Гидрогеология

ГИДРОГЕОЛОГИЯ

О.И. СЕРЕБРЯКОВ
Л.Ф. УШИВЦЕВА
О.П. ЖИГУЛЬСКАЯ
А.О. СЕРЕБРЯКОВ

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНИК

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебника для учебных заведений, 
реализующих программу среднего профессионального образования 
по укрупненной группе специальностей 
21.02.00 «Прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия» 
 (протокол № 9 от 13.05.2019)

УДК 556(075.32)
ББК 26.35я723
 
С32

Серебряков О.И.
Гидрогеология : учебник / О.И. Серебряков, Л.Ф. Ушивцева, 
О.П. Жигульская, А.О. Серебряков. — Москва : ИНФРА-М, 
2021. — 233 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Среднее профессиональное образова ние). — DOI 10.12737/textbook_
5cf4e8255ee604.18854431.

ISBN 978-5-16-014273-9 (print)
ISBN 978-5-16-106763-5 (online)

Излагаются гидрогеологические основы формирования химического 
газового состава подземных вод. Рассматриваются условия происхождения 
пластовых вод, формы и виды их залегания, а также миграции. Исследуются процессы взаимодействия подземных вод с залежами нефти и газа. 
Предлагаются классификация и методы оценки запасов подземных вод. 
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования последнего 
поколения. 
Для студентов среднего профессионального образования специальностей «Гидрогеология», «Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений», «Гидрогеология и инженерная геология», «Науки о Земле», а также 
для преподавателей, работников топливно-энергетического комплекса, 
производственных гидрогеологических, инженерно-геологических и нефтегазодобывающих предприятий, научных и проектных организаций.

УДК 556(075.32)
ББК 26.35я723

А в т о р ы:
О.И. Серебряков, доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой промысловой геологии, гидрогеологии и геохимии горючих 
ископаемых Астраханского государственного университета (гл. 6; 9); 
Л.Ф. Ушивцева, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры 
промысловой геологии, гидрогеологии и геохимии горючих ископаемых Астраханского государственного университета (гл. 3–5; 7; 8); 
О.П. Жигульская, директор Астраханского государственного политехнического колледжа (гл. 1; 2);
А.О. Серебряков, старший преподаватель кафедры промысловой геологии, 
гидрогеологии и геохимии горючих ископаемых Астраханского государственного университета (гл. 8; 10)

Р е ц е н з е н т ы:
В.В. Пыхалов, доктор геолого-минералогических наук, заместитель главного 
геолога АО «Октопус» (г. Астрахань);
Ж.В. Калашник, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры 
геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета

ISBN 978-5-16-014273-9 (print)
ISBN 978-5-16-106763-5 (online)
© Серебряков О.И., Ушивцева Л.Ф., 
Жигульская О.П., Серебряков А.О., 2019

С32

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны 
в электронно-библиотечной системе Znanium.com

Список сокращений

АВПД — аномально высокое пластовое давление
БК — боковой каротаж
ВНК — водонефтяной контакт
ВНС — водонапорные системы
ВУВ — высшие углеводороды
ГВК — газоводяной контакт
ГГДС — геогидродинамические системы
ГКМ — газоконденсатное месторождение
ММП — многолетнемерзлые породы
НГБ — нефтегазоносный бассейн 
НГВБ — нефтегазоводоносный бассейн
ОВ — органическое вещество
ПАВ — поверхностно-активные вещества
ПВНС — природные водонапорные системы
ПДК — предельно допустимая концентрация
УВ — углеводороды
УГВ — уровень грунтовых вод

