CC BY
2
УДК 556.32 (470)
О ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СВЯЗИ И МЕЖПЛАСТОВЫХ ПЕРЕТОКАХ ЧЕРЕЗ ФЛЮИДОУПОРЫ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ
НА ЮЖНОМ УРАЛЕ
Ю.М. Нестеренко, М.Ю. Нестеренко, Н.В. Соломатин
Исследован процесс перемещения воды и флюидов по вертикали через флюидо-упоры водоносных горизонтов на юго-востоке Восточно-Европейской платформы на глубину до шести километров. Выявлена гидравлическая связь между водоносными горизонтами через отложения галогенов мощностью до километра. График давлений в водоносных горизонтах в зависимости от глубины в естественном состоянии является линейным и определяется нормальным гидростатическим давлением. Техногенные изменения в подземных водах приводят к отклонениям точек давлений от линейного графика на глубинах, где произошло техногенное воздействие. Статические уровни подземных вод в естественном состоянии определяются уровнем дренирующей их реки, превышая его на несколько метров, и имеют близкие приведенные статические уровни. На примере месторождений углеводородного сырья Бузулукской впадины разработана и апробирована методика выявления направления и скорости движения подземных вод через низкопроницаемые породы флюидоупоров глубокозалегающих горизонтов. Выявлено, что в ненарушенных добычей нефти и газа условиях скорость движения подземных вод через флюидоупоры составляет 0,25...2,4 мм/год, в измененных добычей условиях -5... 7 мм/год.
Ключевые слова: водоносный горизонт, гидравлическая связь водоносных горизонтов, переток воды и флюидов через водоупоры, Южный Урал.
Введение
Подземные воды в разнообразии природы имеют территориальные особенности в строении и развитии, процессах, происходящих в них в естественных и антропогенно измененных условиях [1-9]. Интенсификация антропогенного воздействия на подземные воды нарушает естественную гидродинамику, изменяет градиенты пластовых давлений. В связи с этим необходимы дополнительные исследования процесса перемещения воды и флюидов по вертикали через флюидоупоры покрышек и подошвы водоносных горизонтов.
В науке имеются два представления о движении глубоко залегающих подземных вод. По первому предположению, подземные воды движутся по проницаемым для воды горизонтам от более высоких точек к низким. Границы артезианских бассейнов или высокорасположенные территории являются областями питания подземных вод. Дренируются подземные воды в долинах рек, понижениях рельефа, образуя низинные озера и далее в морях и океанах, частично проникая более глубокие горизонты до нескольких километров [10, 11].
По второму предположению считается, что основной водообмен происходит по вертикали, а граничные зоны артезианских бассейнов не
оказывают на движение подземные воды глубоко залегающих горизонтов существенного влияния [12-16].
Всеволожский В.А. [16] утверждает, что в основном движение глубинных вод происходит по вертикали, а по горизонтали за счет разницы уровней напоров имеет локальный характер. Очевидно, что в природных гидравлических системах имеют место оба предположения о движении глубоко залегающих подземных вод.
Водонапорную систему для более полного понимания гидродинамики глубоких водоносных горизонтов целесообразно рассматривать как водонапорную систему, состоящую из зон питания, стока, перетоков через флюидопуры, разделяющие водоносные горизонты и продуктивные пласты месторождений, и областей разгрузки. В этой системе коэффициенты фильтрации пород и флюидоупоров определяют направления и скорости движения глубокозалегающих подземных вод.
Принятые в классической гидрогеологии модели движения глубоко залегающих подземных вод нередко оказываются не точными и даже ошибочными при сопоставлении с фактическими количественными данными о движении подземных вод, особенно с учетом их перетоков через водоупо-
Данное противоречие обусловлено тем, что коэффициенты фильтрации водоупоров на несколько порядков ниже, чем в водоносных горизонтах. Однако площадь водоупоров, через которую возникают межпластовые перетоки достаточно велика в сравнении с сечением водоносных горизонтов. В связи с этим важным становится задача качественной и количественной оценки возможных межпластовых перетоков и движение воды по вертикали с учетом градиентов напоров. Наличие вертикального движения воды существенно изменяет гидрогеодинамику глубоко залегающих горизонтов.
