Как с бура вода: создан прибор для точного поиска подземных вод
Там, где нет возможности или слишком дорого провести водопровод, пресную воду добывают из скважин. Но бурят их зачастую наугад или с помощью ненаучных методик вроде прибора из лозы или металлических рамок. Российские специалисты научились точно находить водоносные горизонты. Прибор, основанный на методе электротомографии, «видит» воду на глубине до 160 м и даже может определить ее минеральный состав.
Как докопаться
Прежде чем бурить скважину, необходимо убедиться, что на глубине есть вода, иначе усилия будут потрачены впустую. Специалистам приходится изучать и анализировать множество факторов: наличие определенных видов растений, геологическое строение района. Иногда даже делают разведывательную скважину. Объективно спрогнозировать процент успеха невозможно, фактически бурильщики действуют наугад.
Сотрудники Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН усовершенствовали метод, с помощью которого можно точно и оперативно убедиться в правильности выбранного места. С помощью пары электродов прибор пропускает в землю постоянный ток. Он проходит сквозь геологическую среду (почву и горные породы). В зависимости от свойств последней меняется удельное электрическое сопротивление, а следовательно, и выходное напряжение, которое измеряется второй парой.
— Просто провести измерения недостаточно, необходимо правильно их интерпретировать, — поясняет научный сотрудник лаборатории электромагнитных полей Института им. А.А. Трофимука Алексей Фаге. — Для этого ученым желательно знать геологию местности.
Оборудование помогает специалистам «видеть» водоносные горизонты на глубине до 160 м. Цена бурения такой скважины — около 350 тыс. рублей. Извлекаемая с глубины вода насыщена фтором, железом, магнием и кальцием.
Современные буровые установки позволяют достичь глубины и до 350 м. Но с ее увеличением возрастет цена работ — каждый метр стоит 2–3 тыс. рублей, поэтому бурение «пустой» скважины дорого обойдется заказчику. После измерений методом электротомографии и их анализа вероятность получить большую величину притока воды повышается на 80%.
Сопротивление полезно
Потенциально методика сибирских ученых позволяет разделить источники подземных вод по степени минерализации — количеству растворенных веществ, например солей. Значение электрического сопротивления воды сильно меняется в зависимости от их концентрации. Пресные воды могут иметь значение сопротивления в 100 раз больше, чем слабоминерализованные.
Если исследователи видят очень низкие значения электрического сопротивления в перспективном пласте, можно сделать вывод, что с большой вероятностью воды в нем минерализованные, то есть не пригодные для питья без предварительной очистки. При этом точное значение минерализации определить лишь по данным электротомографии невозможно, нужны лабораторные исследования проб, уточняет Алексей Фаге.
Методы электротомографии известны давно, сообщает завкафедрой физических процессов горного производства и геоконтроля НИТУ «МИСиС» Владимир Винников. По словам эксперта, описанная четырехэлектродная схема измерений с успехом применяется также в исследованиях массивов горных пород.
По словам коммерческого директора ООО «Геодевайс» Владимира Игнатьева, технология электротомографии труднореализуема в зимних условиях, так как требует гальванических заземлений электродов в непромерзший грунт. В качестве альтернативы можно использовать метод зондирования поля или аудио- и радиомагнитотеллурических зондирований.
Но, по утверждению Алексея Фаге, электротомография вполне может применяться в зонах распространения многолетнемерзлых пород. В дальнейшие планы работы ученых входит расширение географии поиска скважин. Пока коллектив обследовал только Новосибирскую область.
