PRO / Гидрогеолог

На обывательском уровне тяжело понимать и представлять себе разные процессы, происходящие в толще земной коры. Там тоже есть свои «ландшафты», есть «реки» и «озёра», полные воды. Только они заключены в твёрдой и не очень породе, которая на вид порой камень камнем. Специалист по подземным водам Александр РАМУШЕВ – гидрогеолог и по образованию, и по должности. «Но гидрогеолог – прежде всего геолог», – подчёркивает он сам.

Погружение в тему

Первыми гидрогеологами много веков назад, пожалуй, можно назвать тех, кто всерьёз задался вопросом: почему в одном месте колодец полон чистой воды почти до поверхности, а в другом – остаётся сухим, сколько ни копай.

– За поверхностные водоёмы отвечают гидрологи. Но всё, что ниже дна, уже в сфере интересов гидрогеологии, – Александр Рамушев обрисовывает зону интересов своего профессионального профиля. – Вода в том или ином виде под землёй есть везде. Если позволяют температура и давление, она находится в жидком состоянии, если нет – в твёрдом или газообразном. Кроме того, горные породы делятся на водоупорные и водоносные.

Западная Сибирь в этом отношении представляет собой одну из крупнейших равнин в мире, где водные потоки с юга на север текут на нескольких этажах, начиная с поверхности и заканчивая километровыми глубинами в толще осадочных пород. Всё это имеет не только теоретическую важность.

На севере Западной Сибири постоянное обеспечение качественной подземной водой – сложная инженерная задача, к которой привлекают многих специалистов – геофизиков, буровиков, палинологов, гидрологов, химиков, математиков. Но сводить воедино результаты их работы должен гидрогеолог.

Ледяное беспокойство

Течёт, скажем, небольшая северная река среди мерзлоты (для краткости так обозначим многолетнемёрзлые грунты, в народе называемые «вечной мерзлотой»). Зимой она сама может промерзать до дна. Собственной её воды не хватит для обеспечения нужд, например, посёлка и большого производства. Грунтовых вод как таковых практически нет, ведь сам грунт на сотни метров проморожен. Есть вода на больших глубинах, но она минерализована, содержит специфические микрокомпоненты, добывать её и использовать для хозяйственно‑питьевого водоснабжения было бы слишком дорого.

На Ямбурге этот вопрос решили забором из Обской губы – запасов предостаточно, но нужна качественная очистка и обширная сеть водных коммуникаций. На Заполярном одним из вариантов рассматривался похожий забор из реки Таз. Это потребовало бы линии в полсотни километров. Однако на территории самого месторождения с 1990‑х имелся пионерный водозабор в районе реки Большая Хэ‑Яха, пересекающей лицензионный участок

– Когда меня сюда пригласили в начале нулевых, здесь были проблемы с водоснабжением. Рафаиль Минигулович Минигулов (в то время – заместитель генерального директора нашего общества, курировавший обустройство Заполярного месторождения – Ред.) повторял, что мы, мол, на планёрках говорим про воду чаще, чем про газ, – вспоминает Александр Рамушев. – Постоянно были опасения, что в скважинах закончится вода, что они перемёрзнут. В общем, вопрос стоял остро, требовал решения.

Водные месторождения

Реки и озёра оказывают воздействие на мерзлоту. Вокруг поверхностного водоёма и под его дном грунт оттаивает. Если состояние длительное, то такую породу называют «талик» (от прилагательного «талый») или «межмерзлотный талик». Это русское слово, кстати, ушло в качестве термина и в другие языки.

На начало нулевых из пионерного водозабора на Большой Хэ‑Яхе добывалось несколько сотен кубометров воды в сутки. Этого объёма было недостаточно на перспективные нужды растущего производства, требовался более мощный источник. Начались изыскания по запасам на соседней, более крупной реке, проходящей по югу Заполярки – Юредей‑Яхе.

– Первое с чего я начал, когда пришёл, поставил вопрос: почему начали работы на Юредей‑Яхе, не изучив достоверные запасы на пионерном водозаборе, – рассказывает Александр Рамушев. – И мы провели работы по переоценке запасов в исходном месте с 3 000 до 11 000 кубометров в сутки.

Эксплуатационные запасы подземных вод, в отличие от, например, железной руды или нефти, обязаны быть восполняемыми, для этого между руслом реки и таликом (или таликами) необходимо было найти и подтвердить гидравлическую связь, «перетоки», доказать государственной комиссии по запасам обеспеченность эксплуатационных запасов в требуемом объёме на срок не менее 25 лет. Защищённые и поставленные на баланс государства запасы подземных вод в определённой локации – это месторождение подземных вод.

И таких месторождений на Заполярном два. Юрейдейяхинское – побольше, от разработки которого отказались. И Пионерное – поменьше. По результатам гидрогеологических исследований (которые включают в себя электроразведку, бурение картировочных, поисковых, наблюдательных и разведочных скважин, опытные работы и режимные наблюдения на скважинах и гидрологических постах, гидрогеохимические исследования и так далее) было доказано, что запасов Пионерного достаточно для водообеспечения растущего промышленного комплекса ЗНГКМ.

Курсы молодых геологов

Задача с обеспечением водой на Заполярке – очень конкретная. Собственно, и вся гидрогеология зачастую носит характер прикладной, сама специальность звучит как «гидрогеология, инженерная геология». Существуют геологические дисциплины обязательные для всех специализаций, к ним в том числе относится и гидрогеология. Только гидрогеологи изучают её основательно, а другие специалисты‑геологи проходят кратким курсом, таким образом, гидрогеолог – всегда сначала геолог. И факультет за плечами Александра Рамушева – геологический (Ленинградского государственного университета имени А.А. Жданова).

