часть крупного платформенного артезианского бассейна, распо-
ложенного на крайнем юго-востоке Русской платформы. Резкая
континентальность и засушливость климата района обуславли-
вают при сравнительно небольшом количестве осадков (от 300 –
395 мм на севере и северо – востоке –до 170 – 220 мм на юге)
большую величину испаряемости и относительную бедность тер-
490
ритории поверхностными водами. В Прикаспийской низменности
преобладают солоноватые и соленые озера.
В геолого – структурном отношении район представляет
собой глубокую тектоническую впадину, выполненную мощной
толщей осадочных отложений от палеозойского до четвертично-
го возраста. Кристаллический фундамент залегает на глубине от
5–6 до 16 – 23 км в центральных частях впадины. Мощный оса-
дочный чехол, унаследуя до некоторой степени структурный
план фундамента, соленосными отложениями разделяется на
подкунгурский и послекунгурский комплексы. Наиболее изуче-
ны две зоны – Тепловский вал и Карачаганакско-Кобландинский
выступ, протягивающиеся в субширотном направлении вдоль
северного бортового уступа.
В Тепловской зоне выявлены и изучались Цыгановская,
Ульяновская, Гремячинская, Восточно-Гремячинская, Тепловская
и ряд других площадей. Высококонцентрированные поликомпо-
нентные рассолы здесь отмечены в многочисленных нефтеразве-
дочных скважинах и приурочены к нижнепермским соленосным
и терригенно-карбонатным подсолевым отложениям. При мине-
рализации рассолов 215-408,5 г/л содержание полезных компо-
нентов составляет (мг/л): калия – 1985,0 – 8500,0, рубидия – 0,7 –
28,0, цезия – 0,01 – 0,45, стронция – 192,0 – 5800,0, иода – 1,0 –
35,0, брома 394,3 – 745,2, бора 60,0 – 1000,0. Статические уровни
устанавливаются на глубинах 54-150 м при глубине вскрытия
2165 – 3175 м. Пластовые давления составляют 240-365 атм и
температуры 58-83
о
С.
491
Рисунок – Расположение опробованных площадей в
Северо-Каспийской области промышленных вод.
Цифры у знака – количество опробованных скважин
Тепловско-Токаревская группа нефтегазоконденсатных и
газовых месторождений наиболее перспективна для добычи ли-
тиеносного гидроминерального сырья. Находится в пределах
Приуральского, Зеленовского и Каменского районов Уральской
области в 30-90 км к северу и северо-западу от г. Уральска, про-
тягиваясь в виде цепочки структур северо-восточного простира-
ния. Первое месторождение группы - Западно-Тепловское, от-
крыто в 1973 году.
Помимо Западно-Тепловского, в группу входят месторож-
дения: Гремячинское (1974), Восточно-Гремячинское (1976),
Ульяновское (1975), Цыгановское (1977), Тепловское (1979) и
Токаревское (I980).Месторождения приурочены к ассельско-
артинскому карбонатному бортовому уступу. Ловушки имеют
рифовую природу и связаны с органогенными постройками ар-
тинского возраста, образующими цепочку поднятий вдоль крае-
вой части карбонатного шельфа (барьерный риф). Неглубокими
пониженными участками барьерный риф разделен на локальные
структуры. Пространственное положение бортового уступа кон-
тролируется южной границей Карповского выступа фундамента.
492
Цепочка месторождений прослежена на расстоянии 85 км, при
размерах отдельных ловушек в пределах 0,5 - 0,9 км * 2,6-4,5 км.
Органогенные постройки имеют асимметричное строение,
с крутим южным и более пологим северным склонами. Высота
построек колеблется от 170 до 285м. Верхняя точка залежей
прослежена на отметках от –2655 м до –2778 м.
