Особенности эксплуатации подземных вод Атлымского горизонта в западной части Западно-Сибирского мегабассейна (на примере Хуготского месторождения пресных подземных вод)

Геологическое строение платформенного чехла западной части территории Западно-Сибирского мегабассейна подземных вод отличается от центральной части. В соответствии с этим меняются и условия залегания, формирования и характер режима подземных вод. Особенностями геологического строения рассматриваемой территории является развитие структур складчатости нагнетания, что приводит к изменению залегания атлымского водоносного горизонта (ВГ) по площади его распространения и сокращению его мощности до 0 метров в крайне западной части. Мощность ВГ изменяется от 20 до 100 метров. В зонах приповерхностных дислокаций в правобережных обрывах реки Оби атлымский ВГ выходит на поверхность, обеспечивая тем самым себе питание и разгрузку. Некоторые стратиграфические подразделения, слагающие разрез центральной части Западно-Сибирского мегабассейна в западной выклиниваются, к ним относятся верхний олигоцен и неогеновая система.

Особенности эксплуатации подземных вод атлым-ского ВГ в западной части Западно-Сибирского мегабассейна рассмотрим на примере Хуготского месторождения пресных подземных вод (МППВ) в Октябрьском районе ХМАО-Югре.

В настоящее время питьевое водоснабжение г. Нягань организовано, главным образом, за счет эксплуатации централизованного Хуготского группового водозабора. Муниципальное образование городской округ г. Нягань (с численностью населения 57,1 тыс. человек) расположен в границах ХМАО - Югры (в западной его части) в пределах номенклатурного листа P-41 (Ивдель).

Эксплуатационные участки (кустовые площадки) размещены в 20 км к юго-востоку от г. Нягань в границах Хуготского МППВ. Водозабор был построен по проекту, разработанному институтом «Уралводока-налпроект», и запущен в эксплуатацию в 1991 г. До 1999 г. была реализована лишь первая очередь проекта, водозабор состоял из 3-х узлов, включающих 24 эксплуатационные скважины. По данным обследования 2014 г. в настоящее время групповой водозабор состоит из 52 эксплуатационных скважин и 6 наблюда- тельных. При этом в постоянной работе находятся 1722 скважины, водоотбор которых не превышает 12500 м3/сут. Скважины расположены в пределах семи кустовых площадок (табл. 1), общей протяженностью 4 км. Площадь месторождения свободна от застройки, за исключением крайней западной части, где проходит трасса газопровода местного значения, пересекающая его с юго-востока на северо-запад в районе куста IV (скв. 141 ц), по которой в город подается попутный газ нефтяных месторождений, переработанный на Красноленинском ГПЗ.

Услуги по водоснабжению населения предоставляет специализированное предприятие ОАО «Няганские энергетические ресурсы», осуществляющее добычу воды на водозаборе на основании лицензий ХМН 02339 ВЭ от 25.12.2008 г. [1].

Для обеспечения населения качественной питьевой водой на водозаборе построены водоочистные сооружения. Проектная производительная мощность составляет 30 тыс.м3/сут.

Гидрогеологические условия Хуготского МППВ характеризуются сплошным развитием атлымского ВГ переменной мощности, приуроченного к отложениям атлымской свиты. Изменчивость мощности - основной и единственный фактор, усложняющий геологогидрогеологические условия Хуготского МППВ. Мощность горизонта варьирует в широких пределах от 0-20 до 100 м, что связано с развитием процесов глиняного диапиризма в подстилающих породах тавдин-ской свиты. Фильтры скважин установлены в интервалах глубин 40-102 метра (табл. 2). На водоразделах р. Хугот атлымский водоносный горизонт частично перекрыт шайтанскими глинами, которые занимают порядка 20 % площади развития продуктивного горизонта. В долине р. Хугот атлымский горизонт перекрыт аллювиальным, приуроченным в основном к отложениям I надпойменной террасы. В целом атлымский водоносный горизонт является безнапорным. Его уровенная поверхность повторяет рельеф местности. Статический уровень зафиксирован на глубинах от 3-4 м

(западная часть) до 6-12 м (восточная часть). Подстилается водоносный горизонт толщей глин тавдинской свиты - регионального водоупора. Абсолютные отметки кровли горизонта варьируют от +110 до +50 м. Глубина залегания 1,5-90 м. Водовмещающие породы представлены песками кварцевыми и кварцево - полевошпатовыми средне- и мелкозернистыми с маломощными и редкими прослоями глин. Питание водоносный горизонт получает исключительно за счет инфильтрации атмосферных осадков. Основная область разгрузки продуктивного горизонта - долина и русло р. Хугот.

Геологоразведочные работы, включавшие поисковые работы, предварительную и детальную разведку для изыскания источника хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Нягань были проведены в течение 1982-1987 гг.

