Утверждено

Постановлением

Госгортехнадзора России

от 5 июня 2000 г. N 31

 

Согласовано

МПР России

Минэкономики России

Минтопэнерго России

 

РУКОВОДСТВО

ПО СОСТАВЛЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ПРОЕКТОВ

РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

РД 07-367-00

 

Руководство по составлению технологических схем и проектов разработки месторождений технических подземных вод разработано с учетом требований Закона Российской Федерации "О недрах" и нормативно - правовых актов в области использования и охраны недр.

Руководство согласовано с Министерством природных ресурсов Российской Федерации, Министерством экономики Российской Федерации и Министерством топлива и энергетики Российской Федерации.

Руководство является методическим документом, определяющим структуру и содержание технологических схем разработки месторождений технических подземных вод.

Настоящее Руководство подготовлено по заданию Госгортехнадзора России и ОАО "Сургутнефтегаз".

Редакционная комиссия:

В.В. Грицков, Я.И. Васильев, В.П. Дьяконов, Л.А. Куклич, Р.А. Стандрик, Д.В. Кантор.

Руководство подготовлено рабочей группой в составе:

В.П. Дьяконов, Л.А. Куклич, А.А. Куклич, Н.Я. Медведев, И.М. Кос, В.И. Крайний, В.С. Карганов, Л.И. Моторная.

 

I. Общие положения

 

Настоящее "Руководство по составлению технологических схем и проектов разработки месторождений технических подземных вод" разработано с учетом требований Закона Российской Федерации "О недрах" и нормативных правовых актов в области использования и охраны недр.

Руководство определяет структуру и содержание технологических схем разработки месторождений технических подземных вод, устанавливает единый порядок их составления.

Технологическая схема является проектным документом, обеспечивающим использование подземных вод для технических целей, охрану недр, окружающей среды и безопасное ведение работ.

Соблюдение требований и основных положений настоящего Руководства носит рекомендательный характер для организаций всех форм собственности, занимающихся составлением технологических схем разработки и эксплуатацией месторождений технических подземных вод.

Технологическая схема разработки месторождений технических вод для обеспечения подземной водой поддержания пластового давления может входить составной частью в общий проект на разработку нефтяных и газовых месторождений.

 

II. Рекомендации по составлению технологических схем

разработки месторождений технических подземных вод

 

Разработка месторождений технических подземных вод осуществляется в соответствии с утвержденными заказчиком и согласованными в установленном порядке с органами Госгортехнадзора России технологическими схемами и проектами разработки.

Подготовленность разведанных месторождений технических вод для составления технологической схемы и эксплуатации определяется степенью их геолого - гидрогеологической изученности. Согласно существующей классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземные водоносные горизонты (комплексы) считаются подготовленными для промышленного освоения при соблюдении следующих основных условий:

- проведена разведка месторождения, изучено геологическое строение, фильтрационные и емкостные свойства водоносного пласта, химсостав и режимные исследования водозаборных скважин или их пробная опытно - промышленная эксплуатация;

    - утверждены    эксплуатационные    запасы    подземных   вод.

Промышленное освоение месторождений подземных вод  допускается  на

запасах  категорий  A  и  B,  опытно  -  промышленное - на запасах

категории  C ,  которые  по  результатам  пятилетней  эксплуатации

            1

переутверждаются по более высоким категориям;

- оформлена лицензия на право пользования недрами; в лицензионном соглашении установлены предварительные границы горного отвода, которые в технологической схеме разработки уточняются.

Составление технологических схем и проектов разработки осуществляется специализированными организациями или недропользователями, имеющими на этот вид деятельности лицензию.

Технологические схемы разработки служат основой для обоснования инвестиций в строительство и обустройство водозаборов, их эксплуатации и реализации геолого - технических мероприятий.