Артинские карбонатные отложения перекрываются филиппов-
ским горизонтом, сложенным ангидритами с несколькими пластами
доломита толщиной от 5 до 34 м, продуктивными на площадях За-
падно-Тепловская, Гремячинская, Ульяновская и Токаревская. Ме-
сторождения Токаревское, Цыгановское и Ульяновское газовые, с
небольшим (40-50 г/м
3
) содержанием конденсата. Месторождения
Гремячинское, Восточно-Гремячинское, Западно-Тепловское и Теп-
ловское - нефтегазоконденсатные. Толщина нефтяной оторочки из-
меняется от 10 до 50 м, увеличиваясь с запада на восток. В этом же
направлении возрастает газовый фактор нефти (от 190 до 210 м
3
/м
3
)
и содержание конденсата в газовых шапках (от 190 до 300 г/м
3
).
ВНК (ГВК) постепенно повышается с запада на восток с отметки –
2785 м до –2870 м. Высоты газовой части залежей изменяются с за-
пада на восток от первых десятков метров до 230 м.
Коллекторы сложены биоморфными, биоморфно-детритовыми
и органогенно-обломочными известняками, доломитами и их
разностями. Тип коллекторов - поровый, каверно-поровый и ка-
верно-порово-трещинный. Средняя пористость меняется в преде-
лах 8-12%, средняя проницаемость составляет 0,17 мкм
2
, а мак-
симальная достигала 1,10 мкм
2
. В качестве покрышки выступает
соль иреньской свиты совместно с вышележащей соленосно-
терригенной толщей уфимского яруса верхней перми.
Токаревская площадь. В процессе опробования скважин из
нижнепермских карбонатных пород в интервале 2944-3349 м бы-
ли получены рассолы с минерализацией более 200 г/л и хлорид-
ного натриево-кальциевого состава (Класс Iб по Балашову). Со-
держание лития в достигает 39 мг/л, стронция - 6100 мг/л. Теп-
ловская площадь расположена соответственно на продолжении
Западно-Тепловской к востоку от неё. Брахиантиклинальная
складка изометрической формы. В процессе испытания глубоких
493
скважин здесь были получены притоки крепких рассолов с мине-
рализацией 288-418,6 г/л Cl-Ca-Na (I б) и (I а) классов.
В пробах воды отмечаются исключительно высокие содер-
жания лития (до 82,5 мг/л), рубидия (до 6,2), цезия (до 2,25),
стронция (до 4800), йода (до 18), брома (до 2673) и бора (до 100).
Как было сказано ранее, промышленные воды Северо-
Каспийской области являются поликомпонентными. Исходя из
этого, необходимо определить приоритетный для извлечения
элемент, разработка которого ляжет в основу всего производства.
Исходя из реалий сегодняшнего дня, было бы целесообразно та-
ким элементом выбрать литий. Разработка лития таким способом
ведётся в США, Боливии и некоторых других странах. Планы по
добыче лития из гидроминерального сырья есть в России, в ме-
сторождениях Восточной Сибири. Существуют определённые
схемы извлечения лития из промышленных подземных вод, рас-
смотрев которые, необходимо сделать выбор. Так же, согласно
этим технологическим схемам, возможно добывать попутно и
другие элементы, находящиеся в промышленных подземных во-
дах в необходимых концентрациях.
Согласно классификации литиеносного гидроминерального
сырья воды Северо-Каспийской области (в особенности Теплов-
ской структуры, где содержание лития повышено) по концен-
трации лития можно отнести ко второй группе, однако климат в
нашем случае аридный. Для выбора технологической схемы из-
влечения лития необходимо учесть множество факторов, рас-
смотреть имеющиеся предложения.
Н.П. Коцупало был предложен метод извлечения соедине-
ний лития из природных хлоридных рассолов, к которым отно-
сятяся воды Тепловской структуры. Известные способы извле-
чения лития из рассолов без их предварительного концентриро-
вания основаны на его осаждении с использованием аморфного
гидроксида алюминия, образование которого происходит в сфе-
ре реакции при рН ³7 [10.19]. Образование осадков в значитель-
ной степени зависит от условий осаждения лития и характера
осадителя. Как правило, получаются гелеобразные, плохо
фильтрующиеся осадки. Осаждение лития в метастабильных
494
условиях приводит к противоречивым результатам, касающимся
состава алюминатных осадков и механизма их образования.
