Том 337 № 4 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/4/5173
Влияние закачки дренажных вод на геотермический режим пород Мирнинского кимберлитового поля
Актуальность. Добыча алмазов на месторождениях Мирнинского кимберлитового поля привела к формированию высокоминерализованных дренажных вод. В настоящее время основным методом обращения с ними является обратная закачка вод в коллекторы метегеро-ичерского водоносного комплекса в зонах динамического воздействия региональных разломов. За всё время использования данного метода 1990-2023 гг. в недра поля было закачано свыше 340 млн м3 рассолов, что привело к концентрированной техногенной нагрузке на геологическую среду. Для безопасного использования способа закачки дренажных рассолов в толщи многолетнемерзлых пород необходимо постоянное наблюдение за изменениями теплового поля горных пород. Цель. Оценка воздействия закачки дренажных рассолов на геотермический режим поглощающих коллекторов в районе интенсивно эксплуатируемого Тымтайдаахского участка. Объект. Коллекторы первого подмерзлотного метегеро-ичерского водоносного комплекса. Методы. Для определения температурного режима в разные периоды проведения работ по участку выполнены геофизические исследования, включающие в себя термометрию для определения геотермического градиента и расходометрию для выделения интервалов коллекторов. Замеры температуры проведены по всем закачным и наблюдательным скважинам. Для изучения термодинамического режима накопителя было проведено площадное опробование дренажных вод. Результаты. Проведённый анализ эксплуатации участков закачки дренажных вод трубки «Мир» в зоне влияния Восточного разлома (1989–2023 гг.) выявил значительное охлаждающее воздействие на геологическую среду. Использование крупнообъёмного поверхностного накопителя привело к устойчивому понижению температурного фона по стволам нагнетательных скважин, где зафиксированы отрицательные температурные аномалии величиной от 0,5 до 3 °С. Таким образом, происходящее в накопителе отстаивание и сопутствующее охлаждение дренажных рассолов способствуют сохранению геотермического режима в интервале поглощающих коллекторов без влияния на фазовое нахождение рассолов.
Для цитирования: Янников А.М., Янникова С.А., Корепанов А.Ю. Влияние закачки дренажных вод на геотермический режим пород Мирнинского кимберлитового поля. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2026, Т. 337, № 4, С. 92-104.
Ключевые слова:
Мирнинское кимберлитовое поле, трубка «Мир», высокоминерализованные природные рассолы, метегеро-ичерский водоносный комплекс, карбонатные коллектора, геотермический режим, закачка, многолетнемерзлые породы
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Колганов В.Ф., Акишев А.Н., Дроздов А.В. Горно-геологические особенности коренных месторождений алмазов Якутии. Мирный: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. 576 с.
2. Янников А.М., Зырянов И.В., Корепанов А.Ю. Криогидрогеологические условия как ключевой фактор при проектировании систем водоотведения на примере кимберлитовых трубок Западной Якутии. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2023, № 5, С. 112–129. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_5_0_112.
3. Технико-технологический комплекс для доработки запасов на глубинных горизонтах алмазорудных карьеров. А.Н. Акишев, И.В. Зырянов, Г.В. Шубин, П.И. Тарасов, А.Г. Журавлев. Горный журнал, 2012, № 12, С. 39–43.
4. Clogging detection and productive layers identification along boreholes using active distributed temperature sensing. J. Godinaud, M. Klepikova, F. Larroque, N. Guihéneuf, A. Dupuy, O. Bour. Journal of Hydrology, 2023, Vol. 617 (C), Article 129113. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129113.
5. Создание безопасных условий отработки сверхглубоких карьеров Якутии (на примере доработки карьера трубки «Удачная»). И.Н. Александров, А.Н. Шмырко, Г.В. Шубин, Д.И. Кирюшин. Новосибирск: Наука, 2005. 180 с.
6. Готовцев С.П., Климовский И.В., Шепелев В.В. О важности организации геометрического мониторинга при подземном захоронении дренажных вод в мерзлую толщу. Природные ресурсы Арктики и Субарктики, 2015, № 3, С. 37–41.
7. Utilizing cores for characterising the temperature and permeability regimes in a litho-stratigraphic model of the Montserrat geothermal system, Montserrat (Lesser Antilles arc, West Indies). R.A. Basant, B.Y. Lynne, R. Ramsook, G.A. Ryan, O.O. Blake, J.E.P. Utley. Geothermics, 2022, Vol. 100, Article 102341. DOI: 10.1016/j.geothermics.2021.102341.
8. Янников А.М. Гидрогеология Мирнинского кимберлитового поля. Мирный: Изд-во ЗЯНЦ/ЯНА, 2021. 240 с.
9. Дроздов А.В. Подземное захоронение дренажных рассолов в многолетнемерзлые породы (на примере Удачнинского ГОКа в Западной Якутии). Геоэкология, 2005, № 3, С. 234–243.
