Промышленные воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минеральные воды промышленного значения

В подземных и поверхностных водах концентрация некоторых компонентов иногда достигает таких значений, что становится выгодным добывать их для промышленных целей. Эти своеобразные «жидкие руды» получили название промышленных вод. Впервые в России (XII в.) подземные промышленные воды стали эксплуатироваться для получения поваренной соли. При помощи скважин, закрепленных деревянными трубами, соленые и рассольные воды хлоридного натриевого состава извлекались на поверхность и из них вываривалась соль. Сейчас подземные промышленные воды в СССР являются основным сырьем для получения иода (100%) и брома (60--70%). Разрабатывается технология извлечения из подземных вод других ценных компонентов (бора, стронция, цезия, рубидия, германия, вольфрама и др.). Минимальные концентрации ряда компонентов в водах, необходимые для отнесения их к категории промышленных вод.

К промышленным водам относятся различные типы минеральных вод. Так, например, типы усольский, усть-кутский, вологодский и др. хлоридного натриевого состава могут быть использованы для добычи поваренной соли. Большой интерес представляют высококонцентрированные рассолы хлоридного кальциевого состава, содержащие постоянно в высоких концентрациях бром, калий, стронций и часто рубидий, цезий и др. Углекислые воды разных типов могут быть использованы для добычи углекислого газа.

На территории СССР промышленные подземные воды разного состава имеют широкое распространение.

Йодные, бромные, иодобромные, бромокалиевые промышленные воды распространены преимущественно в пределах третьей провинции MB. Рассматривая их размещение в региональном плане, можно отметить следующие особенности.

Европейская артезианская область (Прибалтийский, Московский, Северодвинский, Днепровско-Донецкий и другие бассейны) характеризуется преимущественным распространением в глубоких частях бассейнов бромных и бромкалиевых соленых вод и рассолов усольского, вологодского, моршинского и других типов. Рассолы эти связаны с карбонатными и терригенньши толщами палеозойского' возраста, содержащими пласты гипса и ангидрита и реже каменной соли. Рассолоносные горизонты обычно залегают на глубине 500--600 м и более; дебиты скважин малые и средние, реже большие -- до 70 л/сек. Ресурсы некоторых ММВ значительные. Так, например, по В. В. Селадьиной, для MB Старой Руссы они оцениваются по категориям А + Сг в 420 л/сек [191]. Наиболее благоприятны для эксплуатации промышленных вод западные и центральные районы Волго-Камского бассейна.

Западно-Сибирская артезианская область представлена Западно-Сибирским (Приобским) артезианским бассейном и бассейнами-«спутниками» Тобольским, Иртышским, Барнаульским и др. В Западно-Сибирской артезианской области распространены преимущественно йодные и йодобромные хлоридные натриевые соленые воды нальчикского типа. Они вскрыты здесь многочисленными скважинами в песчано-глинистых отложениях мелового и юрского возраста на глубинах от 500 до 2000 м и более. Дебиты скважин от 4--20 до 1000 м3/сутки и более. Слабые рассолы имеют ограниченное распространение и сосредоточиваются на сравнительно небольшой площади в центральной, глубокой части бассейна.

Отличительными особенностями Западно-Сибирской области являются небольшая бромоносность и повышенное содержание иода; отсутствие рассолов с концентрацией свыше 80 г/кг; незначительная сульфатность вод.

Восточно-Сибирская артезианская область состоит из нескольких артезианских бассейнов -- Ангаро-Ленского сложного, Якутского, Тунгусского и др.

В южных и западных районах Восточно-Сибирской области региональное распространение имеют высококонцентрированные рассолы хлоридного кальциевого состава, обогащенные повсеместно бромом, бором, калием, стронцием и другими компонентами. Эти рассолы приурочены к межсолевым горизонтам нижнекембрийских галогенно-карбонатных толщ и к подстилающим их карбонатно-терригенным отложениям верхнего докембрия. Они вскрыты скважинами на глубинах 500--4000 м. Эксплуатация этих рассолов встречает большие трудности вследствие незначительной водообильности рассолоносных горизонтов, низкого положения статических уровней и весьма высокой минерализации рассолов. Обуславливает кольматацию при откачках водоносных горизонтов и стволов скважин.

Восточные звенья Бореального пояса артезианских бассейнов -- Охотская и Беринговоморская артезианские субмаринные (в основном) области в отношении промышленных вод не изучены. Имеются лишь скудные указания на повышенные содержания иода и редко брома, удовлетворяющее кондициям на эти компоненты для промышленно ценных вод; приурочены эти MB к кайнозойским водоносным комплексам.