Технология включает термическое или механо-химическое раз-
ложение концентрата, содержащего ДГАЛ-Cl, на хлорид лития и
алюминатный остаток, который повторно используется для оса-
ждения лития из рассолов. Хлорид лития переходит в раствор в
результате последующей обработки водой при комнатной тем-
пературе. Полученные растворы хлорида лития (~ 10 г/л LiCl)
подвергаются электродиализному концентрированию с после-
дующим осаждением карбоната лития содой
Однако для получения солей лития из рассолов более эффекти-
вен сорбционный процесс с использованием обратимого сорбента на
основе ДГАЛ-Cl с дефектной кристаллической структурой. Разупо-
рядоченную структуру ДГАЛ-Cl можно получить либо при синтезе
его в неравновесных условиях, либо кратковременным механохими-
ческим (или термическим) воздействием на упорядоченную кри-
сталлическую структуру вещества. При анодном растворении ме-
таллического алюминия в растворах LiCl установлено образование
дефектной формы ДГАЛ-Cl, которое происходит в неравновесных
условиях. Оптимальными условиями электрохимического синтеза
ДГАЛ-Cl являются: концентрация LiCl в ванне электролиза 2.3 М,
рН 7, температура не выше 323 K, плотность тока 10 А/м2 и напря-
жение 5.7 В.
Получение ДГАЛ-Cl в неравновесных условиях осуществ-
ляется также при взаимодействии рентгеноаморфного ГГ, полу-
ченного механохимическим путем, с 1.5.2.0 М растворами хло-
рида лития при нагревании реакционной смеси до 359 K. Синтез
ДГАЛ-Cl с дефектной структурой можно осуществить твердо-
фазным путем, подвергая механохимическому воздействию оба
исходных продукта. кристаллический ГГ и одноводный хлорид
лития. Синтез проводили в планетарной мельнице типа АГО-3.
При центробежном ускорении, равном 60g, за 5,7 мин получен
продукт, сорбционные свойства которого сопоставимы со свой-
ствами ДГАЛ-Cl, синтезированного электрохимическим путем.
Разновидностью твердофазного синтеза является получение
кристаллического ДГАЛ-Cl в условиях интенсивного переме-
495
шивания в смесителе для сыпучих материалов кристаллических
ГГ и LiCl×H2O. Кинетика взаимодействия зависит от дисперс-
ности исходного ГГ. При использовании мелкодисперсного ГГ
время образования ДГАЛ-Cl составляет 10 мин. Для получения
ДГАЛ-Cl с дефектной кристаллической структурой продукт
подвергали механической активации в центробежной мельнице
непрерывного действия. С использованием дефектного ДГАЛ-
Cl, полученного по способу, разработан процесс извлечения ли-
тия из рассола и опробован в укрупненном масштабе. Использо-
вался рассол трубки Удачная с содержанием хлорида лития 0.9
г/л при общей минерализации рассола 375 г/л. Способ был реа-
лизован при насыщении сорбента с дефицитом лития в его со-
ставе рассолом и десорбции лития с сорбента водой (Т = 298.313
K) в режиме противотока. В процессе испытаний полученыь
элюаты с содержанием LiCl ~ 3 г/л; количество примесей хло-
ридов натрия, магния и кальция не превышало 0.8 г/л. Элюаты
селективной сорбции лития подвергали ионообменной очистке
от ионов магния и кальция. Очищенный элюат концентрировали
методом электродиализа с последующим осаждением из него
карбоната лития. При постройке комбината, работающий по
предложенной схеме, то Казахстан может стать одним из веду-
щих государств, добывающих литий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Коцупало Н. П. Химия и технология получения лития из ли-
тиеносного гидроминерального сырья. Новосибирск, 2008
2. Рябцев А. Д. Гидроминеральное сырье – неисчерпаемый ис-
точник лития в XXI веке. Москва, 2005
3. Отчет о научно-исследовательской работе по теме: генезис,
ресурсы и направление комплексного использования перспективных
проявлений термоминеральных и промышленных подземных вод Ка-
захстана. Алматы, КазНТУ, 2010.
