Практическое руководство по изучению движения подземных вод при поисках полезных ископаемых

В книге изложены разработанные к настоящему времени методы поисковой геофлюидодинамики. При описании методов основной упор сделан на их существо, на их физический смысл, определяющий и область применения каждого метода. Подробные сведения даны о принципах построения математических моделей. Приведены основные черты природных течений флюидов и их геологическая обусловленность. Рассмотрены некоторые вопросы геофлюидодинамических аномалий. Дан ряд рекомендаций по обработке материала, а также по выбору методов в зависимости от наличия фактического материала и стадии поисковых исследований. Кроме того, в книге в краткой и доступной форме изложены основные сведения из математики и термодинамики неравновесных процессов, необходимые для решения задач поисковой геофлюидодинамики. Книга предназначена для геологов и гидрогеологов, занятых прогнозом и поиском полезных ископаемых.

Геологические исследования, связанные с поисками, разведкой и добычей полезных ископаемых, делятся на два этапа — до и после открытия месторождения. Целью первого, поискового, этапа является обнаружение промышленной залежи полезного ископаемого, целью второго, разведочно-эксплуата-цибнного, — его добыча. Цели и задачи геологических исследований на разных этапах принципиально различны. Сказанное полностью относится и к изучению динамики флюидов — подземных вод, нефтей, газов.

На поисковом этапе основной интерес представляет изучение различных сторон природных процессов, в том числе и движения флюидов, приводящих к формированию скоплений полезных ископаемых и образованию геохимических ореолов. Изучением процессов миграции флюидов занимается г е о ф л ю-идодинамика, которая рассматривает миграцию флюидов как составную часть общего процесса геологического развития. Область геофлюи до динамики, исследующая миграцию подземных вод, получила название геогидродинамики. Этот термин стал общеупотребительным. Главное внимание в книге уделено подземным водам, но учитываются и другие флюиды. Многие положения имеют общий для всех флюидов характер. Поэтому автор счел возможным пользоваться более общим термином «геофлюидо-динамика».

В период поисков основной круг вопросов, связанных с динамикой флюидов, лежит в области геофлюидодинамики. С открытием залежи или месторождения вопросы динамики флюидов принимают инженерную направленность и переходят на разведочно-эксплуатационном этапе в область подземной газогидромеханики и гидрогеомеханики. Естественно, что между комплексами методов этих дисциплин, равно как и между этапами геолого-инженерного изучения месторождений и их окружения, нет резкой границы.

Место геофлюидодинамических исследований и геофлюидодина-мической информации на поисковом этапе определяется следующими соображениями.

1.    На каждой стадии поисковых исследований (в иерархии их детальности) комплекс эмпирических исследований и трактовка их результатов направлены на то, чтобы дать заключение (прогнозы) о наличии залежи полезного ископаемого в пределах некоторой территории, о ее размерах (запасах), о пространственной локализации искомой залежи в плане и в разрезе, о минимуме горнотехнических характеристик, необходимых для определения экономической целесообразности поиска, и об очередности опоискова-ния различных участков территории.

2.  Решение геофлюидодинамических задач ориентировано на выявление и учет не динамики флюидов вообще, а лишь тех ее черт, которые существенны для процесса открытия залежи данного ископаемого.

3.   Геофлюидодинамические сведения при поисковых исследованиях значимы лишь в системе сведений о всех сторонах опоиско-вываемой территории: тектонике, литологии, геохимии, динамике флюидов и т. д.

4.  Эмпирическая геофлюидодинамическая информация (измерение давлений, скоростей) принципиально отлична от литологичес-кой, тектонической, литохимической и флюидохимической, ибо носит мгновенный, дифференциальный, характере противоположность кумулятивному, интегральному по времени, характеру остальных данных и не содержит предыстории. Для решения же поисковых задач нужны именно кумулятивная, интегральная, информация или характеристики, заданные для геологически значимых периодов времени. Для поискового этапа характерна низкая детальность опробования по сравнению с детальностью полей давлений и скоростей флюидов.

С учетом этих соображений и должны определяться круг и характер задач геофлюидодинамических исследований и построений при поисках полезных ископаемых.

Еще недавно, а во многом и сейчас еще подход к вопросам динамики флюидов при поисках полезных ископаемых (главным образом нефти и газа) определялся эмпирической традицией: искать пространственные корреляции залежей и геофлюидодинамических характеристик, получать геофлюидодинамические «поисковые критерии» и затем пользоваться ими непосредственно. Этот подход не учитывал ни специфики геофлюидодинамической информации, ни того, что поисковую значимость она приобретает лишь в совокупности, в системе с другими геологическими сведениями. Поэтому он оказался малопродуктивным. Новый же подход только развивается. Конечно, составление «Практического руководства» в такой ситуации связано со значительными трудностями. Вместе с тем именно в такой обстановке оно, пусть не очень совершенное, весьма необходимо. «В книге подобного рода потребность ощущалась уже давно. Однако время шло, а книга не появлялась, и в конце концов я решился написать ее сам, хотя вовсе не считал, что смогу это сделать лучше других» [101].

Как по содержанию, так и по характеру изложения книга адресована совершенно определенному читателю — специалисту, занятому прогнозом и поисками полезных ископаемых и имеющему традиционную компетенцию геологического плана. Характер подготовки читателя и специфичность современного состояния геофлюи-додинамики обусловили некоторые черты содержания настоящего руководства.

Сегодняшняя геофлюидодинамика переживает период бурного развития, а комплекс геофлюидодинамических методов исследования при прогнозе и поисках полезных ископаемых еще ограничен и находится в стадии становления. В этой обстановке степень разработанности разных приемов, методов, подходов широко варьирует. Одни доведены до алгоритмизованных процедур, другие только намечены. В книге приводятся не только хорошо отработанные методы, но и различные соображения по использованию новых подходов, лишь формирующихся сейчас, но уже так или иначе применяемых в практике прогнозных и поисковых работ. Вполне естественно, что подобные соображения не окончательны и со временем набор их пополнится и в чем-то изменится, ибо можно предполагать в ближайшие годы интенсивное развитие методов поисковой гео-флюидодинамики. Однако на сегодня они помогают реализовывать эти подходы на практике наиболее эффективно, а временами и просто элементарно грамотно. <...>