Результаты исследования и обсуждение
В Южном Предуралье, расположенном в юго-восточной части Восточно-Европейской платформы, проведены исследования отсутствия или наличия гидродинамической связи подземных вод и флюидов по вертикали через флюидоупоры с различными коэффициентами фильтрации [17]. В строении осадочного чехла Южного Предуралья участвуют верхнепротерозойские, палеозойские, мезозойские и кайнозойские породами, кристаллический фундамент представлен магматическими и метаморфическими архейскими породами. Породы фундамент представлены гранитогнейсами при вскрытой мощности от двух до пятнадцати метров. В протерозое мощностью до 100 м выделяются нижнерифейский и ивенд-ский комплексы, образованные песчаными породами с прослоями известняков и алевролитов. Палеозойское образование формируют несколько геологических систем. Его девонская система сложена множеством слоев с
различными фильтрационными свойствами песчаников, глинистых алевролитов, известняков, аргиллитов, доломитов и мергелей. Каменноугольная система представлена нижним и верхним отделами с множеством ярусов карбонатных пород со слоями плотных известняков, доломитов, алевролитов, песчаников, ангидритов. В пермской системе большое разнообразие состава глубоководных, мелководных и лагунных отложений песчаников, алевролитов, доломитов, ангидритов и глины. Важной особенностью пермской системы является залегание глубже 100-150 м в кунгурском ярусе мощных, до 1 км и более, отложений каменной соли и ангидритов с весьма малыми коэффициентами фильтрации и с возможным отсутствием движения воды через них. Мощные отложения солей разделяют водную систему верхней части земной коры Южного Предуралья на верхний над ними этаж интенсивного водообмена и нижний этаж весьма медленного водообмена. Мезозойские отложения, мощностью 120-130 м, выполнены переслаиванием алевралитов, глин, песчаников и конгломератов. Кайнозойская эратема, общей мощностью до 50 м, представлена в основном суглинкоми, супесями и песками.
В Южном Предуралье исследовалось наличие или отсутствие водообмена между верхним и нижним этажами подземных вод в районе Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения (ОНГКМ) и перетоки подземных вод через покрышки на месторождениях нефти в Бузулукской впадине. Их геологическое строение типично для юго-восточной части Восточно-Европейской платформы. Уровень отметок водоносных горизонтов верхнего этажа находится выше уровня дренирующих их водоприемников и повторяет, в основном, рельеф. В исследуемом регионе движение подземных вод происходит в долины основных рек (р. Урал, р. Самара, р. Сакмара) и их притоков. Под залежами ангидритов и каменной соли залегает нижний этаж подземных вод. Ряд гидрогеологов [16] говорит об отсутствии на месторождении гидравлической связи и водообмена между верхним и нижним этажами водоносных горизонтов через отложения галогенов.
О гидравлической связи и водообмене подземных вод верхнего и нижнего этажей через отложения солей в районе ОНГКМ
Наличие или отсутствие гидравлической связи и водобмена между водоносными горизонтами верхнего и нижнего этажей подземных вод через отложения солей нами исследовалось на ОНГКМ и прилегающих к нему территориях методом сравнения гидростатических давлений водоносных горизонтов, залегающих на разных глубинах, с учетом среднего объемного веса стоба воды водоносных горизонтов на месторождении и выше него и различных расстояниях от него, на территориях не подверженных техногенным нарушениям. Нами выполнены исследования следующих территорий.
1. Территория Оренбургского НГКМ вблизи р. Урал смеженным уровнем воды 73-80 м балтийской системы высот (б.с.).
2. В районе р. Самара в 50 км от Оренбургского НГКМ с меженным уровнем воды 130 м б.с. и р. Урал с меженным уровнем 102 м от уровня мирового океана.
