URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Солодов И.Н., Величкин В.И., Рубцов М.Г., Купер В.Я., Черток М.Б. Гидрогеохимический каротаж: теория и практика
Id: 24945
 
791 руб.

Гидрогеохимический каротаж: теория и практика

URSS. 2005. 320 с. Твердый переплет. ISBN 5-354-01038-1.

 Аннотация

В монографии изложены основы теории, методика проведения и интерпретации гидрогеохимического каротажа (ГХК). Приведены данные о конструкционных особенностях и аналитических возможностях многоканального гидрогеохимического зонда, измеряющего основные физические и химические параметры подземных вод in situ, и области его применения. Впервые дана количественная оценка влияния геоэлектрических полей на результаты скважинных гидрогеохимических потенциометрических измерений и предложены способы выявления и подавления этих помех. Выполнен количественный анализ искажения свойств подземных вод под влиянием гидродинамических и химических процессов в скважинах. Проведен анализ погрешностей, возникающих при традиционных методах гидрогеохимического опробования скважин. Приведены результаты исследования с помощью ГХК: (а) современных гидрогеохимических процессов выветривания метавулканитов основного состава и техногенной метаморфизации подземных вод под влиянием радиоактивных нитратнонатриевых растворов, распространяющихся от озера Карачай --- одного из наиболее экологически опасных объектов России; (б) гидрогеохимия природных, техногенных и посттехногенных процессов на всех стадиях освоения гидрогенных месторождений урана методом подземного выщелачивания.

Предназначена для гидрогеохимиков, гидрогеологов, геофизиков и геоэкологов, а также будет полезна для студентов, аспирантов и преподавателей названных специальностей.


 Оглавление

Введение (Величкин В.И., Солодов И.Н.)

Глава 1. Гидрогеохимический каротаж
  Купер В.Я., Рубцов М.Г., Солодов И.Н.

 1.1. Предпосылки и история создания метода
 1.2. Датчики и принципы измерений
  1.2.1. Барометрия
  1.2.2. Термометрия
  1.2.3. Кондуктометрия
  1.2.4. Амперометрическое определение растворенного кислорода
  1.2.5. Потенциометрия
 1.3. Гидрогеохимический зонд
 1.4. Особенности методики проведения гидрогеохимических каротажных исследований
 1.5. Устранение влияния геоэлектрических помех на скважинную гидрогеохимическую потенциометрию
 1.6. Проверка достоверности измерений in situ

Глава 2. Искажение свойств подземных вод под влиянием различных факторов (Солодов И.Н.)  

 2.1. Гидродинамические процессы в наблюдательных скважинах
  2.1.1. Движение воды в скважинах
  2.1.2. Конвективный перенос конденсационной влаги во внутрискважинном пространстве
  2.1.3. Глубокие скважины
  2.1.4. Обнаружение методом ГХК притоков подземных вод в скважины через нарушения гидроизоляции обсадных труб
 2.2. Коррозия и инкрустация стальных обсадных труб
  2.2.1. Водозаборные скважины
  2.2.2. Наблюдательные скважины
 2.3. Погрешности, связанные с применением традиционных методов гидрогеохимического опробования скважин

Глава 3. Геохимия природных и загрязненных подземных вод в районе поверхностного хранилища жидких радиоактивных отходов (оз.Карачай)
(Величкин В.И., Солодов И.Н., Черток М.Б).  

 3.1. Краткая геолого-гидрогеологическая характеристика исследуемой территории
 3.2. Среда транспорта подземных вод
 3.3. Современное состояние природных подземных вод в гипергенно измененных метавулканитах основного состава
 3.4. Характеристика источника загрязнения подземных вод
 3.5. Формирование химического состава загрязненных подземных вод
 3.6. Структура потока загрязненных подземных вод

Глава 4. Применение ГХК на разных стадиях освоения молодых пластовых инфильтрационных месторождений урана методом подземного выщелачивания (ПВ)
(Солодов И.Н.)  

