Поскольку атлым-новомихайловский водоносный комплекс (ВК) представляет собой сложнопостроенную толщу мощностью до 250 м, в ней выделяются несколько водонасыщенных зон, отличающихся по своим гидрогеологическим показателям. Верхние интервалы атлым-новомихайловского ВК могут быть более водообильными по сравнению с нижними, при этом фильтры скважин зачастую оборудованы на приподошвенную часть эксплуатационного объекта. Такой подход приводит к излишним затратам на строительство скважин. В случаях когда приподошвенная часть ВК является более водообильной, верхние интервалы могут использоваться при небольших проектных нагрузках и полностью обеспечивать потребность недропользователя в воде.
Целью работы является разработка наиболее эффективного подхода к проектированию водозаборных скважин с учетом геологического строения, режима водопользования и гидрогеологических параметров водоносного комплекса олигоценовых отложений (новомихайловский и атлымский горизонты) на территории Западной Сибири.
Актуальность темы связана с изменившимися требованиями по пожарной безопасности на нефтепромысловых объектах, вследствие чего недропользователи вынуждены реконструировать водозаборные сооружения, повышая их производительность. Также практическая значимость исследования обоснована необходимостью замены фонда водозаборных скважин в связи с его устареванием и постепенным отказом от использования поверхностных источников водоснабжения, в связи с более строгими требованиями к ним, в пользу подземных вод. Значительное число водозаборных скважин по рассмотренному району были пробурены в 80-х – начале 90-х гг. прошлого века (41 % проанализированного фонда). Отметим, что среди скважин, которые пробурены после 1992 года, увеличилось количество скважин, каптирующих верхние интервалы атлым-новомихайловского водоносного комплекса, что может быть связано с более рациональным подходом к затрачиваемым ресурсам.

Разрез олигоценовых отложений территории Западной Сибири рассмотрен на основании данных, полученных в ходе проведения работ на водозаборных участках и месторождениях подземных вод Уватского, Вагайского, Тобольского районов юга Тюменской области, Нефтеюганского, Нижневартовского, Октябрьского, Сургутского, Ханты-Мансийского районов Ханты-Мансийского автономного округа и Александровского, Каргасокского, Парабельского районов Томской области [3].
Атлым-новомихайловский водоносный комплекс приурочен к отложениям атлымской и новомихайловской свит. В основании толщи олигоценовых отложений залегает атлымская свита, вверх по разрезу постепенно переходящая в новомихайловскую. Ввиду отсутствия регионально выдержанной литологической границы между ними разделение этих свит обычно производится по палинологическим данным, а также возможно прямое разделение по наличию маломощного прослоя непроницаемых отложений.
Кровля атлым-новомихайловской свиты в пределах рассматриваемой территории залегает на глубинах 20–140 м, подошва — 90–325 м. Общая мощность свиты изменяется от 60 до 250 м и чаще всего составляет 180–190 м. Рассматриваемая толща представлена песками, алевритами и глинами с прослоями лигнитов, причем пески обычно преобладают в нижней, а алевриты и глины в средней и особенно верхней части разреза.
Различия в литологическом составе пород отражаются на гидрогеологических характеристиках верхнего и нижнего горизонтов.
Основными расчетными параметрами при оценке запасов подземных вод являются коэффициент водопроводимости и коэффициент пьезопроводности [4]. При первом приближении можно сказать, что нижний горизонт обладает более высокими параметрами. Для уточнения значений параметров было выполнено районирование.
Районирование атлымского и новомихайловского горизонтов проводилось на основании результатов интерпретации ОФР по более чем 800 скважинам, все скважины разделены на две группы: пробуренные на верхний и нижний горизонты [2, 3]. По точечным данным построены карты распределения параметров, после чего территория разделена на три характерных района (рис. 1,2).

Полученные районы охарактеризованы интервалами распределения значений коэффициентов водопроводимости и пьезопроводности (табл. 1).

По результатам районирования и определения средних значений параметров можно сделать вывод, что в западном и восточном районах наиболее перспективным является верхний горизонт, а для центрального района — нижний. Несмотря на это, в центральном районе для обеспечения потребности в воде до 5 000 м³/сут целесообразно бурение неглубоких скважин, каптирующих отложения верхнего горизонта.

В подтверждение возможности обеспечения потребности в воде при эксплуатации как верхнего, так и нижнего горизонтов, было проведено сравнение конструкций скважин, каптирующих разные горизонты, и их возможностей водообеспечения. В качестве примера использованы две скважины единого водозаборного участка месторождения, расположенного в 15 км от г. Нижневартовска [3].
Сравнение характеристик по скважинам приведено в таблице 2.