3. В районах, удаленных от Оренбургского НГКМ на расстоянии от 50 до 100 км, вблизи р. Самара и р. Урал с меженным уровнем на отметках 120 и 130 м б.с. соответственно.
4. В районах, удаленных более 100 км от границы Оренбургского НГКМ, вблизи р. Самара и р. Урал при меженном уровне воды 136 м б.с. и 92 м б.с., соответственно.
Вычисления статистических уровней и их нормирование показали, что до разработки месторождения приведенные статические уровни водоносных горизонтов были в среднем на отметке 80 м, что только на 4 м выше меженных уровней р. Урал (73 - 80 м), дренирующего его территорию и проходящий под ним тектонический разлом. На Оренбургском НГКМ все водоносные горизонты нижнего этажа на разных глубинах залегания имеют близкие приведенные статические уровни (69 - 96 м) с отклонениями в пределах возможных ошибок измерения статического уровня водоносных горизонтов и отметок устья скважин, определения объемного веса вод анализируемых водоносных горизонтов и других факторов. Это свидетельствует о наличии гидравлической связи между верхним и нижним этажами водоносных горизонтов через мощные отложения галогенов на месторождении и вокруг него на расстоянии до ста километров. Эта связь возможна по тектоническим нарушениям монолитных солевых отложений, через которые обеспечивается гидравлическое взаимное влияние водоносных горизонтов.
Разработка Оренбургского НГКМ понизила давление на 10 МПа и более в глубокозалегающие подземные воды региона и вызвала нарушение естественного гидравлического равновесия между нижним и верхним этажами подземных вод. На Оренбургском НГКМ и прилегающей к нему территории Предуральского бассейна подземных вод техногенное снижение пластового давления привело к резкому повышению градиента напора, что вызывает увеличение нисходящего перетока через водоупоры. Для обнаружения путей и определения ее величины необходимы дополнительные исследования.
Гидравлическая связь между водоносными горизонтами в Южном Предуралье
Исследования Ю.М. Нестеренко и М.Ю. Нестеренко [17] показали, что в юго-восточной части Восточно-Европейской платформы практически отсутствуют абсолютно водонепроницаемые водоупоры. На рис. 1 показа-
на связь между глубиной залегания и давлением подземных вод в Южном Предуралье в юго-восточной части Восточно-Европейской платформы.
На рис. 1 показаны уменьшенные добычей углеводородов пластовые давления на Байтуганском на глубине 1000 - 1100 м и Покровском на глубине 2400 - 2700 м месторождениях нефти и Оренбургском НГКМ на глубине 1800 - 2200 м, расположенных соответственно в северной, центральной и южных частях Южного Предуралья. На линии 1, рядом с ней и ниже расположены точки естественного пластового давления минерализованной воды (1,1... 1,2 г/см3 на глубинах более километра). Значительно отклонение точек от линии 1, с большой вероятностью, вызвано техногенной причиной.
4500 п _ 4000 -3500 -| 3000 -l 2500 -2000 -1500 -1000 -500 -0 -
0 100 200 300 400
Пластовое давление, кгс^см^
1 Л. 2 О 3 □ 4 А
Рис. 1. График давлений в водоносных горизонтах в зависимости от глубины в естественном и техногенно нарушенном состояниях в Южном Предуралье: 1 - линейная зависимость гидростатического
давления от глубины (Ар=1 кг/см2 на 10 м); 2 - подземные воды в пермских отложениях; 3 - подземные воды в отложениях карбона; 4 - подземные воды в отложениях девона; 5 - пониженное добычей
давление пластовых вод на Покровском на глубине 2400-2700 м и Байтуганском на глубине 1000 -1100 м месторождениях нефти и Оренбургском НГКМ на глубине 1800-2200 м
Аналогичные результаты получены В.Г. Поповым в Башкирском Предуралье. По его мнению, количество перетекаемой воды через покрышки водоносных горизонтов зависит от их водопроницаемости, которая определяется наличием разломов и трещин, а также коэффициентом фильтрации слагающих их пород, с ненарушенной структурой.