 4.1. Литолого-геохимические особенности месторождений урана, определяющие их пригодность для освоения методом ПВ
 4.2. Дотехногенная стадия исследований
  4.2.1. Краткая характеристика объекта исследования
  4.2.2. Информативность методов измерения, используемых в ГХК
  4.2.3. Кислотно-щелочные свойства подземных вод
  4.2.4. Окислительно-восстановительное состояние литологической среды и урановых руд
 4.3. Техногенная стадия исследований
  4.3.1. Структура потока выщелачивающих растворов
  4.3.2. Углекислотная и сернокислотная стадии процесса
  4.3.3.Eh-pH условия выщелачивания урана и петрогенных компонентов
  4.3.4. Химический состав выщелачивающих растворов
 4.4. Посттехногенная стадия исследований
  4.4.1. Стратегия обращения с остаточными растворами
  4.4.2. Естественная нейтрализация и деминерализация остаточных растворов
Заключение (Величкин В.И., Солодов И.Н.)
Приложения
Литература

 Оглавление

Введение (Величкин В.И., Солодов И.Н.)
Глава 1. Гидрогеохимический каротаж (Купер В.Я., Рубцов М.Г., Солодов И.Н.)
 1.1. Предпосылки и история создания метода
 1.2. Датчики и принципы измерений
  1.2.1. Барометрия
  1.2.2. Термометрия
  1.2.3. Кондуктометрия
  1.2.4. Амперометрическое определение растворенного кислорода
  1.2.5. Потенциометрия
 1.3. Гидрогеохимический зонд
 1.4. Особенности методики проведения гидрогеохимических каротажных исследований
 1.5. Устранение влияния геоэлектрических помех на скважинную гидрогеохимическую потенциометрию
 1.6. Проверка достоверности измерений in situ
Глава 2. Искажение свойств подземных вод под влиянием различных факторов (Солодов И.Н.)
 2.1. Гидродинамические процессы в наблюдательных скважинах
  2.1.1. Движение воды в скважинах
  2.1.2. Конвективный перенос конденсационной влаги во внутрискважинном пространстве
  2.1.3. Глубокие скважины
  2.1.4. Обнаружение методом ГХК притоков подземных вод в скважины через нарушения гидроизоляции обсадных труб
 2.2. Коррозия и инкрустация стальных обсадных труб
  2.2.1. Водозаборные скважины
  2.2.2. Наблюдательные скважины
 2.3. Погрешности, связанные с применением традиционных методов гидрогеохимического опробования скважин
Глава 3. Геохимия природных и загрязненных подземных вод в районе поверхностного хранилища жидких радиоактивных отходов (оз.Карачай) (Величкин В.И., Солодов И.Н., Черток М.Б).
 3.1. Краткая геолого-гидрогеологическая характеристика исследуемой территории
 3.2. Среда транспорта подземных вод
 3.3. Современное состояние природных подземных вод в гипергенно измененных метавулканитах основного состава
 3.4. Характеристика источника загрязнения подземных вод
 3.5. Формирование химического состава загрязненных подземных вод
 3.6. Структура потока загрязненных подземных вод
Глава 4. Применение ГХК на разных стадиях освоения молодых пластовых инфильтрационных месторождений урана методом подземного выщелачивания (ПВ) (Солодов И.Н.)
 4.1. Литолого-геохимические особенности месторождений урана, определяющие их пригодность для освоения методом ПВ
 4.2. Дотехногенная стадия исследований
  4.2.1. Краткая характеристика объекта исследования
  4.2.2. Информативность методов измерения, используемых в ГХК
  4.2.3. Кислотно-щелочные свойства подземных вод
  4.2.4. Окислительно-восстановительное состояние литологической среды и урановых руд
 4.3. Техногенная стадия исследований
  4.3.1. Структура потока выщелачивающих растворов
  4.3.2. Углекислотная и сернокислотная стадии процесса
  4.3.3.Eh-pH условия выщелачивания урана и петрогенных компонентов
  4.3.4. Химический состав выщелачивающих растворов
 4.4. Посттехногенная стадия исследований
  4.4.1. Стратегия обращения с остаточными растворами
  4.4.2. Естественная нейтрализация и деминерализация остаточных растворов
Заключение (Величкин В.И., Солодов И.Н.)
Приложения
Литература

 Введение

Опыт гидрогеохимических исследований показывает, что в подземных водах, по мере увеличения глубины их залегания, возрастают давление (P), температура (T), соленость и газонасыщенность, аэробная обстановка сменяется анаэробной, окислительные свойства вод трансформируются в восстановительные. Однако до сих пор оценки этих изменений в значительной степени базируются на данных традиционных методов гидрогеохимического опробования, в ходе которых пробы воды, отобранные из буровых скважин, анализируются в лабораторных условиях спустя некоторое время после их отбора. Естественно, что при этом заметно искажаются химический состав и, как следствие, физико-химические параметры (pH, Eh) подземных вод. Характерно, что степень этого искажения тем существеннее, чем более значительно отличаются P-T-Eh параметры в исследуемом водоносном горизонте от аналогичных характеристик вод на дневной поверхности. Практика показывает, что указанные искажения реальных параметров подземных вод могут приводить к серьезным ошибкам при решении гидрогеохимических задач различного научного и практического значения.