Поэтому сегодняшняя его работа как специалиста заполярной геологической службы УГРиЛМ во многом связана с промысловой геологией, тоже прикладной по задачам. «Вода» в ней постоянно присутствует как минимум в двух аспектах.

Просто закачаться

Первый аспект: часть стоков на ЗНГКМ закачивают в сеноманский водоносный горизонт через поглощающие скважины под газовую залежь, на глубины около 1 400 м. В соответствии с лицензионным соглашением процесс закачки необходимо контролировать. То есть отслеживать дебиты, давление, химический состав закачиваемых вод, техническое состояние скважин, термобарические параметры горизонта закачки и так далее.

Вся эта работа позволяет безопасно закачивать сточные воды, предотвращая загрязнение земной поверхности, открытых водоёмов и пресных подземных вод. Кроме того, самим скважинам требуется периодический капитальный ремонт для восстановления поглощающих свойств. В общем, чистой воды работа для гидрогеолога.

Сухой расчёт

Второй аспект предполагает более масштабный фронт работ, напрямую связанный с разработкой месторождения – это обводнение залежей углеводородов.

– Вмещающими породами для углеводородов на ЗНГКМ являются в основном песчаники и алевролиты – это достаточно плотные породы. Когда неискушённый человек видит керн, то не может поверить, что в этом «камне» и содержится газ или газовый конденсат, – говорит Александр Рамушев. – Сеноманская залежь у нас водоплавающая, то есть снизу она подстилается сеноманским водоносным горизонтом. Впрочем, как и неокомские залежи, но с ними сложнее, так как практически каждую неокомскую залежь подстилает свой водоносный горизонт (на некоторых между водой и газом находится нефть – нефтяная оторочка), поэтому в разрабатываемых пластах вода оказывается и сверху, и снизу продуктивных горизонтов.

Вынос воды – это всегда усложнение технологического процесса добычи и осушки газа с конденсатом. Разных видов воды в тех породах, что соседствуют с углеводородными залежами, достаточно много.

– Это и остаточная вода (присутствует в породе с момента её образования), и водные растворы, попавшие в пласт при строительстве, освоении, ремонте скважин, и конденсационная вода, которая выпадает из пластового газа при изменении термобарических условий. Все эти типы воды выносятся на поверхность с пластовым газом, если позволяет скорость потока, – объясняет Александр Рамушев. – Но самое неприятное, когда в скважину начинают поступать пластовые воды, которые подстилают залежь или находятся выше неё по разрезу. Со всем этим приходится разбираться – определять происхождение (генезис) или генетический тип выносимой с пластовым газом воды. Это та задача, которую необходимо постоянно решать. Раннее выявление водопритока в скважину позволяет назначить ей щадящий технологический режим и таким образом продлить эксплуатацию. Кроме того, это важно знать и для последующего ремонта.

Собственно, контроль за газоводяным контактом в разных видах – дело всего геологического управления. Тут все становятся немного гидрогеологами.

Фундаментальные откровения

Карелия. Начало 80‑х.

– После второго курса я работал в Карелии от нашей кафедры гидрогеологии. Мы занимались гидрогеохимическим опробованием с целью поиска полиметаллического оруденения – отбирали пробы воды в родниках и низинных болотах. Ходили по глухим местам с флягами, медведей встречали. Интересно, динамично! Постоянно в движении! Раз‑два в неделю нас перебрасывали вертолётом с точки на точку. В общем, именно та геологическая романтика, как я её и представлял до вуза, – вспоминает Александр Рамушев.

По итогам проведённых работ ему нужно было написать курсовую по гидрогеохимии. Собранные данные заложили в ЭВМ (вычислительные машины тогда занимали целые залы) и обработали по программе факторного анализа на предмет взаимосвязей.

– Меня тогда поразило, что в результате выявилась чёткая взаимосвязь между отношением кальция к магнию (не численные содержания того или иного из катионов, а именно их отношение) в пробах воды и глубиной залегания кристаллического фундамента в месте отбора пробы. На северо‑западе тамошнего района Балтийский щит залегает совсем близко к поверхности, на глубинах около 50 метров, постепенно погружаясь на юго‑восток. И корреляция исчезала, когда глубина залегания увеличивалась до 600 метров и более. Отсюда следует вывод об участии пород фундамента в формировании состава поверхностных и подземных вод и информативности гидрохимического метода при поисках полиметаллов применительно к району, – объясняет Александр Рамушев.

Балтийский щит – это поднятие фундамента Восточно‑Европейской платформы, сложенный из древних кристаллических пород возрастом миллиарды лет, с отсутствующим или минимальным осадочным чехлом.

– Определение генетических типов сеноманских или неокомских вод чем‑то отдалённо напоминает мне ту курсовую, есть некая общность в подходе к решению столь разных на первый взгляд проблем, – рассуждает гидрогеолог.

Те студенческие походы плавно перетекли в привычку, в хобби, в часть жизни. Недавно, например, Александр Рамушев побывал на Эльбрусе. Третий раз. Нынешний подъём совершил с внуком Михаилом.

А гора для геолога – не просто нагромождение скал и камней, это пласты данных, целые сюжеты. Сюжеты как давнего геологического прошлого, так и собственной жизни.

Материал газеты "Пульс Ямбурга" № 45 (1492) 22 ноября 2021 г.

Николай РЫБАЛКА

Фото автора, из архива Александра РАМУШЕВА