В Южном Предуралье покрышки водоносных горизонтов нижнего этажа сложены в основном, из мало проницаемых глинистых пород с весьма малыми скоростями движения воды в них. При их мощности 30 и
более метров их считают водонепроницаемыми и устойчивыми флюидо-упорами. По мнению А.Г. Арье существует пороговое значение градиента давления, ниже которого фильтрация воды и флюидов невозможна. Выше этого значения градиента возобновляются процессы фильтрации воды и флюидов.
Наличие разных мнений требует дополнительных исследований движения воды и флюидов глубоко залегающих водоносных горизонтов по вертикали через их глинистые покрышки и подошвы. Они не однородны по строению. Через них проходят макро тектонические нарушения, разделяющие их на блоки с мезо- и микротрещинами. Тектонические нарушения располагаются в ранее сформированных геологических структурах, разделяя их на отдельные блоки. Условия и процессы движения воды и флюидов в тектонических нарушениях и в ненарушенных блоках геологических структур существенно различаются.
Зоны тектонических нарушений различного уровня играют важную роль в направлении потока грунтовых вод из-за их анизотропной структуры проницаемости. Они заполнены разрушенным материалом горной породы в зоне их расположения.
По их данным, сердцевины разломов, заполненные разрушенной горной породой прилегающих к разлому различных фракций, как правило, обогащены глинистым материалом. Он препятствует потоку воды и флюидов через разлом по вертикали и способствует потоку по латерали вдоль трещиноватой зоны. Это затрудняет их движение через флюидоупоры водоносных горизонтов и увеличивает долю перетоков по вертикали в блоках между тектоническими нарушениями.
Блоки между тектоническими нарушениями, иногда протяженностью в сотни километров, созданные тектоническими и локальными напряжениями в земной коре характеризуются относительно однородной литологией.
Нами сделана попытка выявить наличие или отсутствие движения подземных вод по вертикали через блоки пород между тектоническими нарушениями. Их площадь многократно превышает суммарную площадь тектонических нарушений в земной коре и существенно влияют на суммарную величину перетоков воды и флюидов через покровные породы водоносных горизонтов. Их коэффициент фильтрации измеряется микронами в сутки, что затрудняет его определение методами откачки воды из скважин или налива в них. При весьма малых коэффициентах фильтрации горных пород движение воды через них может происходить под действием градиента давления между разделяемыми ими водоносными горизонтами и ионной проводимости по их порам. Нами исследовались фильтрационные свойства блоков глинистых покрышек с микротрещинами между тектоническими нарушениями в Южном Предуралье. Для их определения использовался, в основном применяемый, расчетный метод по коэффициенту
фильтрации, и предложенный нами метод по скорости впитывания воды в керны.
В практике коэффициент фильтрации часто вычисляют по проницаемости, определяемой на кернах горных пород расчетом по формуле В. А. Боревской. Преимуществом метода является невысокая стоимость применения, возможность исследования образцов любой формы и без механической обработки. В таблице представлены результаты определения коэффициента фильтрации разными методами на кернах горных пород покрышек подземных вод на месторождениях нефти в Бузулукской впадине в Южном Предуралье на глубинах от 3 до 6 км.