Предисловие

Актуальность настоящего учебника заключается в его соответствии современным требованиям учебной программы последнего 
поколения дисциплины «Гидрогеология». Предназначен студентам среднего профессионального образования по укрупненной 
группе специальностей 21.02.00 «Прикладная геология, горное 
дело, нефтегазовое дело и геодезия».
Подземные воды, составляющие одну из оболочек Земли — гидросферу недр, играют важную роль в жизнедеятельности людей, 
осуществляя перенос различных веществ, в частности компонентов месторождений полезных ископаемых. Человек использует 
подземные воды в качестве источника водоснабжения (пресные 
воды), в лечебных целях (минеральные и бальнеологические воды), 
в производственной деятельности для выработки электроэнергии 
и отопления (гидротермальные воды), для извлечения редких 
и ценных компонентов (промышленные воды), в технологических 
процессах, для мелиорации и др. 
Учебник способствует развитию знаний по дисциплинам 
«Общая гидрогеология», «Литология», «Структурная геология», 
«Полезные ископаемые», «Гидрогеология и инженерная геология» 
и другим наукам о Земле.
Задача учебника — помочь в изучении природных подземных 
вод, их свойств, условий формирования и залегания, роли подземных вод в формировании, сохранении и разрушении залежей нефти 
и газа, выявлении общих закономерностей распространения подземных вод по регионам России, методов оценки эксплуатационных запасов.
Цель учебника — помочь усвоить программный материал, развить индивидуальные способности к самостоятельной работе с различными гидрогеологическими материалами, химическими анализами и способами их выражения, методикой обработки кривых 
восстановления уровней и давлений, изучить приборы и оборудование, применяемые при гидрогеологических исследованиях, методику и виды гидрогеологических исследований, научиться строить 
гидрогеологические карты, разрезы, графики, а также развить навыки работы с фондовыми, гидрогеологическими и гидродинамическими промысловыми данными и литературными источниками.
Новизна учебника состоит в том, что изучение данной программы 
формирует профессиональные компетенции будущего гидрогеолога, 
развивает способности к владению и использованию на практике 

и в науке знаний в области гидрогеологии, восприятию, анализу 
и обобщению гидрогеологической информации, решению практических задач при обработке гидрогеологических данных, направленных на разведку и добычу полезных вод и их практическое использование.
Научная новизна учебника представлена общей характеристикой 
подземных вод, сведениями о гидрогеологических условиях крупных артезианских бассейнов, подробным освещением вопросов 
и методов гидрогеологических исследований, составляющих основу гидрогеологии как науки. Расширены и обоснованы теоретические воззрения на роль подземных вод в формировании, разрушении залежей нефти и газа. Обоснованы цели использования гидрогеологической информации в процессе бурения скважин, при 
разработке месторождений нефти и газа. Особое внимание уделено 
промысловым гидрогеологическим исследованиям и комплексированию с другими геологическими и геофизическими исследованиями с целью выявления водоносных комплексов, обводнения залежей, определения зон водопритока и изменения состава и свойств 
воды при разработке месторождений полезных ископаемых. Изучено влияние различных факторов, структурно-текстурных особенностей и тектонического строения на условия залегания, закономерности распространения и свойства подземных вод, технологию 
гидрогеологических работ. 
Изучение подземных вод формирует следующие компетенции: 
1) общеобразовательные (ОК): ОК-7: способности к самоорганизации и самообразованию с целью получения дополнительных знаний;
2) общепрофессиональные (ОПК): ОПК-2: владение представлениями о современных теориях происхождения подземных вод, новых 
методиках обработки гидрогеологической информации, методах подсчета запасов подземных вод на основе знаний основных положений 
природных законов и методов естественных и геологических наук;
3) производственные (ПК): ПК-4: готовность применять 
на практике и в промышленности профессиональные знания в области гидрогеологии, применять полученные навыки выполнения 
расчетов и представления графической гидрогеологической информации при решении производственных задач в соответствии с направленностью (профилем) рабочей программы дисциплины (РПД).
В результате освоения курса «Гидрогеология» студент должен:
знать 
 
• принципы и основные положения процессов гидрогеологических исследований, приемы самоорганизации и самообразования; 