Сравнение результатов ОФР подтверждает ранее сделанный вывод о том, что нижний горизонт является более водообильным, но оба горизонта одинаково способны обеспечивать заявленную потребность в воде.
Еще одним важным фактором определения параметров скважин и горизонтов, связанным с процессом бурения, является проведение опытно-фильтрационных работ после бурения скважин — строительных откачек. Зачастую данные, заносимые в паспорт водозаборной скважины, не подкрепляются данными реально проведенных исследований. Из рисунка 3 видно, что большая часть дебитов скважин, указанных в паспортах, соответствует заявленной производительности насосов и не характеризует реальную производительность скважины. Впоследствии некорректные данные вводят в заблуждение проектировщиков, принимающих результаты таких исследований в качестве аналога для соседнего объекта.

Также гипотеза о недостоверности данных строительных откачек подтверждается статистикой встречаемости значений дебита для строительных и опытных откачек. При анализе данных, полученных в ходе опытных откачек, получается более равномерное распределение частоты встречаемости разных значений дебитов, в отличие от строительных откачек, когда все значения попадают в один интервал встречаемости.
Проведение опытно-фильтрационных работ и интерпретация результатов являются необходимым этапом в ходе выполнения оценки запасов подземных вод, полученные данные используются для расчета прогнозных понижений и оценки обеспеченности водоносного горизонта. Запасы подземных воды считаются обеспеченными, если рассчитанное прогнозное понижение меньше допустимого. На рассматриваемой территории в качестве допустимого понижения принимается величина напора над кровлей атлым-новомихайловского водоносного комплекса.
Расчетное понижение получено как сумма понижения уровня подземных вод непосредственно в скважине (уравнение Тейса-Джейкоба) и понижения за счет несовершенства скважины [1, 7].
Расчеты понижений были выполнены для верхнего и нижнего горизонтов в каждом районе для трех вариантов водопотребности, (< 700 м³/сут — 1 скважина, 700–5 000 м³/сут — 8 скважин и > 5 000 м³/сут — 35 скважин), причем максимальная нагрузка на одну скважину принята по максимальной производительности насоса ЭЦВ-8-25 — 700 м³/сут, расстояние между скважинами — 50 м (табл. 3).

Табл. 3. Результат расчета прогнозного понижения уровня гидродинамическим методом
*km — коэффициент водопроводимости, a — коэффициент пьезопроводности, S_скв — собственное понижение в скважине, S_несов — понижение за счет несовершенства скважины, S_расч — расчетное понижение, S_доп — допустимое понижение
зеленый — S_расч < S_доп, оптимально, желтый — S_расч < S_доп, не оптимально красный — S_расч > S_доп, потребность не обеспечена

По полученным расчетам прогнозного понижения установлено, что потребность в воде обеспечивается эксплуатацией как верхнего, так и нижнего горизонтов. Для исключения вариантов необеспеченности запасов в связи с прогнозируемым превышением допустимого уровня подземных вод для модельного водозабора с потребностью > 5 000 м³/сут нижнего горизонта западного района и верхнего горизонта центрального района количество скважин было увеличено до 45, расстояние между ними — до 200 м, максимальный дебит скважин уменьшен до 555 м³/сут.
После внесенных поправок был произведен расчет экономического эффекта от внедрения оптимизации за счет бурения скважин на верхний горизонт в сравнении с нижним. В 8 из 9 модельных водозаборов бурение скважин на верхний горизонт оказалось более целесообразным с экономической точки зрения, исключение составил водозабор с потребностью >5 000 м³/сут в центральном районе.
Кроме характеристик горизонтов в части водообильности важное значение для питьевого и хозяйственного бытового водоснабжения имеет качество подземных вод. При использовании для этих целей качество подземных вод должно соответствовать нормам, устанавливаемым СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» [5]. Подземные воды верхнего и нижнего горизонтов идентичны по химическому составу. Превышения норм ПДК СанПиН по запаху, цветности, мутности, железу и марганцу связаны с региональными природными условиями Западно-Сибирского артезианского бассейна, микробиологические и радиологические показатели соответствуют нормам. Использование вод возможно после проведения водоподготовки. Защищенность горизонтов от микробного загрязнения обеспечивается мощной толщей вышележащих неоген-четвертичных отложений [6].