Средиземноморский пояс артезианских бассейнов представляет несомненный интерес в отношении йодных и бромных промышленных вод, месторождения которых имеются на занимаемой им территории.

Черноморская артезианская область, в состав которой входят Причерноморский, Приазовский артезианские бассейны на севере и Система небольших предгорных бассейнов Кавказа с крупным Рионским межгорпым бассейном на востоке, характеризуется широким распространением йодных вод. Они связаны в основном с песчано-глинистыми толщами известняков юры, мела, палеогена и неогена. Типы промышленных вод преимущественно нальчикский, чартакский.

Водоносные горизонты промышленных йодных (и иодобром- ных) вод залегают здесь на глубинах 500--1000 м и более. Дебит скважин малый, средний и большой -- до 35 л/сек. По составу преобладают хлоридные натриевые и кальциевонатриевые соленые воды и слабые рассолы; содержание иода 1--120 мг/л и брома 10--550 мг/л. На северо-востоке Приазовского бассейна содержание иода до 40--50 мг/л и более.

Арало-Каспийская артезианская сложная область охватывает Северо-, Средне- и Южно-Каспийский артезианские бассейны, а также многочисленные бассейны Приаралья -- Сырдарьинский, Амударьинский и др. Область характеризуется крайне неоднородным строением и большой пестротой содержания иода и брома в ее промышленноценных водах. Наиболее крупными и перспективными для освоения ММВ промышленного значения являются Западно-Туркменское д Прикуринско-Апшеронское иодобромных вод. Некоторые данные о содержании в рассматриваемых артезианских бассейнах иода, брома и калия приведены в табл. 23.

В Курило-Камчатской области в районах проявления современного вулканизма на фумарольных полях вулканов формируются своеобразные промышленные воды, обогащенные алюминием и другими металлами (типы головнинский; менделеевский и др.). Широко развитые в этих районах хлоридные натриевые термы паужетского типа местами обогащены бором и другими компонентами. В Кавказской области известны промышленные воды, обогащенные бором, иногда цезием (типы джульфинский и др.).

Минеральные воды теплоэнергетического значения

минеральный вода артезианский бассейн

Недра нашей страны содержат огромные ресурсы термальных вод, которые в ряде районов с успехом используются в теплоэнергетических целях. В настоящее время довольно хорошо изучены закономерности распространения термальных вод па территории. Для ряда перспективных районов предложены рациональные комплексные схемы использования термальных вод и да отдельных объектах (Паужетка, Паратунка -- на Камчатке, Махачкала, Тбилиси -- на Кавказе, и др.) начата их эксплуатация.

Термальные воды энергетического значения распространены в разных провинциях минеральных вод. Они весьма разнообразны по физико-химическим свойствам и условиям их использования. В первой провинции термальные воды, пригодные для теплоэнергетических целей, наиболее широко развиты в Восточно-Камчатской и Курильской гидроминеральных областях, характеризующихся проявлениями современного вулканизма. Особый интерес представляют здесь высокотермальные (температура до 200--250° С и более) хлоридные воды паужетского типа, широко развитые в вулканогенных супербассейнах, залегающих на артезианских и адартезианских структурах вблизи действующих вулканов.

На базе терм Паужетского месторождения на Камчатке уже функционирует геотермальная электростанция мощностью 5 Мвт . На юге этого же района на Кошелевском месторождении парогидротерм (паужетского типа) возможна постройка геотермальной электростанции мощностью более 75 Мвт. Крупными ресурсами высокотермальных вод паужетского типа обладает Узоно-Семячинский геотермальный район на Восточной Камчатке. Тепловая мощность его в естественных условиях около 140 тыс. ккал/сек, здесь возможно строительство геотермальных электростанций мощностью 150 Мвт. На Курильских островах (о. Кунашир) разведочными работами на месторождении парогидротерм Горячий Пляж установлено, что запасы парогидротерм паужетского типа вполне достаточны для строительства геотермальной электростанции; здесь может быть получено не менее 200 кг/сек пароводяной смеси.

Кроме того, на Восточной Камчатке и Курильских островах для теплоэнергетических целей могут быть с успехом использованы и другие типы термальных вод, например хлоридно-сульфат- ные натриевые азотные термы болыперечинского типа на Паратун- ском месторождении. Здесь работает опытная геотермальная установка мощностью 750 квт с использованием промежуточного низкокипящего носителя (фреона-12); термальные воды используются для обогрева теплиц, бани, бассейна и Паратунского санатория. На Начикинском месторождении термальные хлоридно-сульфатные натриевые воды болыперечинского типа применяются для отопления санаторного комплекса [87].