Кульдеева Э. научный руководитель:
496
д.г-м.н. профессор Жапарханов С. Ж.
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
ИСКУССТВЕННОГО ВОСПОЛНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ
ВОД В ДОЛИНЕ Р. ШЕРУБАЙ-НУРЫ
Жартасское месторождение расположено в долине р. Шеру-
байнуры на площади распространения аллювиальных плиоцен-
нижнечетвертичного и среднечетвертичного-современного водо-
носных горизонтов. Впервые детальные гидрогеологические ис-
следования были проведены в период 1952-55 гг. По их результа-
там запасы подземных вод утверждены ГКЗ в количестве
40,3 тыс.м
3
/сут, в т.ч. по водозаборам: Жартасский – 14,9, Луговой
– 25,4, по категориям А+В (протокол ГКЗ №1918 от 31.07.57 г.) Ос-
новными водопотребителями в этот период были: г. Караганда,
города-спутники Абай, Сарань, Шахтинск, Шахан и прилегаю-
щие промышленные и сельскохозяйственные районы.
Работами 1980-81 гг., выполненными Карагандинской гид-
рогеологической партией, уточнены граничные условия, основ-
ные гидрогеологические параметры водоносного горизонта, ус-
тановлены характер развития и формы районной депрессионной
воронки, количественно определены приходные и расходные
факторы формирования запасов и составлен общий баланс под-
земных вод района. На основании этих данных выполнена пере-
оценка запасов методом математического моделирования. [1]
Климатическая характеристика района Жартасского место-
рождения дается по метеостанции Караганда, наблюдения по
которой ведутся с 1933 г.
Район Жартасского месторождения характеризуется резко
континентальным и засушливым климатом, что обуславливается
удаленностью территории от океана, а также свободным досту-
пом теплого сухого субтропического воздуха пустынь Средней
Азии в теплое время года и холодного бедного влагой арктиче-
ского воздуха в холодное полугодие, перемещающихся в мери-
диональном направлении. Зима на описываемой территории
497
продолжительная, суровая, с устойчивым снежным покровом,
значительными скоростями ветра и частыми метелями.
Район работ расположен в нижнем течении р. Шерубайну-
ры, левого притока р. Нуры. Бассейн р. Шерубайнура по схеме
районирования поверхностного стока Карагандинской области
относится к III области стока - бессточному бассейну оз. Тенгиз.
Река Шерубайнура берет начало в пределах Балхаш-
Нуринского водораздела в горах Кызылтас, Урсобай и Кара-
Тугумбай. Абсолютные отметки речной долины у истоков –
930-960 м, в нижнем бьефе Жартасской плотины – 512-515 м и у
современного устья – 460-465 м. Общая длина реки 341 км, в
том числе от истоков до плотины Жартасского водохранилища –
216 км. Общая площадь водосбора 13630 км
2
, в том числе до
линии Жартасской плотины – около 11000 км
2
. [2]
Режим стока р. Шерубайнуры характеризуется резкими ко-
лебаниями уровня воды и расхода поверхностного стока в тече-
нии года. Сток р. Шерубайнуры формируется, главным образом,
за счет талых снеговых вод. Дождевое и подземное питание не-
значительно. Основной особенностью водного режима реки яв-
ляется ярко выраженное весеннее половодье, затем наступает
межень.
Весенний подъем уровня воды начинается в первой декаде
апреля. Подъем половодья идет быстро. Средняя его продолжи-
тельность – 11 суток. Спад весеннего половодья происходит
значительно медленнее подъема – в среднем 20 суток, в отдель-
ные годы половодье заканчивается в конце мая.
