Mühazirələr Mühazirə Suların təbiətdə dövriyyəsi



Yüklə 332.07 Kb.
səhifə1/3
tarix14.01.2017
ölçüsü332.07 Kb.
  1   2   3
AZƏRBAYCAN RESPUBLİKASI TƏHSİL NAZİRLİYİ

AZƏRBAYCAN DÖVLƏT NEFT AKADEMİYASI


Bakalavr hazırlığı üçün
Hidrogeologiya” fənnindən
Mühazirələr


Mühazirə 1. Suların təbiətdə dövriyyəsi
Bu bölmədə suların təbiətdə dövriyyəsi, suların süxurlarda növləri, yeraltı suların yerləşmə şəraitinə görə novləri və yeraltı suların dinamikası öyrənilir.

Hidrogeologiya – yeraltı sular haqqında, onların əmələ gəlməsi, yerləşməsi, şəraiti, xassəsi və nəhayət, ondan istifadə olunması şərtrlərindən bəhs edən elmdir.

Hidrogeologiya – hidrokimya, geologiya, hidravlika, kimya, fizika, meterologiya, hidrologiya və s. elmlərlə sıx əlaqədardır. Hidrogeologiyanın vacib sahələrindən biri neft və qaz yataqlarının sularıdır. Yeraltı suların neft yataqlarının axtarışı və kəşfində, onların işlənməsində mühüm rolu vardır. Yeraltı sular neft və qaz yataqlarının toplanmasına imkan yaratdığı kimi, onları yuyub dağıda da bilər. Lay suları neft yataqlarının rejiminə də böyük təsir göstərir. Hidrogeologiya elminin bilavasitə köməyilə istismar quyularına daxil olan suların bu və ya digər laya mənsub olub-olmaması məsələsi də aydınlaşdırılır.

Neft-qaz hidrogeologiyası elminin inkişafında bir sıra xarici alimlərin rolu olmuşdur. Bunlardan N.İ.Andrusovu, Lensi, Ş.Rocersi, L.Mrazeki, Ç.Palmeri, D.M.Xantı, D.V.Qolubyatnikovu, İ.M.Qubkini, V.A.Sulini və s. göstərmək olar.

Azərbaycan neft yataqları sularının öyrənilməsində V.A.Sulinin, B.İ.Sultanovun, Ş.F.Mehdiyevin və b. rolu olmuşdur. B.İ.Sultanov bir yataq hüdudunda sahə üzrə eyni zamanda müxtəlif tipli suların zonalar üzrə yerləşməsi fikrini ilk dəfə söyləmişdir.

Neft-qaz hidrogeologiyası bir neçə bölmələrdən ibarətdir. Bunlar aşağıdakılardır: ümumi hidrogeologiya, hidrokimya, paleohidrogeologiya, yeraltı suların neft və qaz yataqlarının formalaşmasında, saxlanmasında və dağılmasında rolu, axtarış və neft-qaz-mədən hidrogeologiyası. Bütün bu bölmələr neftçi-geoloq tələbələrə tədris edilir. Aşağıda bu bölmələr haqqında qısa məlumat verilir ki, bu da tələbələrin bu elmi mənimsəmələrinə kömək edəcəkdir.



Mühazirə 2. Suların süxurlarda növləri

Yeraltı sular dağ süxurlarında müxtəlif formada olurlar. Bundan asılı olaraq həmin sular müxtəlif növlərə bölünürlər. Bu su növlərinin neft və qaz yataqlarının hidrogeologiyasında böyük əhəmiyyəti vardır.

Süxurlarda yerləşən suların aşağıdakı növləri vardır: sərbəst qravitasiya (maye), sərbəst kapilyar (maye), sərbəst kapilyar (maye), bağlı-sorbsiya, pendulyar (süxurla bilavasitə təmasda olan), zəif bağlı (liosorbiya olmuş), möhkəm bağlı (adeorbiya), buxarvarı, sülb (buz), seolit, kristallizasion ve konstitugen (minerallarda) sular (şəkil 1).

Sərbəst qravitasiya suları böyük kapilyar məsamələrdə keçirici süxurlarda damcı maye halında olur. Bu sular qravitasiya qüvvələrinin təsirilə hərəkət edir və hidrostatik təzyiqi lay boyu ötürürlər.