• методы и методику проведения химических анализов вод, основные определяемые компоненты, представления о современных научных теориях миграции веществ в литосфере и гидросфере на основе знаний и методов естественных наук, а также 
основных положений базовых законов естественных наук; 
 
• основы практического применения базовых профессиональных 
знаний в области гидрогеологии при решении производственных 
задач в соответствии с направленностью (профилем) рабочей 
программы дисциплины;
 
• методы внедрения в практику гидрогеологических исследований, новые технологии и методики обработки гидрогеологической информации, новое оборудование и приборы для решения производственных задач в соответствии с направленностью (профилем) рабочей программы дисциплины;
уметь
 
• обобщать и анализировать материалы промысловых гидродинамических, гидрогеохимических и геотермических исследований 
с учетом знаний базовых законов естественных наук;
 
• изучать материалы и информацию о современном состоянии 
проблемы поиска и разведки подземных вод;
 
• самостоятельно применять на практике базовые профессиональные знания по гидрогеологии и применять их для расчета 
необходимых гидрогеологических параметров при решении 
производственных задач в соответствии с направленностью 
(профилем) рабочей программы дисциплины; 
 
• составлять гидрогеологические и гидрохимические карты, разрезы, графики, диаграммы;
владеть 
 
• способностью к самоорганизации и самообразованию;
 
• навыками исследований различных свойств подземных вод 
с учетом знаний основных законов естественных наук, в частности физики, гидродинамики, гидрохимии;
 
• навыками работы с применяемым гидрогеологическим оборудованием и приборами при выполнении гидрогеологических 
исследований с учетом полученных знаний естественных наук;
 
• способностью применять на практике профессиональные гидрогеологические знания при решении производственных гидрогеологических задач в соответствии с направленностью (профилем) рабочей программы дисциплины;
 
• на практике геологическими, геофизическими и геохимическими методами и технологией работ при выполнении произ

водственных гидрогеологических задач в соответствии с направленностью (профилем) рабочей программы дисциплины.
Подземные воды гидросферы играют весьма важную роль 
в жизни человека, поскольку не существует сферы производственной деятельности, где можно обходиться без воды.
Основной задачей в области гидрогеологии является необходимость поиска и разведки прежде всего пресных питьевых вод, дефицит которых ощущается во многих регионах России. Роль подземных вод трудно переоценить при разработке месторождений 
полезных ископаемых, в частности месторождений нефти и газа. 
Пластовые воды — основная движущая сила при перемещении 
нефти и газа по пласту к забою скважины. Они служат основой при 
выборе системы разработки и режима работы залежей, определения 
типа выносимых вод и интервалов их притока. Знание свойств 
и состава подземных вод крайне важно при строительстве зданий 
и сооружений, гидротехнических средств, плотин, скважин. 
Кроме того, подземные воды являются полезными ископаемыми и могут применяться в медицине, санаторно-курортном лечении в промышленности в качестве гидроминерального сырья 
для извлечения редких элементов (йод, бром, литий, рубидий, 
цезий, магний), выработки электроэнергии и др. Подземные воды 
являются главным транспортирующим агентом, способствующим 
миграции веществ изо всех оболочек Земли.
Неоценима роль подземных вод в горном деле и сельском хозяйстве, при разработке угольных месторождений. 
Любая производственная деятельность человека связана 
не только с использованием подземных вод, но и с их загрязнением. Поэтому в гидрогеологии важно заниматься вопросами 
охраны и рационального использования подземных вод.
К сожалению, гидрогеологические работы, направленные 
на поиск и разведку подземных вод, в последние годы проводятся 
в очень незначительных объемах, как правило, попутно с поисками 
залежей нефти и газа, отсутствуют разработки новых технологий 
добычи воды из глубокозалегающих водоносных горизонтов, несовершенна техника водоподъемников.
В учебнике исследованы различные типы подземных вод 
по критериям водовмещающего пространства, химизма вод, соотношения катионов и анионов, условий залегания и происхождения. Проанализированы особенности и виды движения подземных вод. Рассмотрены методы определения основных гидрогеологических параметров: расход потока, скорость фильтрации, 