В летнюю межень уровни постепенно уменьшаются. Ми-
нимальные значения отмечаются в середине августа. Затем, на-
чиная с сентября и до конца осени начинается незначительное
повышение уровня, вызванное осадками этого периода.
Установление ледостава наблюдается обычно в середине
второй декады ноября (ранее – в октябре, позднее – декабре).
Наименьшие уровни воды наблюдаются в начале ледостава
или перед вскрытием реки.
На участке интенсивного инфильтрационного питания под-
земных вод (фильтрация в основании плотины, искусственное
498
восполнение водоносного горизонта (подпитка) центральной
части Жартасского Инфильтрационного водозабора), в многоле-
тии чаще прослеживается дренирующая роль реки, то есть пита-
ние ее за счет подземных вод.
Основное питание из реки происходит во время весеннего
сброса излишков воды из водохранилища. Продолжительность
паводка в среднем составляет 45 суток. При сбросе значитель-
ных объемов паводковых вод происходит затопление поймы.
Продолжительность стояния воды – до 30 суток. Таким образом,
поверхностные воды являются одним из основных источников
питания аллювиального водоносного горизонта, наряду с фак-
тором питания его за счет инфильтрации атмосферных осадков.
В схеме гидрогеологического районирования территория
Жартасского месторождения относится к Тениз-Кургальджинскому
сложному бассейну пластово-блоковых, блоково-пластовых и
пластовых вод (Провинция Х-2).
В геологическом строении наиболее древними являются ор-
довикские и девонские образования. Они слагают фундамент
впадины и образуют ее горное обрамление в виде положительных
структурных форм. Породы в значительной мере дислоцированы
и разбиты многочисленными тектоническими нарушениями.
Широко развиты выполняющие впадину каменноугольные кар-
бонатно-терригенные породы, которые смяты в ряд антиклиналей
и синклиналей субмеридионального простирания, осложненных,
особенно в краевых частях, разрывными нарушениями.
В геологическом и гидрогеологическом отношении район
исследован вполне удовлетворительно. Первые геологические и
гидрогеологические работы на территории Жартасского место-
рождения относятся к 1930-37 гг. и связаны с освоением Кара-
гандинского каменноугольного бассейна. Геологическая съемка
масштаба 1:100000 была выполнена геологами под руково-
дством Кассина Н.Г.
Краткие сведения о гидрогеологических перспективах уча-
стка, без определения запасов подземных вод, были изложены в
сводном отчете за 1935 г. выполненным Курдюковым В.А. Ос-
новной объем детальных гидрогеологических изысканий в до-
499
лине Джон и на Жартасском участке выполнен Джартасской
гидрогеологической партией ЦКГУ в период с 1952 по 1955 гг.
под руководством Курдюкова В.А. В результате работ, запасы
подземных вод утверждены ГКЗ (протокол №1918 от 31.06.57 г.)
в количестве: на Жартасском и Луговом участках – 46,3
тыс.м
3
/сут (536 л/с), в т.ч. по категориям: А – 28,3, В – 18,0, за-
пасы на Бозданкольском участке в количестве 11,8 тыс.м
3
/сут
(136,6 л/с) не утверждались и приняты как резервные. [3]
Эксплуатационные запасы обеспечиваются при соблюде-
нии ниже приведенных факторов искусственного и естественно-
го их восполнения:
− фильтрация под плотиной Жартасского водохранилища
– 750 л/с;
− инфильтрация атмосферных осадков – 154 л/с (за 9-
летний засушливый период);
− инфильтрация оросительных вод – 62 л/с;
− поглощение сбросных вод в русле реки – 200 л/с.
Необходимо отметить, что расчет фильтрации из-под плоти-
ны исходит из обязательного ежегодного поступления в Жартас-
ское водохранилище воды из Шерубайнуринского в объеме 17-22
млн.м
3
и поддерживания НПГ на абсолютной отметке 516,5 м.