Прогнозные ресурсы теплоэнергетических MB Камчатки и Курильских островов составляют около 8 м3/сек, в том числе вод паужетского типа с температурой на изливе 100--200° С. Термальные углекислые воды, развитые в первой провинции Большого и Малого Кавказа, на Памире и в других регионах, вследствие интенсивного выпадения из них травертинов и обычно небольших ресурсов (до 10--15 л/сек) могут быть лишь ограниченно использованы для теплоэнергетических целей. При этом наиболее эффективным методом борьбы с интенсивным выпадением травертинов является устройство подземных теплообменников.

В пределах второй провинции MB -- азотных термальных трещинно-жильных вод складчатых областей (Чукотской, Сихотэ- Алинской, Буреинской, Хэнтэйской, Байкало-Чарской, Памирской и др.) -- общие ресурсы термальпых вод. Наиболее значительными запасами термальных вод обладает Байкало-Чарская область. Здесь известны месторождения высокотемпературных (70--80°С на изливе) вод сульфатного натриевого состава (типы горячинский, аллинский и др.) и гидрокарбонатного натриевого состава (типы кульдурский, былыринский и др.) с суммарными дебитами до 20--50 л/сек.

На базе Питателевского ММВ близ г. Улан-Удэ с 1969 г. функционирует теплопарниковое хозяйство, полностью отапливаемое за счет гидротерм и снабжающее г. Улан-Удэ свежими овощами. Водозабор для теплиц оборудован тремя скважинами с температурой воды 60--70° С. Здесь же намечается строительство крупного Питателевского курорта с отоплением за счет термальных вод. Прогнозные запасы Питателевского месторождения гидротерм 70--75 л/сек.

Перспективными для использования подземного тепла являются межгорные артезианские бассейны байкальского типа -- Баргузинский, Байкальский, Тункинский. Термальные воды (37--66° С) вскрыты здесь на глубинах 1,5--2 км и более. На поверхности фундамента, в основании артезианских бассейнов температура вод отвечает эпитермам и протогипертермам. Дебит скважин самоизливом до 10 л/сек. Наряду с использованием тепла гидротерм попутно может извлекаться метан.

Помимо артезианских терм в Байкало-Чарской области могут использоваться трещинно-жильные гидротермы, выходящие на поверхность в виде источников: Чарского, Муйского, Муяканского, Пурелагского, Горячинского, Аллинского, Гарчикского. Дебит термальных вод Прибайкалья не менее 2 м3/сек.

Особенно большой практический интерес представляют Ципинские термы Баунтовского района. Их температура на месте выхода 81°С, дебит более 50 л/сек. На базе этих источников может быть создан крупный тепличный комбинат для снабжения овощами Баунтовского района [121]. Азотные термы второй провинции используются для теплофикации на многих курортах СССР (Кульдур, Горячинск, Талая, Уш-Белдир и др.).

Наиболее крупные ресурсы MB, пригодных для теплоэнергетических целей, сосредоточены в пределах третьей провинции минеральных вод. По данным Б. Ф. Маврицкого, Б. А. Локшина, А. В. Вольфенфельда, общее количество прогнозных запасов термальных вод, пригодных для теплоэнергетического использования, в пределах третьей провинции составляет около 240 мз/сек. Большая часть этих ресурсов (178 м3/сек) термальных вод приурочена к Западно-Сибирской области. Основными водоносными комплексами, содержащими здесь термальные воды (карачинского, нальчикского и ряда других типов), является апт-альб-сеноманский и неокомский.

Термальные воды Западно-Сибирской области имеют обычно напоры, значительно превышающие глубину их залегания от поверхности земли. Расходы скважин при самоизливе достигают 10--25 л/сек. Потенциальные запасы термальных вод, которые можно освоить, составляют, по расчетам Б. Ф. Маврицкого, Г. К. Антоненко [124], 150 млн. Гкал/год, что равноценно сжиганию 25--30 млн. т условного топлива.

Крупными ресурсами теплоэнергетических MB обладают Черноморская и Арало-Каспийская области.

Термальные воды этих областей заключены в водоносных комплексах, начиная с апшеронских отложений и кончая юрскими, но наиболее распространены водоносные комплексы нижнего и верхнего мела. Последние протягиваются вдоль Черноморского побережья.

В Крыму эти отложения содержат метановоазотные хлоридные натриевые термальные воды с температурой на глубине пласта 60--85° С и минерализацией до 30 г/л (типы евпаторийский, нальчикский и др.). В районе Саки -- Евпатория скважинами с глубины 754--890 м из отложений нижнего мела получены само- изливающиеся воды с температурой 36--43° С, расходами 7--28 л/сек, минерализацией 3--13 мг/л; состав вод -- от хлоридно- гидрокарбонатного натриевого до хлоридного натриевого.