Коэффициенты фильтрации покрышек водоносных горизонтов на месторождениях нефти в Южном Предуралье
Район Возраст Литологи-ческий состав Глубина отбора керна, м Способ определения Кф Величина Кф, м/сут
Каинсайская площадь Dзf Известняк глинистый 6275 На керне 0,332 10-6
Расчетный 0,13410-5
Нагуманов-ская площадь D2ms Известняк глинистый 5990 На керне 0,580 10-6
Расчетный 0,11710-5
Ливкинская площадь D2ar Аргиллит 4498 На керне 0,335-10-6
Расчетный 0,795 10-6
Ливкинская площадь ^ Известняк глинистый 3779 На керне 0,700-10-6
Расчетный 0,589 10-6
Веселовская площадь Dзfm мергель 3700 На керне 0,550-10-6
Расчетный 0,758 10-6
Веселовская площадь ^ Известняк глинистый 3333 На керне 0,397-10-6
Расчетный 0,635 10-6
Ливкинская площадь C2t Известняк глинистый 2731 На керне 0,365-10-6
Расчетный 0,121 -10-5
В среднем На керне 1,06-10-6
Расчетный 2,65-10-6
Сравнение методов показало близкие значения коэффициентов фильтрации, полученные по предложенному методу с их вычисленными значениями. Разница величин полученных результатов находится в пределах ошибки методов. Средний коэффициент фильтрации, измеренный для семи горных пород, составил 1,06^ 10-6 м/сут. Рассчитанные по формуле В. А. Боревской величины коэффициента фильтрации в среднем равны 2,65•Ю-6 м/сут. (таблице).
Определение коэффициента фильтрации на большом количестве образцов, взятых в скважинах, расположенных на расстоянии до 400 километров друг от друга, с различных глубин позволяет использовать резуль-
таты его определения на образцах мелкомасштабной структуры потока (кернах) для оценки крупномасштабных соответствующих структур на исследуемой территории.
Направления и величины фильтрации воды и флюидов через флюидоупоры водоносных горизонтов
Определение величины и направления перетоков воды и флюидов через флюидоупоры сложная задача. По мнению ученых, исследовавших влияние трещиноватости на гидравлическую проводимость горных пород, до 90 % водного потока проходит через эти образования.
На продолжительно разрабатываемых месторождениях нефти и газа в процессе эксплуатации формируются отрицательные и положительные пьезометрические аномалии пластовых водонапорных систем - депресси-онные воронки. Их радиус составляет до 100 км. Величина радиуса де-прессионных воронок на разрабатываемых месторождениях составляет до 10 - 30 км. Депрессионные воронки приводят к вертикальным движениям воды и флюидов через породы покрышек. Перетоки пластовых вод через межтрещенные блоки глинистых покрышек с микротрещиноватостью в естественных и техногенно измененных добычей нефти условиях на Лив-кинской и Веселовской площадях, Загорском, Докучаевском и Зайкинском месторождениях в Бузулукской впадине юго-восточной части ВосточноЕвропейской платформы нами были исследованы.
Сведения о коэффициенте фильтрации пород покрышек с микро-трещиноватостью, расположенных между тектоническими нарушениями, и данные о градиенте давления в разделяемых ими водоносных горизонтах позволяют вычислять величину и направление перетоков по ним в соответствии с выражением
гт КфпокрАН н-=~ '
покр
где Кф покр - коэффициент фильтрации пород покрышек, м/сут.; Нпокр - мощность покрышки, м; Нп - переток воды через покрышки, м/сут.; АН - разность приведенных уровней водоносных горизонтов, м.
Анализ перетоков пластовых вод через породы покрышек в отложениях нижнего карбона и верхнего девона на исследуемой территории Бузулукской впадины показывает, что в естественных условиях в соответствии с общими закономерностями движения воды, в верхней части земной коры в отложениях триаса нижнего карбона она имеет нисходящее движение. На исследуемых месторождениях нисходящий переток в естественных условиях находится в пределах 0,25 - 1,3 мм/год.
Опускаясь ниже в отложения девона на глубину более 4 км, во франском ярусе Загорского месторождения в естественных условиях выявлен восходящий переток воды через покрышку 2 мм/год, что противоречит
общей закономерности нисходящего движения воды через покрышки водоносных горизонтов под воздействием сил тяжести. Причиной восходящего движения подземных вод, по-видимому, является пониженное залегание дна Бузулукской впадины и ее франского яруса относительно бортов сочленения ее с окружающим кристаллическим фундаментом, располагающихся на глубинах менее 4 км. На сочленениях затрудняется латеральное движение подземных вод, вынуждая подниматься их до отметок окружающего впадину кристаллического фундамента.
Водоносные и содержащие нефть горизонты нижнего и верхнего карбона в Бузулукской впадине имеют небольшие коэффициенты фильтрации. В этих условиях добыча нефти быстро снижает пластовое давление в содержащих ее пластах, образуя гидравлическую воронку. При большой плотности действующих скважин на месторождении гидравлические воронки формируют общее понижение пластового давления.
До начала разработки Докучаевского месторождения в турнейском ярусе, через известняково-глинистую покрышку, величина перетока из продуктивного пласта Т2, расположенного на глубине 2730 м составляла в среднем 0,3 мм/год. За шесть лет его эксплуатации пластовое давление понизилось с 31 до 25,7 МПа - на 5,3 МПа, увеличив градиент давления воды (АН) в покрышке на 530 м - с 27 до 557 м. Такое повышение градиента давления в покрышке толщиной 12 м увеличило поступление воды в разрабатываемый нефтяной пласт из вышерасположенного водоносного горизонта. При расчете поступления воды по коэффициенту фильтрации, определенному по проницаемости, оно увеличилось до 16 мм/год, по коэффициенту фильтрации, определенному на керне, оно увеличилось до 5 мм/год.
На Загорском месторождении через покрышку толщиной 15 м на глубине 4059 м с коэффициентом фильтрации 0,612^ 10-6 м/сут., определённому по керну, до начала эксплуатации восходящий переток воды в водоносный пласт Дфр2 величиной 2,0 мм/год за 10 лет эксплуатации сменился на нисходящий в 3 мм/год. При расчете по коэффициенту фильтрации 0,706^ 10-6 м/сут., определённому по проницаемости нисходящий переток стал равен 4 мм/год.
Похожие результаты получены на Зайкинском месторождении нефти. За 11 лет его разработки через глинистую алевролитовую покрышку восходящий переток в пласт Дгу также сменился на нисходяйщий до 4,6 мм/год.
С увеличением нисходящего движения пластовых вод через покрышки в содержащие нефть горизонты при ее добыче увеличивается градиент давления с выше расположенными водоносными горизонтами. Его увеличение соответственно увеличивает поступление подземных вод из зоны активного водообмена в более глубокие горизонты. Количество этого поступления зависит от доли площади разрабатываемых месторождений в
общей площади содержащего углеводороды региона. С ее увеличением и увеличением добычи углеводородов возрастает движение воды из зоны активного водообмена в зону замедленного водообмена.
При весьма малых коэффициентах фильтрации пород покрышек и малых величинах перетоков флюидов через них значительных градиентах давления в разделяемых ими водоносных горизонтах увеличивается доля движения воды в ионной форме по ионной проводимости поровых жидкостей. Это может увеличить суммарный переток флюидов через флюидо-упоры покрышек водоносных горизонтов.
Выводы
1. Установлено движение воды по вертикали между водоносными горизонтами на юго-востоке Восточно-Европейской платформы на глубину до шести километров через отложения галогенов мощностью до километра, что подтверждает теорию единства всех подземных вод верхней части земной коры.
2. Давление в водоносных горизонтах по глубине в техногенно ненарушенном состоянии соответствует линейной зависимости или близко к ней.
На линии нормального гидростатического давления (Др=1 кг/см2 на 10 м) или рядом с ней расположены точки давления в водоносных горизонтах по глубине в ненарушенном состоянии. Высота столба воды над точкой замера и его средневзвешенный объемный вес определяет фактическое давление в водоносных горизонтах. Статические уровни подземных вод в естественном состоянии определяются уровнем дренирующей их реки, превышая его на несколько метров и имеют близкие приведенные величины.
3. Предложен метод исследования фильтрационных свойств горных пород с малой водопроницаемостью на кернах скважин инфильтрацией в них водного раствора солей, соответствующего составу пластовых вод. При этом керн изучают без предварительного механического воздействия. Проанализированы методы определения фильтрационных свойств горных пород с малой водопроницаемостью.
4. На примере месторождений углеводородного сырья Бузулукской впадины разработана и апробирована методика выявления направления и скорости движения подземных вод через низкопроницаемые породы флю-идоупоров глубокозалегающих горизонтов.