Kapilyar sular kapilyarlarda yerləşir. Kapilyarlar su ilə tam dolu olarsa, onlar hidrostatik təzyiqi ötürə bilirlər; əks halda isə bu sular menisk qüvvələrinə tabe olurlar.

Bağlı-sorbsiya suları süxuru doyduran əsas su kütləsindən bağlı və yaxud pendulyar sular vasitəsilə təcrid olunmuş sulara deyilir. Öz fiziki mahiyyətinə görə bunlar və kapilyar sular sərbəst qravitasiya sularından fərqlənmirlər.

Pendulyar sular süxur səthinə ən yaxın yerləşən sulardır.

Bağlı sular mineral hissəciklər üzərində molekulyar ilişmə qüvvəsinin təsiri nəticəsində əmələ gəlir. Bu su təbəqəsinin qalınlığı su molekullarının diametrindən bir neçə yüz dəfə çox olur. Bu su təbəqəsinin xarici hissəsini zəif bağlı (liosorbiya) suları təşkil edir.

Bağlı sular istər su keçirən və istərsə də su keçirməyən laylarda subkapilyar məsamələri doldurur.



Adsorbsiya suları mineral hissəciklər üzərində qalınlığı bir neçə molekul olan su təbəqəciyinə deyilir. Bu sular hissəciklər üzərində çox böyük qüvvə altında (10000 kq/sm2 saxlanılır və öz xüsusiyyətinə görə sülb cisimlərə yaxındır. Adsorbsiya sularının ərimə temperaturu 78 oC-yə yaxındır. Bu sular R.İ.Zaloçevski və Y.M.Sergeyevə görə bağlı, zəif bağlı (polimolekulyar), çox zəif bağlı (mikrokapilyar) sulara bölünürlər.

Bütün yuxarıda göstərilən sular fiziki bağlı suları təşkil edirlər. Bu sulardan fərqli olaraq kimyəvi bağlı sular mineral tərkibinə daxil olurlar və aşağıdakı növlərə bölünürlər: seolit, kristallizasion, konstitusion sular.



Seolit sular minerallarda müxtəlif miqdarda olurlar (məsələn, seolit və opalda SiO2 : nH2O). Burada xüsusilə gil minerallarında olan təbəqəciklərarası suları qeyd etmək lazımdır (montmorillonit, illit və s.). Məsələn, montmorillonitin ümumi mineral kütləsinin 24 %-ni, leveryeritin 17 %-ni su təşkil edir.

Kristallik su (məsələn, hips CaSO4 : 2H2O) kristallik şəbəkəyə daxil olub, daimi miqdara malikdir. Bu su mineraldan çıxarıldıqda mineral şəbəkəsi pozulmur. Konstitusion sular isə mineral şəbəkəsinin tamamilə pozulması zamanı oradan çıxarıla bilər (məsələn, mikalar).

Buxar və buz halında olan sular da təbiətdə mühüm yer tutur. Buz halında sulara daimi buzlaq zonalarında, buxar halında isə vulkanik vilayətlərdə rast gəlirlər. Böyük dərinliklərdə çox qızdırılmış maye sular mövcuddur.

Bütün adları çəkilən su növlərinin bir-birilə sıx əlaqəsi olduğu üçün onların hidrogeologiyada çox böyük rolu vardır.

Süxurlarda suya təsir edən qüvvələr. Süxurlarda su iki qüvvə təsiri altında olur: ağırlıq və molekulyar cazibə qüvvəsi.

Ağırlıq qüvvəsinin təsirilə yuxarıdakı təbəqələrdə yerləşən sular aşağı təbəqələrə axır, yaxud eyni təbəqə daxilində yerlərini dəyişir və yer üzərinə bulaq şəklində çıxırlar. Ağırlıq qüvvəsinin təsiri böyük boşluqlarda daha çox nəzərə çarpır.

Kiçik kapilyar boşluqlarda həmin boşluqların divarları ilə su molekulları və eləcə də onların öz aralarında molekulyar cazibə qüvvəsi vardır. Eyni maddənin molekulları arasındakı cəzbetməyə ilişmə, müxtəlif maddələrin molekulları arasındakı cəzbetməyə isə yapışma deyilir.