Традиционное опробование подземных вод не обеспечивает также требуемой детальности при исследовании гидрогеологических разрезов с высокой фильтрационной и геохимической неоднородностью. Особенно заметно сказывается несовершенство этого метода при изучении в водоносных горизонтах закономерностей миграции загрязненных подземных вод и их физических и химических параметров.

До настоящего времени недостаточно используются методы, которые позволяют более прецизионно оценивать основные характеристики подземных вод. По-прежнему редко применяются полевые методы химического анализа воды для определения концентрации неконсервативных компонентов и измерения pH и Eh в потенциометрических ячейках непосредственно возле опробуемых скважин. Еще более редкое явление -- измерения неустойчивых параметров гидрогеохимической среды, прежде всего pH и Eh, в водоносных горизонтах (in situ) методом дистанционного зондирования. По этой тематике в отечественной и зарубежной литературе имеются лишь единичные публикации за длительный период совершенствования методов гидрогеохимического опробования скважин (Т.П.Попова, В.С.Росляков, Н.Ф.Щипунов, 1967; B.Bolviken, O.Logn, A.Breen, O.Uddu, 1972; Е.Г.Ларионов, Н.М.Николаева, А.В.Пирожков, 1977; А.В.Зотов, В.А.Приходько, Е.Г.Шеймин, 1981; D.J.Bottomley, J.D.Ross, B.W.Graham, 1984; H.Rohler, 1997).

Таким образом, анализ современного состояния гидрогеохимических исследований показывает, что для получения истинных характеристик состава и свойств подземных вод необходимо создать принципиально новый метод, с помощью которого можно было бы изучать основные свойства подземных вод непосредственно в водоносных горизонтах. Такой метод разработан в течение 90═х гг. прошлого столетия специалистами Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской академии наук (РАН) и Научно-производственного центра (НПЦ) "ПАЛС". Он получил название "гидрогеохимический каротаж (ГХК)". Этот экспрессный метод позволяет с высокой степенью детальности получать достоверные данные об основных физических и химических параметрах подземных вод в реальных термобарических и окислительно-восстановительных условиях водоносных горизонтов.

Аппаратурной основой метода ГХК является многоканальный микропроцессорный гидрогеохимический зонд. С высокой точностью зонд непрерывно и одновременно регистрирует основные физические и химические параметры подземных вод: температуру, гидростатическое давление, удельную электрическую проводимость (E), водородный показатель (pH), окислительно-восстановительный потенциал (Eh), концентрацию растворенных газов (O2, H2S) и ионов (нитрат, аммоний, натрий, кальций и др.).

Одновременно с апробацией первых модификаций зонда в реальных гидрогеохимических обстановках велись углубленные исследования по выявлению и изучению искажений свойств подземных вод, которые обусловлены конструкцией буровых скважин, материалом обсадных труб, химическими и гидродинамическими процессами, протекающими во внутрискважинном пространстве. В ходе этих исследований установлены причины этих искажений и определена их сущность. В конструкцию зонда и методику проведения ГХК внесены необходимые изменения, которые позволили устранить факторы, вызывающие упомянутые выше искажения.

Метод и аппаратура ГХК апробированы в разнообразных геотехнических и гидрогеологических условиях: в ходе мониторинга подземных вод в районе скважинных водозаборов (Тверская обл.; г.Юба-Сити, Сев. Калифорния, США); в нефтедобывающих скважинах на месторождениях Самарского Поволжья; при мониторинге подземных вод, подвергшихся селеновому загрязнению в долине Сан-Хоакин (Центральная Калифорния, США); в ходе изучения гидрогеохимии пластовых инфильтрационных месторождений урана Бешкак, Северный и Южный Букинай, Канжуган и их освоения методом подземного выщелачивания (ПВ) (Узбекистан, Южный Казахстан); в процессе мониторинга на полигонах подземного захоронения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) (Томская обл.); при изучении взаимодействия ЖРО с трещиноватыми кристаллическими породами в районе оз. Карачай (Челябинская обл.); на предприятии МосНПО "Радон" в Московской области. На всех перечисленных объектах поставленные задачи были успешно решены с помощью метода ГХК.

С 1979 по 2001 гг. исследования методом ГХК проведены в 151 скважине, общий метраж которых составил 44 пог.км. Измерения T, P, удельной электропроводности (E), pH, Eh, концентрации растворенных газов (O2, H2S) и активностей ионов (Na+, NH4+, Ca2+, NO3-) выполнены в скважинах различной конструкции глубиной от 6 до 1865 м, в температурном диапазоне 6 div 42o и P < 150 атм.