На момент проведения поисково-оценочных работ централизованное водоснабжение в городе отсутствовало. Хозяйственно-питьевое водоснабжение населения обеспечивалось за счет индивидуальных колодцев и одиночных водозаборных скважин, суммарный водоотбор которых не превышал 1,5-2 тыс. м3/сут.

В 1985 году был введен в эксплуатацию временный Няганьский (городской) водозабор с проектной производительностью 5 тыс. м3/сут, эксплуатационные скважины которого каптируют средне-четвертичный казымский водоносный горизонт.

Проектом предусматривалась его ликвидация после ввода в эксплуатацию разведанного Хуготского МППВ. В настоящее время Няганьский (городской) водозабор эксплуатируется для целей технического водоснабжения города. Добыча подземных вод осуществляется в рамках установленного лимита водопо-требления в объеме, не превышающем 5 тыс. м3/сут.

На первом этапе в период с 1982 по 1984 гг. были выполнены геологоразведочные работы, включающие стадию поисков. По результатам проведенных исследований рекомендованы два перспективных участка (месторождения) - Хуготский и Тундра-Юганский для постановки дальнейших разведочных работ.

Таблица 1

Характеристики Хуготского МППВ

№ куста	Проектные характеристики МППВ				Фактические характеристики МППВ (июнь 2014 г.)
	Кол-во скважин	Дебит куста, тыс. м3/сут	Статический уровень, м	Расчетная глубина уровня, м	Кол-во скважин по лицензии (факт.)/в работе	Дебит куста, тыс.м3/сут	Статический (условный) уровень, м	Глубина уровня, м	Глубина установки асоса, м
1	4	10	3,0-5,0	31,037,0	12 (12)/3	1,174	7,4-8,0	9,9 10,5	45-54
2	1	2,5	5,0	36,0	7 (7)/7	1,707	-	9,049,9	63-74
3	1	2,5	5,0	48,0	8 (8)/1	0,526	7,5-9,2	19,0	48
4	2	5	4,0-6,0	53,055,0	10 (10)/-	2,501	11,1-16,4	19,8 23,5	44-72
5	1	2,5	8,0	49,0	4 (5)/3	0,819	30,0	31,63 46,6	72-81
6	1	2,5	10,0	51,0	7 (8)/6	3,191	5,2	24,2 36,7	44-72
7	3	7,5	9,0-12,0	52,055,0	7 (8)/6	2,1112	26,6	27,9 36,2	54-70
Всего	13	32,5			55 (58)/26	12,03

Техническое состояние скважин

Таблица 2

№ куста	№	№ скв. на водозаборе № скв. по паспорту	Глубина скв.по паспорту, м	Глубина скв. по данным ЗСФ ИНГГ СО РАН (от устья скважины), м	Интервал установки фильтра по паспорту скважины, м	Процент засыпки фильтра, %	Процент засыпки скважины, %
1	1	5/НГ-375	82	51	56-76	100	38
	2	6/НГ-370	86	65	55-75	50	24
	3	7/НГ-376	81	67	56-76	47	17
	4	8/НГ-351	96	49	64-84	100	49
	5	12/НГ-893	77	80	56-76	0	0
	6	14/НГ-894	77	64	56-76	60	17
	8	13БИС/НГ-13бис	100	55	57,3-65,2; 80,1-88,2	100	45
3	9	1/1	100	73	74-94	100	27
	10	2/2	100	53	72-92	100	47
	11	3/3	100	38	40-60	100	62
	12	4/6	(105)	90	(69-90,8)	4	14
	13	8/8	93	57	48-68	55	39
	14	б/н /6(2)	94	55	71-91	100	41
	15	6Н	70	64			9
4	16	2/НГ-656	100	62	74-86; 88-96	100	38
	17	5/НГ-659	100	61	70-76; 82-96	100	39
	18	/8	93	77	70-90	65	17
	19	4/НГ-657	100	70	70-94	100	30
	20
	21	4БИС	106	70	61-71; 82-94	59	34
5	22	б/н / 5Н	97	97			0
6	23	б/н / 6Н	75	77			0
7	24	3/3	107	67	81-102	100	37
	25	б/н / 7Н	101	102			0

Всего на поисковой стадии было пройдено 147 скважин разного назначения (картировочных геологических – 99, поисковых гидрогеологических – 19, поисковых на эоценовый горизонт – 1, центральных опытных кустов – 1, наблюдательных – 27) глубиной от 5 до 325,6 м. Все картировочные скважины исследованы гамма- и электрокаратажем. Поисковые, наблюдательные и центральные скважины опытных кустов опробованы прокачками, пробными и опытными откачками.