Molekulyar cazibə qüvvəsi. Kiçik bir süxur parçasını suya salıb sonra onu oradan çıxarsaq, süxur hissəciklərinə su təbəqəciyinin yapışması nəticəsində həmin süxur parçası yaş olacaqdır. Süxurla təmas edən su hissəcikləri yapışma, nisbətən uzaqdakı hissəciklər isə ilişmə qüvvəsinin təsirilə süxur üzərində saxlanılır (şəkil 2 , dairələr su molekullarıdır).

Kapilyarlıq. Əgər nazik şüşə borunun bir ucunu şaquli olaraq su olan qabın içərisinə salsaq, su həmin borunun içərisində müəyyən hündürlüyə qalxacaqdır ki, buna da kapilyarlıq hadisəsi deyilir. Bu borucuqda suyu qaldıran qüvvə birincinin diametrindən asılıdır, daha doğrusu, suyun qalxma hündürlüyü borunun diametri ilə tərs mütənasibdir. Məsələn, diametri 0,1 mm olan boruda qalxma hündürlüyü diametri 1 mm olan borudakına nisbətən on dəfə çoxdur. Boruda suyun üst səthi əyilmiş olur ki, buna da menisk deyilir (şəkil 3).

Kapilyar boruda suya təsir edən qüvvələr – kapilyar qalxma qüvvəsi (yuxarı yönəlmış olur) və ağırlıq qüvvəsi (aşağı yönəlmış olur) bir-birlərinə bərabər olur. Əgər kapilyar təsir 3,1416·d·T·cosa və ağırlıq təsiri isə 0,7854·d2 ·γ·h·g olarsa, onda



3,1416·d·T·cosa = 0,7854·d2 ·γ·h·g olur.

Buradan isə qalxma hündürlüyünü tapmaq olar:





d – borunun diametri, sm ilə; T – səthi gərilmə qüvvəsi, dina/sm ilə; a – maye və boru divarı arasındakı təmas bucağı; γ – mayenin sığlığı, q/sm2 ilə; g – ağırlıq qüvvəsidir, dina ilə.

Mühazirə 3. Yeraltı suların yerləşmə şəraitinə görə növləri

Yeraltı suların əmələgəlmə və yatma şəraitinə, su layının hidravliki xüsusiyyətinə, layın litoloji tərkibinə, layın stratiqrafik aidliyinə, suyun kimyəvi tərkibinə və s. görə müxtəlif təsnifatı vardir. Bunlardan biri yerləşmə şəraitinə görə təsnifatdır:

a) torpaq suları;

b) qrunt suları – yer səthindən birinci su keçirməyən laya qədər olan sulara deyilir



Hidravliki təsnifat:

a) təzyiqsiz sular;

b) təzyiqli sular.

Litoloji təsnifat:

a) dənəli süxurlara aid olan sular;

b) üzvi mənşəli süxurlara aid olan sular;

v) püskürmə süxurlarına aid olan sular.



Stratiqrafik aidliyinə görə olan təsnifat suların hansı dövr süxurlarına aid olmasına əsaslanır.

Aerasiya zonası. Doyma zonasından (su layından) yerin üzərinə qədər olan hissəyə aerasiya zonası (qurşağı) deyilir. Həmin zona həm su buxarı və həm də torpaq havası ilə zəngin olur. Aerasiya zonasının qalınlığı qrunt suları güzgüsünün yatma dərinliyindən asılıdır.

Aerasiya zonası öz növbəsində kapilyar zonaya, aralıq zonaya (sabit nəmliyə malikdir), yuxarı zonaya (torpaqda asılı vəziyyətdə olan sular) bölünür (şəkil 4).



Buxarvarı sular. Buxarvarı sular hava, yaxud müxtəlif qazlarla qarışıq olub torpaq və dağ süxurlarının məsamələrində və boşluqlarında yerləşir. Su buxarı, nisbi nəmlik 100 % olduqda kondensə olur. Torpaq və atmosferdə gedən su buxarı mübadiləsi həmin buxarların elastiklik qiymətlərinin müxtəlif olması nəticəsində baş verir. Bu və ya o birisinin çox olması ilə əlaqədar olaraq su buxarı ya torpağa, ya da atmosferə keçəcəkdir.