В Предкавказье самоизливающиеся термальные воды водоносных комплексов мезозоя и кайнозоя обладают высокой минерализацией -- от 10--15 до 100 г/л и более. Преобладают метановые

хлоридные натриевые воды. В сарматском комплексе в Кубанском и Терском прогибах встречаются воды с температурой до 75° С. Наиболее нагретые воды можно встретить в Терском и Кубанском прогибах, где мощность комплекса достигает 600--1400 м. Дебиты при самоизливе 20-- 27 л/сек. Воды преимущественно пресные и слабосоленые. Состав их азотный и метановый, сульфатно-гидрокарбонатный, гидрокарбонатный, хлоридный натриевый (типы сакский, махачкалинский и др.).

Нижнемеловой водоносный комплекс мощностью 100--500 м содержит наиболее нагретые воды (типы нальчикский и др.). Во многих глубоких скважинах зафиксирована температура свыше 100°С, а на Прасковейской площади на глубинах 3159--. 3169 м -- 171° С. В Ровенской скважине температура воды с глубины 2294--2298 м на изливе равнялась 99, в Нальчикской с глубины 2294--2395 м -- 80, в Нагутской с глубины 1374--1397 м -- 54, в Кавминводской с глубины 1376--1426 м -- 50° С.

Термальные воды в Каспийской области эксплуатируются в городах Махачкала, Грозный, Кизляр и др. Довольно значительные ресурсы термальных вод (около 3,5 м3/сек) имеются в Рионском артезианском бассейне. Здесь в карбонатных толщах верхнего мела многими скважинами на глубинах обычно 700--3000 м вскрыты сульфатные кальциевые азотные термы с минерализацией до 1--2 г/л (цаишинский тип), температурой 80--100° С. Дебиты скважин 30--50, реже 60-- 100 л/сек. Эти воды, несомненно, найдут широкое применение для целей теплофикации. В г. Зугдиди уже начата их эксплуатация.

Значительные ресурсы (до 3 м3/сек) термальных вод сосредоточены в Куринском артезианском бассейне. Основные водоносные горизонты бассейна приурочены к отложениям апшерона, акчагыла и плиоцена. Воды медиальных бассейнов Апшеронской артезианской области по данным анализа геотермических исследований имеют температуру подземных вод 70--80°С на глубине 2100--2300 м и более, но обладают преимущественно высокой минерализацией.

Закаспийский (Западно-Туркменский) артезианский бассейн характеризуется высоконапорными термальными водами палеогеновых и неогеновых отложений. Воды эти содержат высокие концентрации иода и брома и могут, следовательно, рассматриваться как сырье для комплексного использования -- промышленного и термоэнергетического.

В Южно-Таджикской артезианской области сосредоточены довольно значительные ресурсы (до 2 мз/сек) термальных вод. При этом в Сурхандарьинском и Вахшском артезианских бассейнах этой области разведочными скважинами-глубиной 1--1,5 км в верхнемеловых отложениях вскрыто несколько водоносных горизонтов, давших самоизливающуюся MB с температурой 37--60° С. Минерализация воды 80--200 г/л.

В Душанбинском артезианском бассейне вскрыты термальные воды до 50° С и более в палеогеновых, меловых и юрских водоносных горизонтах. Воды высоконапорные, самоизливающиеся соленые и рассольные. Они могут быть использованы для теплофикации, бальнеологии и химической промышленности (иод, бром, бор). Дебиты отдельных скважин до 700 м3/сутки.

В Ферганском артезианском бассейне ресурсы термальных вод составляют до 2 м^/сек и приурочены к мезозойским и палеогеновым водоносным горизонтам. В Илийском артезианском бассейне в четвертичных отложениях скважинами были вскрыты пресные и слабосолоноватые воды с температурой 21--30° С. В г. Алма-Ата с глубины около 2 км были выведены пресные воды с температурой 58,7° С и дебитом при самоизливе 0,1 л/сек. Палеогеновый водоносный комплекс содержит здесь термальные (78° С) соленые (37--55 г/л) хлоридные натриевые воды.

В меловых отложениях Джаркентского артезианского бассейна на глубине 2680--2730 м скважиной были получены самоизливающиеся воды с дебитом 46 л/сек, температурой 96°С и минерализацией 0,9 г/л. Вода хлоридная натриевая. В другой скважине с глубины 1400--1450 м получен самоизлив воды с дебитом 60 л/сек, температурой 47°С, минерализацией 0,35 г/л. Состав воды гидрокарбонатный натриевый.

Практический интерес представляют также термальные воды артезианских межгорных бассейнов Байкало-Чарской области второй провинции (воды Тункинского, Баргузинского, Байкальского бассейнов).

Размещено на Allbest.ru