В течение 1985-1987 гг. на указанных участках были выполнены геологоразведочные работы, соответствующие стадиям предварительной и детальной разведки. Следует отметить, что проведение работ сразу в две стадии было вызвано форсированной разработкой проекта водоснабжения г. Нягань (первая очередь), что потребовало выполнения объемов работ, достаточных для подготовки Хуготского месторождения к промышленному освоению уже с 1987 года.

Таким образом, полевые работы 1985-87 гг. включали:

• -    детальное изучение площади месторождения геофизическими методами (ВЭЗ);

• -    комплекс геофизических исследований в скважинах (ГИС);

• -    картировочное бурение, режимные исследования в долине р. Хугот;

• -    гидрологические работы по изучению стока р. Хугот;

• -    опытные кустовые откачки на Хуготском и Тундра-Юганском участках.

По совокупности всех проведенных работ достигнутая степень разведанности месторождения была оценена экспертами ГКЗ как достаточная для его промышленной оценки на первоочередную заявленную потребность.

По сложности гидрогеологических условий, учитывая большую изменчивость мощности продуктивного горизонта, месторождение отнесено ко II группе сложности.

Запасы подземных вод Хуготского МППВ для хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Нягань утверждены по состоянию на 01.02.88 г. на неограниченный срок эксплуатации в количестве 47,5 тыс. куб. м/сут (в том числе по категориям, тыс. куб. м/сут: А–7,5, В–15, С 1 –10, С 2 –15) (Протокол ГКЗ № 10364 от 24.02.1988 г.).

Подсчет запасов подземных вод Хуготского месторождения был выполнен методом моделирования для однослойной геофильтрационной модели, а их обеспеченность источниками формирования – балансовыми расчетами. Что не в полной мере соответствует реальным условиям месторождения. Это обстоятельство, а также использование при подсчете весьма ориентировочных параметров связи подземных и поверхностных вод снижает достоверность общей величины подсчитанных запасов ПВ. В моделировании была принята следующая расчетная схема: скважины располагались в виде узлов (7) протяженностью порядка 4 км, расположенных вдоль левого берега р. Хугот. В семи водозаборных узлах предполагалась пробурить 13 эксплуатационных скважин (табл. 1). Рекомендуемая нагрузка на каждую эксплуатационную скважину 2500 м3/сут, с учетом полученного максимального дебита из качественно оборудованной разведочной скважины. Конструкция всех эксплуатационных скважин типовая. Рекомендованные глубины эксплуатационных скважин 80-100 м, глубина установки фильтров от 28-32 до 41-49 м. Длина фильтра 20 м, диаметр – 273 мм, длина отстойника 5 м. Глубина загрузки насоса 50-70 м. Конструкция водоприемной части всех эксплуатационных скважин одинаковая: фильтр сетчатый с песчано-гравийной обсыпкой, сетка стальная квадратного плетения с ячейкой 0,25*0,25 мм.

Результаты моделирования работы водозабора с расчетной производительностью 32,5 тыс. м3/сут (наиболее достоверная часть из подсчитанных запасов 47,5 тыс. м3/сут) показали, что максимальные понижения на конец эксплуатации (через 25 лет) не должны превысить 25 м при допустимых понижениях в целом по водозабору 33-53 м [2].

Предварительные результаты выполненного гид-рогеоэкологического обследования эксплуатационных участков Хуготского МППВ сотрудниками ЗСФ ИНГГ СО РАН в июне 2014 г. позволили установить следующее:

• 1.    Техническое состояние скважин эксплуатационных участков не позволяет достичь проектной нагрузки 2500 м³/сут. Фактический дебит скважин изменяется от 100 до 700 м³/сут (табл. 1). Из 25 скважин, в которых были выполнены промеры их глубин, в 11 – интервал фильтра полностью засыпан (табл. 2).

• 2.    Эксплуатационная схема водозаборов не соответствует проектной, как по количеству скважин, так и по их расположению.

• 3.    Бурение дополнительных скважин (сверх проекта) на эксплуатационных участках месторождения выполнено без учета гидродинамических особенностей рассматриваемого водного объекта.

• 4.    Существующим парком скважин эксплуатационных участков, возможно, получить не более 25% прироста водоотбора к современному.

В заключение следует отметить:

• 1.    Для получения проектной величины запасов подземных вод в количестве 32,5 тыс.м³/сут необходимо выполнить дополнительные геологоразведочные работы, с последующим строительством скважин по современной технологии с учетом гидродинамических особенностей рассматриваемого объекта.

• 2.    В случае увеличения проектной величины запасов (с учетом перспективы роста населения г. Нягань) необходимо провести геологическое доизучение в долине р. Хугот для выявления перспективной площади под строительство нового водозабора, где по аналогии с Хуготским МППВ прогнозируется возможность разведки запасов в количестве первых десятков тысяч м³ в сутки.