Проектирование разработки, как и разработка месторождений, обычно имеет стадийный характер. Технологическими проектными документами являются:

- технологические схемы опытно - промышленной эксплуатации;

- технологические схемы разработки;

- уточненные технологические схемы разработки;

- авторский надзор (анализ разработки).

    Технологическая схема   опытно   -  промышленной  эксплуатации

составляется для вновь  вводимых  месторождений,  эксплуатационные

запасы   по   которым   утверждены   по   категории  C ,  с  целью

                                                      1

дополнительного геологического доизучения месторождения (участка).

По  результатам  опытно  -  промышленной  эксплуатации  проводится

государственная экспертиза запасов и перевод их  в  более  высокие

категории.

Технологическая схема разработки определяет систему расстановки водозаборных скважин и оптимальные условия разработки месторождения (участка).

Уточненная технологическая схема составляется в случае, когда по результатам реализации технологической схемы выявляются отклонения от принятой геологической модели водоносного пласта или в перспективе планируется значительное увеличение объемов отборов воды.

Авторский надзор осуществляется по эксплуатируемым месторождениям для оценки эффективности применяемой схемы размещения скважин и системы разработки. Контролируется реализация принятых решений и расхождение фактических технологических и технико - экономических показателей с проектными. Планируются мероприятия, направленные на достижение проектных показателей и повышение эффективности разработки.

В задании на проектирование технологической схемы разработки подземных вод указываются следующие требования и положения:

- год ввода месторождения в опытно - промышленную эксплуатацию или промышленную разработку; в случае, если он не определен, показатели рассчитываются по порядковым номерам лет эксплуатации;

- срок использования вод для технических целей, лет;

- среднесуточный суммарный отбор воды по месторождению, тыс. куб. м/сут.;

- максимальное снижение динамического уровня в водозаборных скважинах за принятый срок разработки месторождения, м;

- проектное количество водозаборных скважин, включая резервные;

- возможные объемы бурения по годам;

- конструкция водозаборных скважин;

- способ эксплуатации водозаборных скважин;

- качество воды;

- дополнительные сведения, влияющие на проектирование разработки: наличие вечной мерзлоты, водоохранных зон, зон приоритетного природопользования, пахотных земель и т.д.;

- особые требования по охране недр и окружающей среды.

Задание на проектирование утверждается заказчиком (недропользователем) и согласовывается с Госгортехнадзором России или его территориальным органом.

Заказчик представляет проектирующей организации все исходные геолого - гидрогеологические данные, необходимые для составления техсхемы, в том числе материалы подсчета эксплуатационных запасов подземных вод, лицензионные документы, земельный и горный отводы.

 

III. Содержание технологической схемы разработки

(текстовая часть)

 

1. Реферат

 

В реферате излагаются сведения об объеме отчета, количестве таблиц, рисунков, графических приложений, перечень ключевых слов, характеризующих основное содержание отчета. Дается краткое описание полученных результатов научно - исследовательских работ, включающих основные сведения по геолого - гидрогеологическим условиям изучаемого водоносного горизонта (комплекса). Приводятся данные технологических и технико - экономических расчетов по рекомендуемому варианту разработки, охране недр и окружающей природной среды.

 

2. Введение

 

Во введении дается краткая информация о разведке и подсчете эксплуатационных запасов подземных вод, сведения о проектировании их разработки и эксплуатации с указанием сроков и объемов добычи воды. Рассматриваются основные цели и задачи проектирования, обоснование постановки работы, главные положения задания на проектирование по составлению техсхемы разработки месторождения (участка) подземных вод и состояние лицензирования пользования недрами.