Yuxarıda yerləşən sular. Bu sular maye halında aerasiya zonasında yerləşərək, adətən kiçik linza şəkilli su keçirməyən çöküntülərlə əlaqədardır. Yuxarıda yerləşən sular fəsli xüsusiyyət daşıyır, daha doğrusu onun miqdarı ilin fəsillərindən asılı olaraq dəyişir.

Mühazirə 4. Su molekullarının izotop tərkibi və quruluşu

Məlum olduğu kimi təmiz suyun (protij) düsturu H2O16-dır. Onun bütün hidrogen atomları protidən ibarətdir. Suların molekullarının tərkibinə həm də hidrogenin iki izotopu (H2 və H3) və oksigenin beş izotopu da (O14, O15, O17, O18, O19) daxil olur.



H3 radioaktivdir. O14, O15, O19 azömürlü izotoplardır. İ.K.İlliarinova görə hal-hazırda suyun müxtəlif 18 molekul tərkibi vardır.

Su molekullarının sıxlığı əsasən H/H2O16/O18 nisbətlərinin qiymətindən, daha doğrusu H2 və O18 izotoplarının mövcudluğundan asılıdır. Təbii sularda H2 və O18 izotoplarının miqdarı azdır və v (v = 1·10-62) ilə ölçülür.

Hidrogen və oksigenin ağır izotopları kəşf edildikdən sonra elektroliz üsulu ilə adi sudan ağır su ayırmışlar ki, onun da molekul çəkisi 20-dir. Bu isə öz növbəsində H22O16, yaxud H21O18 düsturlarına uyğun gəlir. Ağır su hidrosforda rast gəlmişdir. Təbii sularda ağır suların bir hissəsinə orta hesabla 5 min hissə adi su düşür.

Göründüyü kimi, təbii suların izotop tərkibləri müxtəlifdir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, dəniz sularında ağır izotopların qatılığı qurudakı sulara nisbətən çoxdur (buxarlanma nəticəsində).

A.C.Uklonski, Y.V.Pippeker və V.İ.Qrumenko məlumatlarına görə suların izotop tərkibləri müəyyən dərəcədə həmin suların əmələgəlmə şəraitindən asılıdır. Qida mənbələrində və az dərinliklərdə suların izotop sıxlığının qiyməti az olub 0 ilə 3.5 v arasında dəyişir. Dərinlik və yerin örtülmə dərəcəsi artdiqca sularda ağır izotopların miqdarı çoxalır və 7.67 v-yə çatır.

Böyük dərinliklərdə örtülü strukturlarda suların sıxlığının artmasını orada gedən yeraltı buxarlanma hadisəsi ilə əlaqələndirirlər.


Mühazirə 5. Həll olmuş ionlar, qazlar və duzlar
Təbii suların kimyəvi tərkibləri haqqında düzgün mülahizə yürütmək üçün birinci növbədə hidrogen ionunun qatılıq dərəcəsini bilmək lazımdır. Bu göstərici təbii sularda zəif turşuların nə vəziyyətdə olmasını və suların zəif əsaslarla doyma dərəcəsini aydınlaşdırır.

Elektrik dissosiasiya nəzəriyyəsinə görə su zəif dərəcədə aşağıdakı düstur üzrə dissosiasiya edir:



Kütlələrin qarşılıqlı təsir qanununa əsasən



asılılığı mövcuddur, - sabit kəmiyyətdir.

Təmiz suyun neytral reaksiyaya malik olmasını nəzərə aldıqda hidrogen və hidroksil ionlarının qatılığı bir-birinə bərabər olmalıdır, yəni:

;

Beləliklə, 1 litr təmiz suyun tərkibində 22 0C-də 10-7 q/mol miqdarında ionlaşmış su, yəni 10-7 q/mol və 10-7 q/mol vardır.

Hidrogen ionlarının qatılığını əks etdirmək üçün onu mənfi onluq loqarifmaya bərabər olan şərti vahid - simvolu ilə ifadə edirlər:

; ;

Təmiz su üçün 7-yə bərabərdir, yəni neytral reaksiyadır. -ın qiyməti böyük olduqda (yəni hidrogen ionlarının qatılığı azdır) qələvi reaksiya, əksinə, çox olduqda isə turş reaksiya gedir.

