Валанжинский водоносный горизонт

К сожалению, проследить весь режим с начала эксплуатации не представляется возможным. В нашем распоряжении имеются данные, начиная с 1966г.

Как уже указывалось, валанжинский водоносный горизонт из-за наличия вертикальной гидрогеохимической зональности, подразделяется на нижний и верхний подгоризонты. Гидравлическая связь и водообмен между ними довольно активны, и в целом закономерности в подгоризонтах весьма схожи. На рис. 3.5. представлен режим по эксплуатационным скважинам верхневаланжинского подгоризонта. Какого-либо детального анализа по эксплуатационным скважинами провести нельзя, поскольку режим их работы (за исключением источника «Нарзан») является прерывистым в течение суток. Требуемый объем отбирается (в зависимости от сезона) за 4–8 час. Остальное время скважины не работают. Можно только отметить, что динамические уровни в скважинах имеют тенденцию к росту.

То же самое можно сказать и о скважинах нижневаланжинского подгоризонта (рис. 3.6). Исключение составляет скв. № 5/0, где отмечается инверсия напоров. То есть, уровни в скважине на 10 м. ниже, чем в верхневаланжинском подгоризонте, и на 20 м. ниже, чем в титонском горизонте. Даже при эксплуатации скважины с дебитом 300 м³/сут, динамические уровни имели отметки на 8,0 м. выше, чем при эксплуатации с дебитом 55 м³/сут. в 2006 – 2013 гг. Скорее всего, несоответствие связано с техническими проблемами, в частности с герметичностью обсадных колонн скважины. 

    В этой связи анализ гидродинамического режима проводился по скважинам режимной сети. Динамика уровня в режимных скважинах дана на рис. 3.7. 

Как следует из рис. 3.7, падение динамических уровней в скважинах наблюдательной сети отмечалось в период с 1966 по 1973 гг, достигая значений 0,6–1,0 м/сут. Это связано с резким увеличением водоотбора из скважин куста 5/0, 5/0-бис до суммарных значений до 1600 м³/сут.

       Рис. 3.5. Гидродинамический режим скважин верхневаланжинского подгоризонта.

Дебит источника «Нарзан» при этом снизился до 200 м³/сут. С 1973 г. величина водоотбора из скважин 5/0, 5/0-бис была сокращена до значений 300 м³/сут. С этого момента динамические уровни в наблюдательных скважинах начинают монотонно возрастать.

       Рис. 3.6. Гидродинамический режим скважин нижневаланжинского подгоризонта.

Дебит самоизлива источника Нарзан также восстанавливается до значений 1500 – 1700 м³/сут. Средние темпы роста динамического уровня за указанный период составляют:

- по верхневаланжинскому подгоризонту – 7,0 см./год;

- по нижневаланжинскому подгоризонту – 5,0 см./год;

- по титонскому горизонту – 2,0 см/год.

   Рис. 3.7. Графики гидродинамического режима верхневаланжинского подгоризонта. 

После декольматации источника режим несколько меняется. В результате декольматации динамические уровни во всех скважинах резко упали на величину 3,0–5,0 м, однако процесс быстро вышел на прежний режим, и вновь стал наблюдаться рост динамических уровней, практически с такими же темпами. За период 1990 – 2003 гг. по обоим подгоризонтам средняя величина их оказалась равной 5 см./год. Исключение составляли скважины № 91, № 89а, где темпы сохранились на уровне –4,0 см/год. и –1,0 см./год соответственно. Этот период характеризуется более или менее стабильной работой скважины № 5/0 и нулевыми нагрузками на скважину № 5/0-бис.   

    В целом, визуально из графиков рис. 3.7 следует, что динамика уровней в наблюдательных скважинах характеризуется систематическими колебаниями уровней с амплитудой, достигающей до 3,0 м. Причин несколько. Во-первых, атмосферные осадки. Сезонные колебания осадков и среднемноголетний тренд их роста со средней скоростью 2,9 мм/год, одновременно создают и сезонность в колебаниях уровня, и монотонный рост. Во-вторых – утечки из неканализованных поселков и сетей города, суммарная величина которых более чем на порядок превышает водоотбор из всего месторождения, и является основным источником загрязнения рабочих водоносных горизонтов. Здесь также наблюдается сезонность в интенсивности загрязнения подземных вод. Весной и летом величина утечек больше, чем в осенне-зимний сезон. В-третьих – режимы эксплуатации водозаборных скважин, которые формируют в наблюдательной сети дополнительную срезку динамического уровня, величина которой зависит от нагрузок на эксплуатационные скважины.