 

3. Общие сведения о районе работ и месторождении

подземных вод

 

Приводится географическое и административное положение месторождения (водозаборного участка), ближайшие населенные пункты, железнодорожная и автомобильная сети, расстояние до ближайших станций. Характеризуются природно - климатические условия, орогидрография, геоморфология и геокриологические условия района, имеющие существенное значение для принятия проектных решений по бурению водозаборных скважин, обустройству месторождения и транспорту воды. Указываются сведения о существующих источниках питьевого и технического водоснабжения, о энергообеспеченности, сейсмичности работ, о наличии строительных материалов (глина, песок и т.д.) и действующих в районе нефтяных, газовых, строительных и др. организаций, имеющих базы производственного обслуживания. Дается обзорная карта района с проектируемым и окружающими его месторождениями, населенными пунктами, реками, крупными озерами, железными и автомобильными дорогами, ЛЭП, водопроводами, водоохранными зонами, территориями приоритетного природопользования.

 

4. Геолого - гидрогеологическая характеристика

месторождения подземных вод

 

4.1. Краткая геолого - гидрогеологическая характеристика разреза отложений

 

Дается краткая литолого - стратиграфическая характеристика разреза отложений с описанием выделенных гидрогеологических комплексов и разделяющих их глинистых водоупоров. Приводятся физико - химические свойства воды и состав водно - растворенного газа, геотермические условия, водообильность пластов (комплексов) и наличие аномально высоких и аномально низких пластовых давлений. Анализируется изменение химсостава вод, геотермических и геодинамических условий по разрезу отложений. При наличии вечномерзлых пород рассматриваются их толщины и распределение по площади и разрезу (приложение 2 <*>; табл. П.1,табл. П.2).

--------------------------------

<*> Приложения не приводятся.

 

4.2. Геолого - гидрогеологическая характеристика водоносного пласта (комплекса) месторождения подземных вод

 

4.2.1. Геологическое строение

 

Приводятся глубины залегания кровли и подошвы пласта (толщи), углы падения пород, тип и размеры структуры, ее тектоническое строение (приложения 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8; табл. 1).

 

4.2.2. Литологический состав, толщины и показатели неоднородности

 

Детально освещается литологический и гранулометрический состав отложений, общие и эффективные толщины и закономерность их изменения по площади месторождения. Коэффициенты песчанистости и расчлененности, наличие зональности в распространении коллекторов по площади и разрезу (приложения 9, 10, 11, 12; табл. 2).

 

4.2.3. Коллекторские свойства пласта

 

Приводятся коллекторские свойства пласта (пористость, проницаемость) по результатам интерпретации геофизических исследований (комплекс ГИС), проведенных по скважинам, и лабораторных исследований керна. Рассматривается закономерность изменения фильтрационно - емкостных свойств по площади и разрезу, дается их сравнительная оценка по геофизическим данным и исследованиям керна (табл. 4,5,6,7).

 

4.3. Гидрогеологические условия, физико - химические свойства подземных вод и растворенных в них газов

 

Приводится краткая геолого - гидрогеологическая характеристика водоносного комплекса, к которому приурочен изучаемый водоносный пласт, мощности комплекса и водоупоров. Оцениваются гидродинамические условия комплекса, его положение в системе водонапорного бассейна, изолированность от воздействия вод зоны активного водообмена и источник формирования эксплуатационных запасов вод. Рассматривается изменение химсостава вод, состава растворенных газов, газового фактора, давления насыщения и температур в региональном плане по площади бассейна. Изучаются физико - химические свойства подземных вод с указанием микрокомпонентного состава, их газонасыщенность, давление насыщения, состав водно - растворенного газа и геотемпературные условия. Делается заключение о возможности использования вод в качестве технических, промышленных, бальнеологических и теплоэнергетических (табл. 8,9,10).

 

4.4. Результаты гидродинамических и режимных исследований

 

Приводятся по скважинам результаты исследований методом установившихся отборов (откачек), гидропрослушивания, восстановления давления или уровня. Указывается объем этих исследований и определенные значения параметров водопроводимости, пьезопроводности. Исследования методом установившихся отборов проводятся на режимах без остановки скважин, чтобы исключить влияние естественного термогазлифта на уровень воды. Рассматриваются результаты режимных наблюдений, их периодичность, статические и динамические уровни или давления. Анализируются и сопоставляются полученные значения параметров с данными, определенными по ГИС и керну. Излагаются сведения о результатах гидродинамических исследований по водозаборам района для использования этих данных по методу аналогии. При достаточно длительной работе водозабора результаты режимных исследований обрабатываются для определения параметров водопроводимости и пьезопроводности (табл. 11,12;табл. П.3,П.4).