Təbii sular çox yaxşı həlletmə qabiliyyətinə malik olduğu üçün onların tərkibi də çoxkomponentli olur. Suların kimyəvi tərkibləri onların yuyuculuğu, buxarlanması, kondensə etməsi, ion mübadiləsi, qazı həll etməsi və ya özündən ayırması, üzvi həyatla əlaqəsi və s. səbəblərdən asılıdır.

Yeraltı sulardan aşağıdakı komponentlər iştirak edirlər.



  1. ion şəkilli elementlər:

, , , , , , ,

, , , , , , və s.

  1. müxtəlif qazlar:

, , , , və s.

  1. kolloid halında olan elementlər:

, , və s.

  1. suda asılı halında olan bərk qeyri-üzvi maddələr (suspenziya halında);

  2. bitki və heyvan mikroorqanizmləri. Neft sularında olan mikroorqanizmlər çox zaman suların qaz və mineroloji tərkibini dəyişirlər.

Neft yatağı sularında J, Br, B kimi mikrokomponentlər geniş surətdə iştirak edir.

Yeraltı suların fasiləsiz hərəkəti zamanı onların müxtəlif süxurlarda təmas etməsi nəticəsində tərkibləri və xassələri dəyişir (həm üfüqi və həm də şaquli istiqamətlərdə), bunun üçün süxurların sularda həllolma qabiliyyətinə zəmim yaradır.




Mühazirə 6. Təbii suların fiziki və kimyəvi xassələri

Yeraltı suların fiziki xassələri dedikdə, onların temperaturu, şəffaflığı, rəngi, dadı, iyi, sıxlığı, sıxılma dərəcəsi, özlülüyü, elektrik keçiriciliyi nəzərdə tutulur.

Sular temperaturlarına görə çox soyuq (00-50), soyuq (50-200), ilıq (200-370), isti (370-420), çox isti (420-1000) və qaynar (1000-dən çox) olurlar.

Suların dadı, iyi, şəffaflığı, rəngi onların tərkibində olan maddələrdən asılıdır. Məsələn, tərkibində dəmir olan sular pas, kükürd olan sular mavi, bataqlıq suları sarımtıl və s. rənglərdə olurlar.

Suların sıxılma dərəcəsi temperaturdan, onlarda həll olan qazların miqdarından, özlülüyü isə temperaturdan və minerallaşma dərəcəsindən asılıdır.

Yeraltı suların elektrik keçiriciliyi onların minerallaşma dərəcəsi ilə düz asılılıq təşkil edir. Distillə edilmiş sular elektrik cərəyanını keçirmir.

Bütün yeraltı sular bu və ya digər dərəcədə radioaktivdirlər. Suların radioaktivliyi onların tərkibində olan radium, radon, uran kimi radioaktiv elementlərin iştirak etməsindən asılıdır (sularda az miqdarda olurlar).

Suların əsas fiziki xassələrindən biri – onların sıxlığıdır. Suyun sıxlığı onun kütləsinin həcminə olan nisbətidir (q/sm3). Sıxlıq vahidi olaraq distilə edilmiş suyun 4 0C-dəki sıxlığı qəbul edilir. Suların sıxlığı onların hərarətindən, minerallaşma dərəcəsindən, təzyiqdən, onlarda həll olmuş qazların və asılı hussəciklərin miqdarından asılıdır. Sıxlığın əks kəmiyyəti xüsusi sıxlıq adlanır (sm3/q). Neft mədənlərində çox zaman sıxlığı duzluluqla tapırlar:



burada, - duzluluq olub, Bome dərəcəsilə ölçülür (0Be).

Suların izotop tərkibləri onların fiziki xassələrinə də öz təsirini göstərir.

