Hidrológiai Közlöny 1969 (49. évfolyam)

2. szám - Dr. Juhász József: A kitermelhető sztatikus rétegvízkészlet számítása

Dr. Juhász J.: A kitermelhető rétegvizlcészlel Hidrológiai Közlöny 1969. 2. sz. 59 tényleges mennyisége 30 m-es geotermikus gradiens esetén: ] ,49(7?FJ,+ 12,53 • a? V g

z 4 26a'

z V

g

z- a'

z= 0 (23) 20 m-es geotermikus gradiens esetén pedig 4- 3,8a'

z

3 — 30a'

z

2V

g

z — I 7,8aíV

g

z+ a'

z = () (24) Ez utóbbi összefüggések alapján, most inár egyszerűen meg lehet határozni z

l és z

2 mélységek közötti víztestből az elnyelt gáz segítségével felszínre emelkedő vízmennyiséget, ha a nyomást meghatározott yy

í = Y 10 értékkel csökkentjük. Első lépésben meghatározzuk a (23), ill. (24) összefüggésből — vagy más gáz esetén ismert grafikonokból— az eredeti a

z víznyomáson V

g

z értékét, majd ezt behelyettesítjük a (22) alapján kapott F„ = F

o

t7£L_ (25) a — i z összefüggésbe, és megkapjuk a különbséget: A V

g=(V„- F

!/

2)(2, - z

2) = V

g

z -^y (z

x - z

2) (26) ami egyben a kitermelhető fajlagos vízmennyiséget jelenti m

3/m

2-ben, a z

1 és z

2 mélységközből. A cr' eredeti nyomásnak ebben az esetben a z

x és z

2 mélységek közötti átlagértéket vesszük, feltéve, hogy a felső és alsó nyomásértékek különbsége nem haladja meg a 30%-ot. Az így kapható vízmennyiség meglehetősen korlátozott érték, még akkor is, ha arra gondolunk, hogy a depresszionált víztérhez képest a depresszionált gázos víztér a lecsökkent viszkozitás miatt nagyobb. Az előbbihez képest jelentősen nagyobb kitermelhető vízmennyiséget kapunk, ha az elnyelt gáz mellett önálló gázmező is segíti a kitermelést. A vizsgálat ebben az esetben kétirányú lehet. Vagy azt kívánjuk meghatározni, hogy ismert volumenű gázmező mekkora vízmennyiség felszínrejuttatására alkalmas, valamely depresszió mellett, vagy pedig olyan helyen, ahol geohidrológiai és földtani vizsgálataink egyaránt arra mutatnak, hogy nem lehet utánpótlódás, meghatározzuk annak a gázmezőnek a térfogatát , amely a konszolidációs vízkészleten felüli mennyiséget valamely üzemelő kútból (vagy rétegből) a felszínre juttatja. Az első esetben ismerjük a gázmező lenti, tényleges térfogatát V

g

zA. Ezt a (25) összefüggésbe behelyettesítve megkapjuk a V„ értékét, majd az előbbi analógiájára AV„= V

g— Vgz (m

3) összefüggésből a kitermelhető összes vízmennyiséget. A második esetben meghatároztuk először valamely ismertetett módszerrel a gáztalan esetben kitermelhető sztatikus vízmennyiséget (AVA). Ismerjük ugyanis a kialakult depressziófelületet — vagy ismertnek tételezzük fel. Második lépésben ebből meghatározzuk az átlagos depresszió y értékét, és a kútból — vagy területről — eddig kitermelt összes vízmennyiség ismeretében (HA V) meghatározzuk a gáznyomással kitermelésre kerülő mennyiséget: AV

g — HAV— AV. A kapott értéket behelyettesítjük a (26) összefüggésbe, amiből V

gz számítható. A gázmező segítségével figyelembe kell venni, hogy a gáz jelentősen kisebb viszkozitása miatt a depresszióba bekapcsolt folyadéktérnél jóval nagyobb méretű a bekapcsolt gáztér. Célszerűen úgy járhatunk el, hogy a ,,távolhatás"-t a gázmezőben a gáz és víz viszkozitásának négyzetgyökével növeljük meg, ami szélső értékben 3—4-szeres értéket is adhat. Természetesen a gázmező lehatárolásánál az impermeábilis réteg fogalma is eltolódik a finomabb üledékek felé. A kérdést nagymértékben nehezíti az, ha a gáz mellett nagyobb mennyiségű vizet is tartalmaz a réteg. A vízfázis hányadának növekedésével ugyanis a gáz mozgékonysága csökken s így a bekapcsolt gázmező térfogata — a távolhatás — csökken. Szélső esetben — 70—80% víznél — a gáztalan víz távolhatása érvényesül csak. A kiszámított F„

2-ből Y és a vizsgált mélységköz ismeretében meghatározhatjuk a vízben maximálisan elnyelt gáz térfogatát is, amiből az önálló gázmező térfogatára következtethetünk. A gázos víz kitermelésével kapcsolatos számításokat alkalmazhatjuk korlátozott utánpótlódású területeken is, ha az utánpótlódó hozamot — s ebből az utánpótlódó vízmennyiséget egy meghatározott időre — ismerjük. Az ezen felüli vízmennyiséget ugyanis egyrészt a gáznyomás, másrészt a konszolidáció szolgáltatja. Az utóbbi meghatározása után a gázmező tényleges — vagy p

0 légnyomásra redukált — térfogatát az előbbiek szerint tudjuk számolni. A gázos víz kitermelhető készletének a számításánál természetesen a depresszió növekedésével számos, itt most nem tárgyalt, bonyolult kérdés jelentkezik, amelyet a rezervoár mechanikából ismerünk. A vízbányászat azonban — ellentétben a kőolajbányászattal — olyan kis nyomáscsökkenésekkel, depressziókkal dolgozik, amely mellett a földtani felépítés bizonytalansága miatt sokkal nagyobb különbség adódik a tényleges és számított értékek között, mint amekkorát a bemutatott leegyszerűsített eljárás okoz. 6. Befejezés A bemutatott eljárás, mint láttuk, alkalmas arra, hogy pusztán a kőzet és víz fizikai (kémiai) tulajdonságai alapján meghatározza a kitermelhető sztatikus vízkészlet maximumát. Lehetővé teszi továbbá, hogy olyan területeken, ahol már van hosszabb ideje működő kút, a kitermelhető dinamikus vízkészletet — pontosabban annak minimumát ugyancsak megismerjük. A geohidrológiai vizsgálatok segítségével elvileg meg tudjuk határozni a dinamikus vízkészletet