14.3 Гідрогеологічне буріння. Основні методи буріння.

Буріння свердловин та їх гідрогеологічне випробування є найбільш важливим і надійним методом вивчення гідрогеологічних умов. В процесі спорудження, випробування і документації гідрогеологічних свердловин отримують інформацію про геолого-гідрогеологічні умови площ, що вивчаються, про родовища підземних вод, їх особливості й умови раціонального народногосподарського засвоєння і використання.

Головні задачі розвідувальних робіт: 1) отримання необхідного об’єму достовірної інформації про геолого-гідрогеологічні умови площ, що вивчаються; 2) вивчення родовищ

підземних вод, їх особливостей, умов освоєння і використання; 3) якісне гідрогеологічне випробування водоносних горизонтів, що вивчаються.

За цільовим призначенням виділяють такі головні категорій гідрогеологічних свердловин: 1) пошукові; 2) розвідувальні; 3) розвідувально-експлуатаційні; 4) спостережні; 5) експлуатаційні (водозабірні, дренажні, поглинальні, нагнітальні та ін.).

Вибір способу буріння гідрогеологічних свердловин залежить від складу порід у розрізі, кількості та типу водоносних горизонтів, призначення та виду свердловини, глибини та діаметру буріння, вивченості ділянок та ін. При виборі необхідно враховувати переваги і недоліки різних способів буріння.

Для спорудження гідрогеологічних свердловин застосовують наступні способи буріння: обертальний з прямою й зворотною промивкою, обертальний з продувкою, ударно-канатний, комбінований, реактивно-турбінний і колонковий. Перевагу надають обертальному, ударноканатному та комбінованому способам буріння. Реактивно-турбінний та колонковий звичайно, використовуються рідко й лише для спорудження глибоких свердловин (глибиною більше 200 м).

Обертальний спосіб з прямою промивкою використовують для буріння гідрогеологічних свердловин будь-якої глибини в породах різної міцності, у добре вивчених умовах, при відсутності в розрізі слабонапірних та малодебітних водоносних горизонтів, що часто перешаровуються. Цей спосіб забезпечує можливість швидкого спорудження глибоких свердловин, застосування спрощених їх конструкцій та високі техніко-економічні показники бурових робіт.

Обертальний спосіб зі зворотною промивкою використовують для буріння розвідувально-

експлуатаційних і експлуатаційних свердловин глибиною до 200 - 300 м, великого діаметру (до 1000 - 1500 мм і більше), у м’яких і пухких породах при глибині залягання рівня ґрунтових вод більше 2 - 3 метрів від поверхні, при наявності значної кількості води для буріння і сприятливих температурних умовах (вище 00 С).

Обертальний спосіб з продувкою використовують для буріння свердловин у безводних районах, а також в умовах розвитку слабоводозбагачених водоносних горизонтів (з дебітами свердловин до 2 - З л/с), при цьому породи розрізу повинні бути стійкими до обвалення.

Ударно-канатний спосіб використовують для буріння свердловин у слабо вивчених геолого-гідрогеологічних умовах, при частому перешаруванні і невеликому напорі водоносних горизонтів, при необхідності проходки свердловин глибиною до 100-150 м, у валуно-галечникових відкладах та з великими початковими діаметрами. Цей спосіб забезпечує високу якість випробування і каптажу водоносних горизонтів, не потребує постачання води і глини, але в той же час відрізняється малими швидкостями буріння й великою витратою обсадних труб.

Комбінований спосіб застосовують для буріння свердловин у мало вивчених геолого-гідрогеологічних умовах, при частому перешаровуванні слабонапірних водоносних горизонтів, задовільних умовах прохідності та великому об’ємі бурових робіт. Верхня частина розрізу до водоносних порід проходиться обертальним (роторним) способом, а водоносні породи - ударно-канатним. Цей спосіб забезпечує швидке спорудження свердловин, їх задовільну документацію, високу якість робіт по розкриттю і випробуванню водоносних горизонтів.

Тема 16. Гідрогеологічне районування України.

План:

16.1 Основні принципи гідрогеологічного районування.

16.2 Стисла характеристика гідрогеологічних районів України.

16.1 Основні принципи гідрогеологічного районування.

