+7 (953) 590-63-33   

+7 (391) 200-22-35   

+7 (908) 222-23-58   

 

     

 

Гидрогеологические исследования

Опытно-фильтрационные работы (ОФР) – гидрогеологическое опробование проницаемых пород (чаще – водоносных горизонтов) – являются одним из основных видов гидрогеологических исследований, проводящихся при поисково-разведочных работах на различные виды подземных вод, при изысканиях для целей гидротехнического строительства, мелиорации земель, полигонов захоронения промстоков, при оценке гидрогеологических условий месторождений твердых полезных ископаемых и др.
    К ОФР относятся: откачки и выпуски подземных вод из скважин, наливы воды в слабоводообильные горные породы, наливы в проницаемые породы зоны аэрации, нагнетания воды в трещиноватые массивы скальных пород, экспресс-опробование водонасыщенных и безводных пластов. Наиболее часто, в силу специфики исследований, применение получили откачки. Выделяемые иногда как самостоятельные виды ОФР экспресс-методы – экспресс-откачки и экспресс-наливы, опережающее опробование и опробование с помощью пластоиспытателей – не меняют сущности опытов. Это те же откачки и наливы, но выполняемые по несколько отличной методике или с применением специальных технических средств.
      По виду опытные откачки разделяются на прокачки, откачки из одиночных скважин, зональные откачки, кустовые откачки и откачки с большим радиусом депрессии.

Прокачки предназначаются для приблизительной оценки водопроницаемости опробуемого водоносного горизонта и проводятся обычно при одном максимальном понижении. Кроме того, они служат для очистки трещин и пор в скальных породах от рыхлого заполнителя и для образования естественного фильтра в рыхлых породах. Прокачки проводятся также перед откачками, в процессе бурения скважин для более точного определения уровня воды и перед отбором проб воды на химический анализ. По результатам прокачки корректируется схема проведения откачки.   

Откачки из одиночных скважин применяются при изучении водопроницаемости более или менее однородных по простиранию пород. При наличии неоднородности пластов проводятся две-три откачки на разных интервалах глубины. Эти откачки называются зональными. Такие откачки являются основным методом изучения водопроницаемости трещиноватых скальных грунтов и обычно проводятся пятиметровыми интервалами.

Кустовые откачки производятся на кусте скважин, включающем центральную опытную скважину, из которой производится откачка, и наблюдательные, располагаемые на заданном расстоянии от центральной скважины, по которой фиксируется развитие депрессионной воронки в водоносном слое. Кустовые откачки позволяют определить гидрогеологические параметры с большей точностью, чем откачки из одиночных скважин, так как при их выполнении исключается влияние сопротивления фильтра и призабойной зоны, а при расчетах не требуется принимать условное значение радиуса влияния. Если имеющиеся данные о трещиноватости и пустотности скальных пород указывают на возможность возникновения турбулентного режима, то опробование их ведется только кустовыми откачками.
    При кустовых откачках, помимо коэффициентов фильтрации, могут быть определены коэффициент пьезопроводности (уровнепроводности), фильтрационная неоднородность и анизотропия пласта, характер формирования депрессионной воронки, степень взаимосвязи водоносных горизонтов, а при запуске индикаторов - действительные скорости фильтрации и водоотдача пород.

   Откачки с большим радиусом депрессии проводятся для оценки водопроницаемости неравномерно трещиноватых и закарстованных массивов скальных пород, слагающих дно и борта речных долин. С увеличением радиуса влияния откачки увеличивается объем исследуемой породы. В результате проведения таких откачек могут быть получены осредненные данные, позволяющие рассчитать коэффициент фильтрации, характеризующий водопроницаемость породы в целом.

Специалисты нашего предприятия имеют опыт организации и проведения опытных выпусков воды из высоконапорных ("фонтанирующих") скважин. Подобные уникальные гидрогеологические условия были встречены в 2009 году при изысканиях под Нижне-Курейскую ГЭС. Напорный горизонт подземных вод был вскрыт в массиве алевролитов и песчаников перекрытых слабоводопроницаемыми отложениями донной части реки Курейка и отложениями флювиогляциального генезиса. Дебит скважин составлял в среднем ок. 1000 м3/сут.

    Опытные наливы могут производиться как в водоносные, так и в неводоносные породы. Наливы воды в скважины являются самым распространенным способом определения фильтрационных характеристик необводненных грунтов. 