5. На месторождениях нефти и газа в Бузулукской впадине в юго-восточной части Восточно-Европейской платформы установлены величины и направления перетоков подземных вод и флюидов через флюидоупо-ры глубокозалегающих водоносных горизонтов. Выявлено, что в ненарушенных добычей нефти и газа условиях скорость движения подземных вод
через флюидоупоры составляет 0,25 - 2,4 мм/год, в измененных добычей условиях 5 -7 мм/год.
Список литературы
1. Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, 2007. 448 с.
2. Зекцер И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М.: Научный мир, 2001. 327 с.
3. Кирюхин В.А. Региональная гидрогеология. СПб.: Наука, 2005. 344с.
4. Balleau W.P. Water approximation and transfer in a general hydrogeo-logic system // Nat Resour J. 1988. Vol. 29(2). P. 269-291.
5. Denting D. Introduction to Hydrogeology. USA: McGraw-Hill, 2002. 468 p.
6. Nonner J.C. Introduction to Hydrogeology // Unesco-IHE Delft Lecture Note Series. 2015. 274 p.
7. The effects of temperature, pressure and concentration on the hydraulic conductivity of deep groundwater-bearing layers / Y. Xie [et al.] // Hydrogeol J. 2022. Vol. 30. 1295-1313. https://doi.org/10. 1007/s10040-022-02472-x.
8. Zektser I.S. Groundwater as a component of the environment. M.: Scientific world, 2001. 327 p.
9. Alley W.M., Bair E.S., Wireman M. "Deep" groundwater // Groundwater. 2013. Vol. 51. No. 5. 653-645. https://doi.org/10.1111/gwat.12098.
10. Корценштейн В.Н. Водонапорные системы крупнейших газовых и газоконденсатных месторождений СССР. М.: Недра, 1977. 247 с.
11. Корценштейн В.Н. Нарушение равновесия природных флюидаль-ных систем при разработке газовых и газоконденсатных месторождений. М.: Недра, 1980. 224 с.
12. Вагин С.Б. Распространение различных типов водонапорных систем в гидрогеологических бассейнах эпипалеозойских плит юга СССР // Сов. геол. 1971. № 10. С. 130-135.
13. Дюнин В.И. Гидрогеодинамика глубоких горизонтов нефтегазоносных бассейнов. М.: Научный мир, 2000. 472 с.
14. Межпластовые перетоки флюидов как показатели нефтегазоносно-сти А.А. Карцев, [и др.] // Обз. информация. Сер. «Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторождений». М.: ВНИИЭгазпром, 1990. 37 с.
15. Карцев А.А. Нефтегазовая гидрогеология. М.: Недра, 1992. 206 с.
16. Всеволожский В.А. Подземный сток и водный баланс платформенных структур. М.: Недра, 1983. 167 с.
17. Нестеренко Ю.М., Нестеренко М.Ю. Природные воды Южного Урала: формирование и использование. Екатеринбург: УрО РАН, 2016. 244с.
Нестеренко Максим Юрьевич, д-р геол.-мин. наук, доцент, [email protected], Россия, Оренбург, Оренбургский Федеральный научный центр УрО РАН,
Нестеренко Юрий Михайлович, д-р географ. наук, доцент, [email protected], Россия, Оренбург, Оренбургский Федеральный научный центр УрО РАН,
Соломатин Николай Владиславович, канд. с/х наук, [email protected], Россия, Оренбург, Оренбургский Федеральный научный центр УрО РАН
HYDRODYNAMIC CONNECTION AND INTERPLASTIC FLOWS THROUGH FLUID BARRIERS OF AQUIFERS IN THE SOUTHERN URALS
Ju.M. Nesterenko, M.Ju. Nesterenko, N.V. Solomatin
The process of vertical movement of water and fluids through the fluid barriers of aquifers in the south-east of the East European Platform to a depth of up to six kilometers has been studied. The hydraulic connection between aquifers through halogen deposits with a capacity of up to a kilometer has been revealed. The pressure graph in aquifers, depending on the depth in the natural state, is linear and is determined by normal hydrostatic pressure. Man-made changes in groundwater lead to deviations of pressure points from the linear graph at depths where man-made impacts occurred. Static groundwater levels in their natural state are determined by the level of the river draining them, exceeding it by several meters, and have close reduced static levels. Using the example of hydrocarbon deposits in the Buzu-luk depression, a method for identifying the direction and velocity of groundwater movement through low-permeable rocks of fluid-resistant deep-lying horizons has been developed and tested. It was revealed that in conditions undisturbed by oil and gas production, the velocity of groundwater movement through fluid barriers is 0.25 ...2.4 mm/year, in conditions modified by production 5.7 mm/year.