10. Deep underground injection of waste from drilling activities – an overview. G.-M. Nediljka, B. Pašić, P. Mijić, I. Medved. Minerals, 2020, Vol. 10, № 4, P. 303. DOI: https://doi.org/10.3390/min10040303
11. Первый опыт захоронения соленых дренажных вод карьера трубки Удачная в многолетнемерзлые породы. С.В. Алексеев, А.В. Дроздов, Т.И. Дроздова, Л.П. Алексеева. Криосфера Земли, 2002, Т. VI, № 2, С. 61–65.
12. Alexeev S.V., Alexeeva L.P., Vakhromeev A.G. Brines of the Siberian platform (Russia): Geochemistry and processing prospects. Geochemistry, 2020, Vol. 117, Article 104588. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2020.104588
13. Мельников Н.В. Венд-кембрийский соленосный бассейн Сибирской платформы (Стратиграфия, история развития). Новосибирск: СО РАН, 2018. 148 с.
14. Янникова С.А., Янников А.М., Стручкова А.С. Прогноз изменения гидродинамического режима метегеро-ичерского водоносного комплекса в процессе эксплуатации трубки Интернациональная (Западная Якутия). Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология, 2025, № 1, С. 113–126. DOI: 10.17308/geology/1609-0691/2025/1/113-126.
15. Вигандт В.А. Опыт сооружения и эксплуатации обратной закачки дренажных вод карьера «Мир». Горный журнал, 1994, № 9, С. 60–62.
16. Методика гидрогеологических исследований криолитозоны; отв. ред. В.В. Шепелев. Новосибирск: Наука, 1983. 107 с.
17. Гидрогеологические исследования для обоснования подземного захоронения промышленных стоков. Под ред. В.А. Грабовникова. М.: Недра, 1993. 335 с.
18. Modelling borehole flows from distributed temperature sensing data to monitor groundwater dynamics in fractured media. B. Pouladi, O. Bour, L. Longuevergne, J. Bernardie, N. Simon. Journal of Hydrology, 2021, Vol. 598, Article 126450. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.126450.
19. Климентов П.П., Кононов В.М. Методика гидрогеологических исследований. М.: Высшая школа, 1978. 408 с.
20. Han L., Menzel L. Hydrological variability in southern Siberia and the role of permafrost degradation. Journal of Hydrology, 2022, Vol. 604, Article 127203. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.127203.
21. Use of distributed temperature sensing (DTS) coupled to ground source heat exchangers for geological thermo-stratigraphic correlation. A.C. Violante, G., Guidi M. Proposito, S. Mataloni, F. Spaziani. Renewable Energy, 2024, Vol. 225, Article 120242. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120242
22. field study on the application of distributed temperature sensing technology in thermal response tests for borehole heat exchangers. D. Cao, B. Shi, H.H. Zhu, G. Wei, H. Bektursen, M.A. Sun. Bull. Eng. Geol. Environ., 2019, Vol. 78, P. 3901–3915. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.12024210.1007/s10064-018-1407-2
23. Case study of field thermal response test and laboratory test based on distributed optical fiber temperature sensor. Y. Ma, Y. Zhang, Y. Cheng, Y. Zhang, X. Gao, K.A. Shan. Energies, 2022, Vol. 1, Article 8101. DOI: https://doi.org/10.3390/en15218101
24. Numerical and experimental validation of the applicability ofactive-DTS experiments to estimatethermal conductivity and groundwaterflux in porous media. N. Simon, O. Bour, N. Lavenant, G. Porel, B. Nauleau, B. Pouladi. Water Resources Research, 2021, Vol. 57, Article e2020WR028078. DOI: https://doi.org/10.1029/2020WR028078
REFERENCES
1. Kolganov V.F., Akishev A.N., Drozdov A.V. Mining and geological features of primary diamond deposits of Yakutia. Mirny, Mirny Town Printing House, 568 p. 2013. (In Russ.)
2. Yannikov A.M., Zyryanov I.V., Korepanov A.Yu. Cryohydrogeology as a key factor in water disposal system design: a case-study of kimberlite pipes in Western Yakutia. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull., 2023, no. 5, pp. 112–129. (In Russ.) DOI: 10.25018/0236_1493_2023_ 5_0_112.
3. Akishev A.N., Zyryanov I.V., Shubin G.V., Tarasov P. I., Zhuravlev A. G. Technical and technological complex for refining reserves at the deep horizons of diamond ore quarries. Gornyi Zhurnal, 2012, no. 12, pp. 39–43. (In Russ.)
4. Godinaud J., Klepikova M., Larroque F., Guihéneuf N., Dupuy A., Bour O. Clogging detection and productive layers identification along boreholes using Active Distributed Temperature Sensing. Journal of Hydrology, 2023, vol. 617, part C, article 129113. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129113.