     При наливах в водоносные породы возможны те же случаи, что и при опытных откачках: наливы в пластах ограниченной и неограниченной мощности; в напорных и безнапорных пластах; при постоянном дебите и понижении; при наличии наблюдательных скважин и при их отсутствии.
       В практике наших работ наливы используются, как указывалось выше, при опробовании неводоносных толщ, а также сильноводопроницаемых мощных толщ обводненных галечников и песков вблизи рек, когда не представляется возможным создать представительное понижение из-за сильного водопритока в скважину вследствии влияния реки. В процессе производства этих испытаний мы используем мощные мотопомпы с производительностью 60 м3/час и более.

Опытные нагнетания воды в скважины производятся в целях изучения водопроницаемости трещиноватых скальных грунтов. При изысканиях для гидротехнического строительства эти опыты применяются более широко, чем опытные откачки, вследствии того, что они могут проводиться как в обводненных, так и в необводненных грунтах, и, кроме того, эти испытания требуют меньших затрат времени и средств на выполнение, чем опытные откачки. Используя этот метод для массового опробования скважин, следует, однако, иметь в виду, что нагнетаниями можно охарактеризовать лишь относительную водопроницаемость скальных грунтов, но нельзя получить необходимый для фильтрационных расчетов показатель водопроницаемости - коэффициент фильтрации.
     Опытные нагнетания в скважины используются для выявления общих закономерностей пространственного изменения водопроницаемости изучаемого массива грунта: выделения в нем зон повышенной водопроницаемости; расчленения массива на зоны, различающиеся по степени и характеру водопроницаемости; определения рекомендуемых расчетных значений показателей водопроницаемости каждой зоны; выбора противофильтрационных мероприятий и обоснования их объемов.
   Показатели водопроницаемости грунтов, получаемые в результате нагнетаний - удельное водопоглощение и приведенный расход при напоре 100 м.

Для опытных нагнетаний мы используем разные виды оборудования: 1) одноколонный тампон изолирующий интервал разжатием набора мягких резиновых колец, надетых на колонну водоподающих труб (разжатие происходит путем вращения колонны тампона и использования специального стопорного устройства);2) одноколонный тампон изолирующий интервал разжатием набора мягких резиновых колец, надетых на колонну водоподающих труб (разжатие происходит путем приложения усилия на верх водоподающих труб и упоре в устье скважины); 3) разработанный специалистами нашего предприятия двойной пневмотампон изолирующий опытный интервал путем подачи сжатого воздуха в верхний и нижний тампоны смонтированные на колонне водоподающих труб. 

 Двойной пневмотампон имеет ряд преимуществ перед тампонами изолирующими интервалы при помощи набора резиновых колец:

1) возможность испытаний в полностью пробуренных скважинах;
2) глубина испытаний  до 250 м;
3) интервалы испытаний от 1 до 50 м;
4) диаметр опытных скважин 76-96 мм;
5) давление воды до 25 кгс/см2;
6) буровая установка требуется только для проходки скважин;
7) регистрация давления воды непосредственно в опытном интервале.

 

  Распределительное устройство. На фото слева - станина для спуско-подъемных операций и сам пневмтампон.   
  Использование тензодатчика давления, встроенного в верхний тампон, позволяет регистрировать давление воды в опытном интервале с точностью до 10 кПа (0,1 м водного столба). Информация с датчика в онлайн режиме передается на поверхность, где фиксируется т
ехником-гидрогеологом.
     При нагнетаниях мы используем станции высокого давления Grundfos, производительность которых позволяет выполнять испытания с расходом до 300 л/мин и давлением до 25 кгс/см2.

     Разработанное специалистами нашего предприятия оборудование внедрено в производство и прошло успешную проверку во время гидрогеологических исследований для строительства левобережного водосброса Майнской ГЭС на р. Енисей, где было выполнено более 60 испытаний в сильнотрещиноватом массиве кристаллических сланцев.

     Сотрудниками ООО "Геологические технологии" в разное время выполнялись гидрогеологические исследования на проектируемых и эксплуатируемых гидроэнергетических объектах России - Эвенкийская ГЭС, Нижне-Курейская ГЭС, Канкунская ГЭС, Саяно-Шушенская ГЭС, Майнская ГЭС.