Методика исследований включала натурные эксперименты и прямое наблюдение за природными и техногенными геохимическими процессами в водоносных горизонтах, которые дополнялись лабораторными экспериментами. Результаты исследований обрабатывались методами компьютерного физико-химического моделирования с использованием программ "EQ3/6", "Анализ" и "HCh". На большинстве объектов исследовались все компоненты геологической среды: горные породы, подземные воды, растворенные газы и естественная подземная микрофлора. Для этого привлекались как классические, так и современные методы анализа вещества. Аналитические исследования выполнены в лабораториях ИГЕМ РАН, ГЕОХИ РАН, ЛОМЭ ВСЕГИНГЕО и ВИМС.

Оценка достоверности гидрогеохимических методов исследования выполнялась путем сопоставления результатов измерений in situ с теоретическими количественными оценками изучаемых параметров и их экспериментальной проверкой в лабораторных и натурных условиях.

Гидрогеохимический зонд, являющийся аппаратурной основой метода ГХК, прошел проверку в Поволжском метрологическом центре (г.Самара) и государственные метрологические испытания во ВНИИОФИ. На основании комплексных испытаний гидрогеохимического зонда Госстандартом России выдан сертификат RU. C.31.003. А о его утверждении в качестве типа средства измерения -- "зондов гидрогеохимических скважинных -- ГХК═001", -- зарегистрированного в Государственном реестре средств измерений под --01 и допущенного к применению на территории Российской Федерации. Нестандартная и стандартная аппаратура, используемая для тестирования приборов и градуировки датчиков, прошла метрологическую аттестацию в органах Госстандарта России.

В настоящей монографии изложены сведения об истории создания принципиально нового метода гидрогеохимических исследований подземных вод в буровых скважинах -- "гидрогеохимическом каротаже", информация о его аппаратурной основе -- многоканальном гидрогеохимическом зонде, методика проведения гидрогеохимического каротажа в полевых условиях и интерпретация полученных данных, результаты апробации метода в различных геотехнических и гидрогеологических условиях.

Основные положения монографии докладывались и обсуждались на III═й Всесоюзной конференции по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых "Проблемы геотехнологии" (Люберцы, 1983), на Координационном совете по подземному выщелачиванию месторождений твердых полезных ископаемых МИНГЕО СССР (п. Зеленый, ВСЕГИНГЕО, 1985), на 5═й Международной конференции "Геохимические пути миграции радионуклидов в биосфере" (ГЕОХИ РАН, г.Пущино, 1991), на Всероссийской конференции "Экологический мониторинг в условиях радиационного и химического загрязнения окружающей среды" (г.Челябинск, 1993), на 5═й и 7═й Международных конференциях "Radwaste management and environmental remediation" в Берлине (1995) и Сингапуре (1997), на научных конференциях ИГЕМ РАН (1997, 1999), на годовом совещании в Американском институте гидрологии "Hydrologic issue for the 21st Century: ecology, environmental and health" (г.Сан-Франциско, США, ноябрь 1999), на 2═м семинаре НКК МНТЦ "Реабилитация больших территорий" (г.Снежинск, 1999), на конференции "Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики" (С-Петербург, февраль 2002), на совещании "Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов, современное состояние" (г.Москва, ВНИИХТ, ноябрь 2002).

Авторы глубоко признательны академику РАН Н.П.Лаверову за поддержку, внимание и всестороннюю помощь при создании нового метода гидрогеохимических исследований. Авторы считают приятным долгом выразить благодарность А.В.Зотову, консультации которого по методике скважинной гидрогеохимической потенциометрии были весьма полезны, а также В.В.Новосельцеву, В.Я.Фарберу, В.П.Савинову, Е.Г.Дрожко, А.В.Глаголеву, Е.Петриченко, А.В.Скокову, А.А.Зубкову, В.Л.Забазнову, В.Г.Язикову за практическую помощь в проведении натурных исследований. В разработке метода и полевых экспериментальных работах принимали участие О.А.Липатов, Н.Д.Калинин, С.Н.Малыхин, Л.С.Шулик, Н.И.Ганина, А.Д.Хотеев, В.А.Задворнов, Д.И.Кринов, Н.Н.Жданов и В.В.Кондратьев, которым авторы выражают свою признательность.

Измерительная аппаратура и метод ГХК разработаны и прошли полевые испытания при финансовой поддержке Российской академии наук, Минатома РФ, Миннауки РФ, НАК "Казатомпром" (Республика Казахстан), Российско-американского центра по изучению транспорта загрязнителей (LBNL, г.Беркли, США) и Научного центра компании "Шлюмберже" (г.Нью-Йорк, США).

Величкин В.И., Солодов И.Н.
 
© URSS 2016.

Информация о Продавце