5. Aleksandrov I.N., Shmyrko A.N., Shubin G.V., Kiryushin D.I. Creation of safe conditions for mining ultra-deep quarries in Yakutia (using the example of reworking the Udachnaya pipe pit). Novosibirsk, Nauka Publ., 2005. 180 p. (In Russ.)
6. Gotovtsev S.P., Klimovsky I.V., Shepelev V.V. On the importance of organizing geometric monitoring during underground burial of drainage water in the frozen mass. Arctic and Subarctic Natural, 2015, no. 3, pp. 37–41. (In Russ.)
7. Basant R.A., Lynne B.Y., Ramsook R., Ryan G.A., Blake O.O., Utley J.E.P. Utilizing cores for characterising the temperature and permeability regimes in a litho-stratigraphic model of the Montserrat geothermal system, Montserrat (Lesser Antilles arc, West Indies). Geothermics, 2022, vol. 100, article 102341, DOI: 10.1016/j.geothermics.2021.102341.
8. Yannikov A.M. Hydrogeology of the Mirny kimberlite field. Mirny, ZYaNTS/YaNA Publ., 2021. 240 p. (In Russ.)
9. Drozdov A.V. Underground burial of drainage brines in permafrost (using the example of the Udachninsky mining and processing plant in Western Yakutia). Geoecology, 2005, no. 3, pp. 234–243. (In Russ.)
10. Nediljka G.-M., Pašić B., Mijić P., Medved I. Deep underground injection of waste from drilling activities – an overview. Minerals, 2020, vol. 10, no. 4, pp. 303. DOI: https://doi.org/10.3390/min10040303
11. Alekseev S.V., Drozdov A.V., Drozdova T.I., Alekseeva L.P. First experience of burial of saline drainage waters of the Udachnaya pipe quarry in permafrost rocks. Cryosphere of the Earth, 2002, vol. VI, no. 2, pp. 61–65. (In Russ.)
12. Alexeev S.V., Alexeeva L.P., Vakhromeev A.G. Brines of the Siberian platform (Russia): Geochemistry and processing prospects. Geochemistry, 2020, vol. 117, article 104588. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2020.104588.
13. Melnikov V. N. Vendian-Cambrian salt-bearing basin of the Siberian platform (Stratigraphy, history of development). Novosibirsk, SB RAS Publ., 2018. 148 p. (In Russ.)
14. Yannikova S.A., Yannikov A.M., Struchkova A.S. Forecast of changes in the hydrodynamic regime of the Metegero-Ichersky aquifer complex during the operation of the Internatsionalnaya pipe (Western Yakutia). Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2025, vol. 1, pp. 113–126. DOI: https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2025/1/113-126
15. Wigandt V.A. Experience in the construction and operation of reinjection of drainage water from the Mir quarry. Gornyi Zhurnal, 1994, no. 9, pp. 60–62. (In Russ.)
16. Methodology of hydrogeological studies of permafrost. Ed. by V.V. Shepelev. Novosibirsk, Nauka Publ., 1983. 107 p. (In Russ.)
17. Hydrogeological studies to justify underground disposal of industrial wastewater. Ed. by V.A. Grabovnikov. Moscow, Nedra Publ., 1993. 335 p. (In Russ.)
18. Pouladi B., Bour O., Longuevergne L., Bernardie J. La, Simon N. Modelling borehole flows from Distributed Temperature Sensing data to monitor groundwater dynamics in fractured media. Journal of Hydrology, 2021, vol. 598, article 126450. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.126450.
19. Klimentov P.P., Kononov V.M. Methodology of hydrogeological research. Moscow, Vysshaya Shkola Publ., 1978. 408 p. (In Russ.)
20. Han L., Menzel L. Hydrological variability in southern Siberia and the role of permafrost degradation. Journal of Hydrology, 2022, vol. 604, article 127203. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.127203.
21. Violante A.C., Guidi G., Proposito M., Mataloni S., Spaziani F. Use of distributed temperature sensing (DTS) coupled to ground source heat exchangers for geological thermo-stratigraphic correlation. Renewable Energy, 2024, vol. 225, article 120242. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120242
22. Cao D., Shi B., Zhu H.H., Wei G., Bektursen H., Sun M.A. field study on the application of distributed temperature sensing technology in thermal response tests for borehole heat exchangers. Bull. Eng. Geol. Environ., 2019, vol. 78, pp. 3901–3915. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.12024210.1007/s10064-018-1407-2
23. Ma Y., Zhang Y., Cheng Y., Zhang Y., Gao X., Shan K. A. Case study of field thermal response test and laboratory test based on distributed optical fiber temperature sensor. Energies, 2022, vol. 1, article 8101. DOI: https://doi.org/10.3390/en15218101
24. Simon N., Bour O., Lavenant N., Porel G., Nauleau B., Pouladi B. Numerical and experimental validation of the applicability of active-DTS experiments to estimate thermal conductivity and groundwater flux in porous media. Water Resources Research, 2021, vol. 57, article e2020WR028078. DOI: https://doi.org/10.1029/2020WR028078