Məlum olduğu kimi təmiz suyun düsturu H2О-dur. Onun bütün hidrogen atomları protidən ibarətdir. Suların molekullarının tərkibinə həm də hidrogenin iki izotopu H+2, H+3 (deyteriy, tritiy) və oksigenin altı izotopu da (О14, О15, О16, О17, О18, О19) daxil olur. О19 izotopu radioaktivdir, О14, О15, О19 az ömürlü izotoplardır. İ.K.İllarionova görə suyun 18 müxtəlif molekul tərkibi vardır. Su molekullarının sıxlığı əsasən H1/H2О16/О18 nisbətlərinin qiymətlərindən, daha doğrusu, H2О18 izotoplarının mövcudluğundan asılıdır. Təbii sularda H2О18 izotoplarının miqdarı çox azdır.



Suların kimyəvi tərkiblərinin təhlil nəticələri müxtəlif şəkillərdə göstərilə bilər: duz şəklində (NaCI, Na2SО4 və s.), oksidlər şəklində (Nа2О, CаО və s.). Lakin bunlar mayenin həqiqi tərkibini əks etdirmir. Odur ki, suların kimyəvi tərkiblərinin ion şəklində ifadə olunması daha çox məqsədəuyğundur. Təhlilin nəticəsi ion şəklində göstərilən zaman onun üç növ təsviri verilir: ion-çəki, ekvivalent-çəki ekvivalent-faiz ilə.

İon-çəki ilə ifadə 1 və yaxud 100 q suda həll olmuş ionların qram və yaxud milliqramlarla olan miqdarını göstərir. Sularda müxtəlif ionların (anion və kation şəklində) olması onların turşuluq, qələvilik, codluq və s. xassələrini müəyyənləşdirir.

Ekvivalent-çəki şəklində ifadə suların tərkibinə daxil olan elementlərin təbiətini daha aydın göstərir. Maddənin molekulyar və ya atom çəkisinin öz valentliyinə olan nisbətinə onun ekvivalent çəkisi deyilir (q/ekv, mq/ekv).

Məsələn, CI = 9160 mq/l, а = 35,46, valentliyi bir olduğu üçün

burada r ekvivalent qiymətinin göstəricisidir.

Məlumdur ki, müxtəlif kimyəvi elementlər çəkilərindən asılı olaraq bir-birilə çəki nisbətində birləşirlər.

Yeraltı suların minerallaşması müxtəlif olur və onların ekvivalentlərlə ifadə olunmuş tərkibini müqayisə etmək çətinlik yaradır; odur ki, suların minerallaşmasındakı müxtəlifliyin təsirini aradan qaldırmaq, ayrı-ayrı ionların həqiqi rolunu müəyyən etmək üçün suların tərkibindəki ayrı-ayrı komponentlərin alınmış ekvivalent qiymətini faiz-ekvivalent formasına çevirirlər. Əgər ionların ekvivalent qiymətinin cəmi 100 faiz qəbul edilsə, ayrı-ayrı komponentlərin faiz-ekvivalent qiyməti aşağıdakı düsturla hesablanacaqdır:

burada а – bu və ya digər ionun mq-ekv miqdarı, yaxud çəkisi, – anion və kationların ekvivalent – çəki miqdarıdır.

İonlar sularda dissosiasiya halında olduğuna görə anion və kationların q/ekv (yaxud mq-ekv) qiymətlərinin cəmi ayrı-ayrılıqda həmişə bir-birinə bərabər olmalıdır, yəni olur. Deməli, 50 %-ekv к = 50 %-ekv а.

Balneoloqlar arasında suların kimyəvi analizlərinin nəticələrinin Kurlov düsturu ilə təsviri geniş yayılmışdır. Bu düsturun mahiyyəti isə ondadır ki, suyun kimyəvi təhlilinin nəticələri faiz-ekvivalentlə riyazi kəsir şəklində yazılır. Kəsrin surətdə anionların, məxrəcdə isə kationların çoxdan aza doğru azalması qaydası ilə miqdarları göstərilir:



D, Q

burada М – suyun minerallaşma dərəcəsini q/l-lə (anion və kationların cəmi), Q suyun qaz tərkibi, t – suyun hərarəti, m, n, k, e, q indeksləri isə uyğun olaraq həmin ionların faiz-ekv qiymətləridir.



D – suyun hasilat miqdarı, m3 ilə;

Q – suda həll olmuş qazın miqdarıdır.



Dostları ilə paylaş:
  1   2   3


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə