 120—256 д.см/спз, водопроводи-мость 1,04—2,214 м2/сут. В юго-восточной части на Тульской площади в скв. №№2—7 значения гидропро-водности щигровского пласта, ус-
тановленные в результате локальных гидродинамических исследований, от 6114 до 12037 дсм/спз, а водопроводимости — 53104 м2/сут. По результатам площадных исследований значения гидропровод-ности установлены в пределах 9354—10942 д.см/спз, а водопроводимости 89,07— 94,6 м2/сут. Гидравлическая взаимосвязь староос-кольского пласта-коллектора с щигровским не установлена. Общая минерализация воды изменяется в соответствии с глубиной залегания от 0,8 г/л на западе в Ярцевской скважине до 24,1 г/л в скв. Воробь-евской на расстоянии 220 км. Химический состав воды преимущественно суль-фатно-хлоридный натриевый или хлоридно-суль-фатный натриевый. Тип воды по В.А. Супину сульфатно-натриевый и хло-ридно-магниевый. На Туль-площади минерализация 6,6—
скои 7,2 г/л.
ЩигровскиИ водоносныИ горизонт по гидрогеологическим показателям (без подсчета запасов) рекомендован здесь для технического водоснабжения, при строительстве ПХГ в солях [H.A. Эдиашвили и др., 2001]. Для Московской и СмоленскоИ областеИ по всем показателям он может быть рекомендован также и для захоронения строительного рассола при наличии других источников водоснабжения.
При выборе объекта захоронения строительного рассола, получаемого в процессе сооружения ПХГ необходимо учитывать требования предъявляемые СНиП 34-02-99. Исходя из
них, сброс строительного рассола допускается в глубокие водоносные горизонты, надежно изолированные во-доупорами от водоносных пластов с пресными и другими ценными водами, и содержащие непригодные для использования подземные воды, а также в водоносные горизонты с промышленными и лечебными водами, химический состав которых аналогичен составу закачиваемого рассола. Глубина залегания поглощающего горизонта не должна превышать 3000 м. Параметры проводимости водоносного горизонта (кЬ) должны быть, как правило, не менее 10-11 м.м2 (10 м. дарси).
Таким образом, все вышеописанные горизонты по своим условиям залегания, литологии, гидрохимическим, фильтрационным и емкостным параметрам потенциально пригодны для использования в качестве пластов-
коллекторов при захоронении рассола. При этом пласты-коллекторы вильчан-ско-горбашевского, гдовского, котлин-ского, ряжского, старооскольского, щигровского горизонтов (при наличии других источников водоснабжения) перспективны для захоронения строительного рассола при строительстве ПХГ в солях в Смоленской области. В пределах Московской области представляют интерес для сброса строительного рассола пласты-коллекторы гдовского горизонта, ряжского горизонта (в Серпуховском районе), старо-оскольского и щигровского горизонтов (при наличии других источников водоснабжения). В Малоярославском и Обнинском районах Калужской области перспективен для захоронения строительного рассола ряжский горизонт. В Тульской области наиболее перспективен для данных целей старооскольский водоносный горизонт.
1. Бутковский Ю.М., Сохранений В.Б., Эдиашвили H.A. Геологические условия создания подземных хранилищ газа в каменной соли Подмосковного соленосного бассейна. — М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2003.
2. Геология СССР. Т. 4. Гл. ред. И.М. Малышев. — М., Л.: Госгеолиздат, 1939.
3. Гидрогеология СССР. — Т. 1. — М.: Недра, 1966.
4. Гидрогеология СССР. — Т. 4. — М.: Недра, 1972.
5. Подземные воды СССР. Обзор подземных вод Тульской области. — Т. 2. Буровые на воду скважины. — М., 1970.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
6. Подземные воды СССР. Обзор подземных вод Тульской области. — Т. 1. — Гидрогеологический очерк. — М., 1970.
7. Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки. СНиП 34-02-99.
— М.: Госстрой России, 1999.
8. Смирнов В.И., Казарян В.А., Крылов Ä.A. Перспективы строительства подземных хранилищ газа в соляных формациях Подмосковья/Горный журнал. — М., 1999. — № 11.
9. Эдиашвили H.A., Бондаренко Н.В. Перспективы использования терригенных горизонтов девона для сброса строительного рассола при создании Тульского ПХГ в каменной соли.
— М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2002. ИШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Котова Елена Анатольевна — «Подземгазпром», e-mail: [email protected].
^___