Україна багата на підземні води. Значне поширення мають прісні води, що використовуються для водопостачання, майже всі типи мінеральних вод, серед яких є унікальні, яких немає в жодній країні світу (наприклад, “Нафтуся”), розсоли, термальні води.

Основними природними факторами формування складу та розподілу підземних вод є: фізико-географічні, геологічні, тектонічні, гідрогеологічні та біологічні. Найважливішим серед них є кліматичний фактор, який зумовлює не тільки поповнення водоносних горизонтів атмосферними опадами, а й інтенсивність перетворення гірських порід (вивітрювання). Вплив гідрологічного фактора на підземні води залежить від особливостей гідрографічної мережі, яка відіграє значну роль у дренуванні водоносних горизонтів. Рельєф має визначальне значення у формуванні поверхневого стоку і значно впливає на водообмін водоносних горизонтів. Вплив біологічного фактора виявляється в зміні складу вод і порід під впливом життєдіяльності бактерій та продуктів перетворення органічних речовин.

Геологічна будова, умови залягання, генезис, динаміка водоносних горизонтів, їх взаємодія і зв’язок з водами земної поверхні, мінеральний склад і органічні речовини порід впливають на формування хімічного складу підземних вод.

При вивченні природних умов території України об’єктом типізації є природні комплекси та системи, які виявляють свою індивідуальність через набір ознак на кожному рівні типізації. У гідрогеології для цих цілей використовують терміни “водонапірна система”, “геогідродинамічна система”, “водообмінна система або геосистема”.

Останніми роками виділяють два види районування: за принципом складових частин районів (структурні або однорідні райони); за принципом єдності й спрямованості процесів, які беруться до уваги під час районування (функціональне районування). На кожному ступені районування вони можуть бути закомплексовані з виділенням провідного і допоміжного принципу.

В основу структурного гідрогеологічного районування покладено принцип однорідності умов формування водообміну (однорідне районування) в природних умовах. Виділено три таксономічні одиниці районування: 1 – мегарегіон; 2 – область; 3 – район.

Згідно з геологічною будовою і за основними ознаками водообміну в межах України виділено 5 мегарегіонів: I – Український щит; II – Руська плита; III – Донецька складчаста структура; IV – Карпатська складчаста структура; V – Кримська складчаста структура.

У межах цих мегарегіонів виділено області, а в межах областей – райони. Так, мегарегіон Руська плита складається з чотирьох областей – артезіанських басейнів: Волинсько-Подільського, Дніпровського, Донецького та Причорноморського.

Поширення підземних вод на території України зумовлене геологічною будовою гідрогеологічних регіонів (див. карту “Структурне гідрогеологічне районування”), які відрізняються віком, складом і умовами залягання їх відкладів, а також сукупністю основних природних факторів, які зумовлюють закономірності формування і розподілу підземних вод.

У межах Українського щита (УЩ) підземні води розвинені в тріщинуватій зоні кристалічних порід і продуктів їх руйнування, а також в осадових породах крейди, палеогену, неогену та антропогену, водозбагаченість яких дуже різноманітна. Найбільша тріщинуватість і обводненість кристалічних порід простежується до глибин 70–150 м, нижче тріщинуватість суттєво зменшується, концентруючись в окремих зонах тектонічних порушень. Водоносний горизонт тріщинуватої зони кристалічних порід майже на всій території УЩ широко використовують для водопостачання, незважаючи на те, що окремі стратиграфічні комплекси порід не відзначаються високою водозбагаченістю. У формуванні хімічного складу підземних вод УЩ вирішальну роль відіграли його геотектонічні особливості як позитивної структури, а також колоїдно-хімічні процеси обмінної адсорбції катіонів. На території УЩ існує закономірність розподілу вод у тріщинуватій зоні кристалічних порід за величиною загальної мінералізації і за співвідношенням окремих хімічних компонентів. Гідрокарбонатні кальцієві або гідрокарбонатно-кальцієво-магнієві води з мінералізацією до 0,5 г/куб.дм знаходяться переважно в північно-західній частині УЩ. Сильно мінералізовані води переважно хлоридно-сульфатні і хлоридні натрієві трапляються в занурених частинах УЩ. Експлуатаційні ресурси підземних вод у межах УЩ загалом невеликі і розподілені нерівномірно. Водоносні горизонти осадових відкладів мають практичне значення на обмежених ділянках.