 

5. Эксплуатационные запасы подземных вод

 

Приводятся сведения из протокола Государственного комитета по запасам полезных ископаемых МПР России об утвержденных эксплуатационных запасах подземных вод, номер протокола, дата, с указанием величин расчетного снижения динамических уровней по скважинам на расчетный срок эксплуатации водозабора. Рассматривается современная и перспективная потребность в минерализованных водах.

 

6. Технологические и промышленные свойства

подземных вод

 

6.1. Оценка качества подземных вод для целей поддержания пластового давления (ППД) в нефтяных месторождениях

 

Рассматривается качество вод с позиций тех гидрохимических и физических процессов, которые происходят при заводнении нефтяных пластов (смешивание вод, взаимодействие их с породой и нефтью, изменение термобарических условий и коррозионных свойств воды и т.д., что может приводить к нарушению равновесной концентрации вещества и выпадению его в твердый осадок, как правило, соль). Дается оценка возможного влияния этих процессов на эффективность разработки нефтяных месторождений. Для оценки качества подземных вод основное внимание уделяется смешиванию вод и их взаимодействию с породами. Изучается химсостав закачиваемой воды и пластовой нефтяного горизонта, их совместимость по химсоставу и возможности образования твердых солевых отложений в скважинах и наземном промысловом оборудовании. Среди процессов взаимодействия нагнетаемых вод и пород ведущим является выщелачивание (растворение) последних. В этом случае изучается минеральный состав пород: в первую очередь, наличие гипса, кальцита и доломита, более всего подверженных выщелачиванию. Уделяется также внимание взаимодействию нагнетаемой воды с углеводородами, часто сопровождающееся накоплением радия и др. радионуклидов в воде и восстановлением сульфатов. Последнее приводит к обогащению воды сероводородом и углекислым газом. Обращается внимание на коррозионные свойства закачиваемой воды, смешанной с пластовой. С этой целью определяется наличие в них окислителей, водно - растворенных газов: кислорода, сероводорода и углекислоты, которые являются наиболее активными коррозионными агентами. Изучаются в лабораторных условиях технологические (нефтевытесняющие и нефтеотмывающие) свойства закачиваемой воды, непосредственно влияющие на коэффициент нефтеотдачи, которые зависят от вязкости воды и нефти, фильтрационных характеристик пластов - коллекторов, набухаемости глинистого материала отложений и поверхностного натяжения нефти на границе с водой (табл. 13,14,15). Изучается промышленная ценность технических вод с точки зрения попутного извлечения из них микрокомпонентов.

 

6.2. Пескование скважин и рекомендации по борьбе с выносом песка

 

Рассматриваются данные о выносе песка, строится зависимость количества выносимого песка от дебита скважин. Анализируются полученные данные, гранулометрический состав водоносной породы и выносимого песка, степень сцементированности водоносного песчаника по разрезу водоносного пласта (комплекса). Приводятся рекомендации по борьбе с пескованием: геологические (прострел наиболее плотных интервалов пласта), гидродинамические (режимы запуска и работы скважин) и технические (конструкция скважин, фильтры с учетом гранулометрического состава породы). Для вод, используемых в ППД, следует также отразить допустимое количество песка в закачиваемой воде в зависимости от проницаемости нефтяного пласта (табл. П.5; рис. 1 <*>).

--------------------------------

<*> Рисунки не приводятся.