В задачу настоящей работы входит анализ многолетних на-
блюдений за состоянием подземных вод в период с 1957-1980
гг. по 2004 г. На основе данных режимных наблюдений произ-
водится перерасчет приходных и расходных статей баланса и, в
целом, переоценка запасов подземных вод. [4,5]
Основные задачи настоящей переоценки экплуатационных
запасов подземных вод Жартасского месторождения сводятся к
изучению многолетних данных мониторинга подземных вод в
следующих аспектах:
− опыт эксплуатации Жартасского группового водозабора
(водоотбор, динамические уровни);
− уровенный режим подземных вод по региональной и ло-
кальной сетях наблюдательных пунктов;
− режим качества подземных вод;
− гидрологический режим р. Шерубайнура и водохранилищ.
500
При этом анализируется весь накопленный в многолетии
информационный материал, но основное внимание уделяется
временному отрезку 1981-2004 гг., составляющий 24 года со
времени последней переоценки запасов, проведенной без учета
многолетних режимных наблюдений на основании методов
математического моделирования.
Объемы выполненных работ согласно их видам приведены
в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Объемы выполненных работ
№
п/п
Наименование видов работ
Ед.
изм.
Объем
1
2
3
4
1.
Составление Программы и проектно-
сметной документации
ч/дн
31
2.
Полевые работы:
-гидрографическое обследование
-обследование и картирование объектов
техногенной нагрузки
-обследование водозаборных скважин
км
км
бр/см
108
215
57,4
3.
Камеральные работы:
-сбор, систематизация и анализ метеороло-
гической и гидрологической информации
-систематизация и анализ многолетних
данных мониторинга подземных вод по
локальной и региональной сети пунктов
-обработка и анализ многолетних данных
по эксплуатации водозабора
-пересчет основных гидрогеологических
параметров, статей баланса
-составление основных и специальных карт
-составление отчета
ч/мес
ч/дн
ч/дн
ч/дн
ч/дн
ч/дн
2,5
170
191
340
333
261
4.
Приобретение метеорологической и гидро-
логической информации
Тенге
250000
5.
Лабораторные работы:
501
-сокращенный химанализ
-полный анализ по СанПиН
радиологический
анализ
анализ
анализ
47
10
10
Общая стоимость работ, проведенных согласно Программе
по переоценке запасов подземных вод Жартасского месторож-
дения составила 2800000 тенге.
Роль комплекса климатических элементов в формировании
запасов подземных вод выражается такими обобщенными пока-
зателями, как инфильтрация атмосферных осадков, а также ис-
парение и транспирация. Эффективность этих показателей, их
величина зависит от глубин залегания подземных вод. Как пра-
вило, с увеличением глубин залегания последних величина этих
показателей уменьшается. [6]
Подсчет эксплуатационных запасов подземных вод Жартасско-
го месторождения базируется на параметрах водоносного горизонта,
определенных на основании опыта эксплуатации и режимных на-
блюдений в условиях действующих рядов Жартасского группового
водозабора. Основополагающим в методике подсчета является вы-
явление экстремальных условий добычи воды и обеспечение запа-
сов в период истощения водоносного горизонта.
Качество подземных вод, с одной стороны, зависит от каче-
ства основных источников питания водоносного горизонта, а с
другой от фильтрационных процессов, определяющих балансо-
вую структуру эксплуатационных запасов.
Современная ситуация по качеству подземных вод водоносно-
го горизонта характеризуется, прежде всего, данными многолетних
наблюдений за режимом источников формирования подземных вод,
опыта эксплуатации месторождения. В основу оценки качества под-
земных вод Жартасского месторождения по химическому составу,
санитарно-бактериологическим и радиологическим показателям
положены требования основных нормативных документов:
- ГОСТ2874-82 «Вода питьевая», гигиенические требования
и контроль качества;
502
- Санитарные нормы и правила СанПиН 3.01.067.97 «Пить-
евая вода», гигиенические требования к качеству воды центра-
лизованных систем питьевого водоснабжения. [7]
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Достарыңызбен бөлісу: |