Key words: aquifer, hydrodynamic connection of aquifers, fluid flow, Southern
Urals.
Nesterenko Maxim Yuryevich, doctor of geology and mineral sciences, docent, prof., [email protected], Russia, Orenburg, Orenburg Federal Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Nesterenko Yuri Mikhailovich, doctor of geography sciences, docent, [email protected], Russia, Orenburg, Orenburg Federal Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Solomatin Nikolay Vladislavovich, candidate of agriculture sciences, [email protected], Russia, Orenburg, Orenburg Federal Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Reference
1. Vsevolozhskii V.A. Fundamentals of Hydrogeology. 2nd ed., revised and enlarged. Moscow: Moscow State University Press, 2007. 448 p.
2. Zektser I.S. Groundwater as a Component of the Environment. Moscow: Scientific World, 2001. 327 p.
3. Kiryukhin V.A. Regional Hydrogeology. St. Petersburg: Nauka, 2005. 344 p.
4. Balleau W.P. Water approximation and transfer in a general hydro-geologic system // Nat Resour J. 1988. Vol. 29(2). P. 269-291.
5. Denting D. Introduction to Hydrogeology // McGraw-Hill, USA, 2002. 468 p.
6. Nonner J.C. Introduction to Hydrogeology // Unesco-IHE Delft Lecture Note Series. 2015.274 p.
7. The effects of temperature, pressure and concentration on the hydraulic conductivity of deep groundwater-bearing layers / Y. Xie [et al.] // Hydrogeol J. 2022. Vol. 30. 12951313. https://doi.org/10.1007/s10040-022-02472-x.
8. Zektser I.S. Groundwater as a component of the environment. M.: Scientific world, 2001. 327 p.
9. Alley W.M., Bair E.S., Wireman M. "Deep" groundwater // Ground-water. 2013. Vol. 51.No. 5. 653-645. https://doi.org/10.1111/gwat.12098.
10. Kortsenshteyn V.N. Water-pressure systems of the largest gas and gas condensate fields of the USSR. Moscow: Nedra, 1977. 247 p.
11. Kortsenshteyn V.N. Disturbance of the equilibrium of natural fluid systems during the development of gas and gas condensate fields. Moscow: Nedra, 1980. 224 p.
12. Vagin S.B. Distribution of various types of water-pressure systems in hydrogeo-logical basins of the Epipaleozoic plates of the southern USSR // Sov. geol. 1971. No. 10. pp. 130-135.
13. Dyunin V.I. Hydrogeodynamics of deep horizons of oil and gas basins. M.: Nauchnyy mir, 2000. 472 p.
14. Kartsev A. A., Ilyukhin L. N., Popova N. V. et al. Interlayer fluid flows as indicators of oil and gas potential // Obz. Information. Series Geology and exploration of gas and gas condensate fields. M.: VNIIEgazprom, 1990. 37 p.
15. Kartsev A. A. Oil and gas hydrogeology. M.: Nedra, 1992. 206 p.
16. Vsevolozhsky V. A. Underground flow and water balance of platform structures. M.: Nedra, 1983. 167 p.
17. Nesterenko Yu. M., Nesterenko M. Yu. Natural waters of the Southern Urals: formation and use. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2016. 244 p.