 

7. Анализ текущего состояния эксплуатации

водоносного пласта (комплекса)

 

7.1. Конструкция водозаборных скважин

 

Рассматривается конструкция действующих и проектных водозаборных скважин с указанием оборудования фильтровой части скважины (перфорация, фильтр и т.д.). Анализируются надежность конструкции с позиции охраны недр (высота подъема цемента за колоннами, целостность цементного камня, их герметичность) по данным геофизических и гидродинамических исследований и глубины спуска насосного оборудования, обеспечивающего при расчетном падении динамического уровня заданные параметры эксплуатации (дебиты и сроки работы). Оцениваются и рекомендуются к внедрению конструкции скважин гидродинамически совершенные по степени и характеру вскрытия пласта для получения максимального дебита. Для мощных водоносных комплексов (несколько сот метров) оценивается влияние дебита скважин на параметр водопроводимости.

 

7.2. Характеристика фонда скважин и технологических показателей эксплуатации месторождения подземных вод

 

Приводится характеристика фонда скважин на дату составления технологической схемы с указанием того или иного способа эксплуатации (погружной насос, самоизлив, газлифт и т.д.). Рассматриваются основные технологические показатели, характеризующие текущее состояние разработки подземных водоносных горизонтов по годам: отборы воды по скважинам, накопленная добыча воды по ним, динамика добычи воды по водозабору (участкам) в целом, изменение динамических уровней в водозаборных скважинах, изменение коэффициентов эксплуатации скважин и динамика качества воды (изменение физико - химических свойств воды и содержания мехпримесей). По каждой действующей водозаборной скважине и по водозабору в целом приводятся графики эксплуатации по годам с изменением динамических уровней, сопоставляются фактические отборы и динамические уровни с расчетными. Анализируются дебиты и коэффициенты эксплуатации скважин, оцениваются эффективность использования фонда скважин, рекомендуются мероприятия по улучшению эксплуатации скважин. По результатам работы скважин уточняется источник формирования эксплуатационных запасов подземных вод (табл. 16,17,18; рис. 2, 3 и 4).

 

7.3. Анализ эксплуатации месторождений подземных вод (водозаборных участков) на изучаемой территории

 

Анализируется разработка всех или соседних с изучаемым месторождений подземных вод, приводится их количество, характеристика работы во времени, динамика добычи воды и накопленный отбор воды по годам. Рассматривается техника и технология добычи подземной воды, опыт использования систем ППД (наземная, подземная, смешанная) для заполнения нефтяных месторождений (табл. П.8).

 

7.4. Анализ и оценка эффективности реализуемой системы разработки месторождения подземных вод

 

Анализируется эффективность реализуемой системы разработки, оценивается схема размещения скважин, их конструкция, методы вскрытия, освоения и ремонта скважин, способы и техника эксплуатации скважин, система сбора и транспортировки воды, а также влияние природного фактора (заболоченность и т.д.). Анализ выполняется с учетом того, что система разработки подземного водоносного горизонта в значительной степени определяется геологической и гидродинамической неоднородностью эксплуатационного объекта не только внутри водозаборного участка, но далеко за его пределами, так как радиус влияния действующего водозабора на порядок или больше превосходит его размеры. Эффективность системы разработки оценивается также с точки зрения достижения запроектированных показателей с наименьшими затратами, охраны недр и окружающей природной среды.

 

8. Технологические показатели разработки

водоносного пласта (комплекса) месторождения

подземных вод

 

8.1. Обоснование исходных данных для технологических расчетов

 

На основании комплексного анализа всей геофизической, геологической, гидрогеологической, гидродинамической и технологической информации, изложенной в предыдущих разделах, обосновываются исходные геолого - физические и гидродинамические параметры пласта (комплекса), необходимые для технологических расчетов. Основными параметрами водоносного пласта, используемыми для расчетов, являются водопроводимость и пьезопроводность, которые могут определяться расчетным путем по результатам интерпретации комплекса геофизических исследований (ГИС) и гидродинамических исследований скважин преимущественно методом гидропрослушивания (метод групповых пробных откачек), и для этого в первом случае рекомендуется использовать формулы:

 

    эпсилон = km ро/мю и хи = k/мю(к    x бета  + бета ),

                                    пор       ж       с

 

    где:

    эпсилон - водопроводимость, кв. м/сут.;

    хи - пьезопроводность, кв. м/сут.;

    k - проницаемость, кв. мкм;

    m - средняя эффективная толщина пласта (комплекса), м;

    ро - плотность воды, кг/куб. м;

    мю - вязкость воды в пластовых условиях, МПа x С;

    к    - пористость коллектора, доли единиц;

     пор

    бета  и бета  -   соответственно    коэффициенты   сжимаемости

        ж       с

                            -1

пластовой воды и породы, МПа  .

Полученные значения водопроводимости и пьезопроводности расчетным способом и по данным гидродинамических исследований сравниваются. При расхождении между ними в допустимых пределах предпочтение отдается расчетным данным, определенным с использованием комплекса ГИС, как наиболее представительным и многочисленным (табл. 19,20).

 

8.2. Задачи и методы гидродинамических расчетов при проектировании разработки подземных водоносных горизонтов

 

    Гидродинамические расчеты - важнейший элемент  технологической

схемы  разработки  водоносных  пластов.  Основными  задачами  этих

расчетов  являются:  определение  дебита  водозаборных  скважин  и

понижений  динамических уровней воды в них в процессе эксплуатации

с  учетом  взаимодействия  скважин  водозабора  между  собой  и  с

соседними действующими и проектными водозаборами (месторождениями)

и прогноз качества подземных вод (изменение  физико  -  химических

свойств вод,  КВЧ и др.).  При проектировании разработки подземных

вод  необходимо  предварительно  рассмотреть  систему   (варианты)

расположения  водозаборных  скважин  на  месторождении (участке) и

установить требования к режиму эксплуатации водоносного пласта.  В

качестве   исходных  величин  принимаются  потребность  в  воде  и

расчетные дебиты скважин без учета резервных.  Затем  определяется

количество скважин,  их конструкция,  тип фильтра,  заданное время

эксплуатации,  допустимое  понижение  динамического  уровня   воды

(S    ) в скважинах. Следует иметь в виду, что в отдельных случаях

  доп.

приходится  определять  и  максимальный  отбор  воды  водозабором,

который  может быть получен на рассматриваемом участке водоносного

пласта или на всей площади его распространения.  Таким образом, на

основе   гидродинамических   расчетов   в   технологической  схеме

рассматривается  возможность  получения  данным  водозабором   или

группой  водозаборов  потребного  количества воды (Q     ) к концу

                                                    потр.

расчетного срока (t     ),  не  превышая  максимально  допустимого

                   расч.

снижения  уровня  воды  в  скважинах  (S    ).  Если выдерживается

                                        доп.

соотношение:  S       < S    ,  то  производительность  водозабора

               доп.      расч.

является  обеспеченной.  В этом случае можно увеличить отборы воды

водозабором  (при  необходимости),  а  при  сохранении  проектного

отбора  воды  следует  сократить  количество скважин или уменьшить

расстояния между ними.  Если S       >  S    ,  то  для  получения

                              расч.      доп.

запланированного  отбора воды необходимо либо увеличить количество

скважин,  либо распределить  их  на  большей  площади.  Допустимое

понижение  уровня  воды  в  скважинах  зависит  от  фильтрационных

характеристик пласта и технических условий (в скважине должен быть

оставлен  столб  воды,  достаточный для работы погружного насоса в

течение  заданного  временя  и  обеспечивающий  необходимый  отбор

воды).   Вместе   с  тем  при  составлении  технологической  схемы

разработки следует предусмотреть некоторый резерв воды,  так как в

гидродинамической   модели   невозможно  полно  отразить  реальные

параметры    пласта    (в    частности,    крайнюю    изменчивость

водопроводимости) не только на территории вод