    Для оценки степени воздействия перечисленных факторов применялся многофакторный регрессионный анализ. Рассматривалась гидравлическая модель вида (3.2), что позволило использовать многофакторный регрессионный анализ первого порядка с количеством факторов до шести. В расчетах использовались среднемесячные уровни и дебиты наиболее водообильных каптажей. Низкодебитные источники не учитывались.

    При выполнении многофакторного анализа, должен выполняться ряд условий. Количество точек наблюдений должно быть в 6–10 раз больше чем количество переменных; соотношение факторов max/min должно быть равно 2-3; модель должна быть проверена на статистическую устойчивость.

    Метод наименьших квадратов дает следующую систему уравнений [19]:

 (3.4),

где Н₀ – положение уровня на начало расчета t; b₁, b₂, b₃, b₄ – коэффициенты взаимодействия скважин; b₅ – коэффициент инфильтрационного питания; b₆ – коэффициент тренда инфильтрации;; Q_u, Q₅, Q_5b, Q_c – соответственно среднемесячные дебиты источника, скважин № 5/0, 5/0-бис, Северного фланга; W – величина питания водоносных горизонтов, представляющее собой суммарное воздействие инфильтрации, утечек, испарения с поверхности подземных вод. Учитывая, что величина питания имеет задержку по времени до 2 месяцев, в расчетах принималась осредненная величина за прошедший и текущий месяцы; t – текущее время (в месяцах). За начало отсчета принят 1990 г, после декольматации источника, поскольку гидравлические характеристики зоны вокруг источника сильно изменились.

       Для решения системы (3.4) авторами составлена программа, реализованная в формате Excel с использованием процедуры Гаусса. Результаты регрессионного анализа и сопоставление с фактическими значениями изображены графически на рис. 3.8 (верхневаланжинский подгоризонт) и рис. 3.9 (нижневаланжинский подгоризонт).  

           Рис.3.8. Сопоставление фактических и расчетных уровней в наблюдательных

скважинах верхневаланжинского подгоризонта.

Рис.3.9. Сопоставление фактических и расчетных уровней в наблюдательных

скважинах нижневаланжинского подгоризонта.

Коэффициенты уравнения регрессии по каждой наблюдательной скважине представлены в таблице 3.7.

                                                                                                                             Таблица 3.7.

                  Коэффициенты уравнения регрессии по наблюдательным скважинам.                    

В целом можно отметить, что сходимость результатов удовлетворительная. Коэффициенты множественной корреляции составляют более 0,7 за исключением скважин № 89-а и № 87. По этим скважинам они равны 0,62 и

0,61 соответственно. Причин расхождения много. Это, в первую очередь, неучтенное воздействие опытно-фильтрационных работ, строительных откачек в период сооружения и освоения скважин Северного фланга, осреднение дебитов скважин, недоучет режимов работы некоторых скважин титонского и низкодебитных скважин валанжинского горизонтов, режим источника Финкгейзер (данных нет, наблюдения по нему прекращены), погрешности измерений, неравномерность инфильтрации и др.    

Регрессионный анализ дает возможность оценить влияние источников друг на друга, и утверждать следующее:                

- влияние эксплуатационных скважин на тех дебитах, которые определены протоколами ГКЗ, на скважины режимной сети, ограничивается срезками уровня в цифрах 0,5 – 1,5 м.   

-  цифровые значения коэффициентов (табл. 3.7) позволяют установить степень влияния каждой эксплуатационной скважины или каждого фактора на ту или иную наблюдательную скважину, или на определенную зону месторождения.  

- серьезное влияние на режим оказывают атмосферные осадки и утечки из городских сетей различного назначения и неканализованных поселков. Они формируют устойчивый тренд роста уровней, который наблюдается уже много лет. Все это приводит к тому, что даже при водоотборах из скважин и естественной разгрузке подземных вод, происходит (за некоторыми исключениями) систематическое повышение уровней подземных вод в рабочих горизонтах.