определение гидравлического уклона, расчет пластового и горного 
давлений, геотермического градиента и геотермической ступени. 
Дана характеристика крупных артезианских гидрогеологических 
бассейнов, изучены закономерности распространения и свойства 
подземных вод.
Изложены гидрогеологические и гидрохимические критерии, 
используемые для прогноза нефтегазоносности территорий. Приведены методы и технология гидрогеологических исследований. 
Обоснованы цели и задачи гидродинамических, гидрохимических 
и гидрогеологических работ при разработке месторождений нефти 
и газа.
Каждая глава сопровождается контрольными вопросами, 
в конце учебника приводятся практикум с практическими работами, проверочные тесты, темы для рефератов и докладов, темы 
дипломных работ, глоссарий. Исследования основаны на современных геологических и гидрогеологических теориях и содержат 
новые материалы в области гидрогеологических исследований 
за последние десятилетия. 

Глава 1 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ O ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ

1.1. ГИДрОГЕОлОГИЯ кАк НАукА

Гидрогеология — наука о происхождении, движении, физико-химических свойствах, закономерностях формирования и распространения подземных вод в земной коре, которые находятся 
в тесной связи с литосферой, атмосферой, метеорологией, гидрологией, а также геологической историей Земли. Эта наука наиболее 
тесно связана с динамической геологией, геохимией, гидрохимией, 
геологией нефтегаза, минералогией, геотермией, гидрологией, инженерной гидрогеологией и другими и входит в цикл геологических 
наук о литосфере. Гидрогеология нефти и газа рассматривает подземные воды месторождений нефти и газа в тесной и непрерывной 
связи с горными породами, историей развития Земли. 
Практическое значение нефтегазовой гидрогеологии чрезвычайно велико. Как известно, пустотное пространство осадочных 
горных пород занято нефтью, газом или водой, причем на долю последней приходится большая часть обьема. По образному выражению основоположника нефтегазовой геологии И.О. Брода: 
«Нефть и газ являются лишь каплями в океане воды». Весь онтогенез — от накопления биогенного вещества до формирования 
скоплений нефти и газа — протекает в водной среде. Подземные 
воды находятся в непрерывном движении и изменении. Изучение 
условий, в которых происходят формирование и накопление нефти, 
газа и ресурсов подземных вод, позволяет использовать их, регулировать или удалять.
Воды как полезные ископаемые используются следующим образом: пресные — для водоснабжения населенных пунктов, минеральные и термальные — в лечебных целях, гидротермальные — для 
выработки тепловой энергии и теплоснабжения, добычи ряда 
ценных для промышленности элементов (йода, брома, бора, лития, 
рубидия, стронция и др.).
В зависимости от роли, которую играют подземные воды при 
решении практических и теоретических задач, выделяют следующие разделы гидрогеологии:
 
• общая (теоретическая) — изучает общие вопросы условий залегания, движения и формирования вод в литосфере;
 
• поисковая — связана с поиском различных полезных ископаемых 
(металлы, соли);

• энергетическая — изучает возможности использования теплоты 
земных недр при добыче термальных вод;
 
• инженерная — изучает гидрогеологические условия при строительстве, в горном деле и сельском хозяйстве;
 
• мелиоративная и шахтная — изучают возможности использования вод при мелиорации и роль вод при добыче полезных ископаемых шахтным способом; 
 
• нефтегазовая — изучает гидрогеологические условия формирования, существования и разрушения залежей, закономерности 
изменения их состава и типов по разрезу и площади нефтегазовых месторождений;
 
• экологическая — занимается вопросами охраны и рационального 
использования подземных вод.
Изучение подземных вод необходимо для регулирования, использования или удаления подземных вод, оценки запасов, извлечения полезных компонентов, а также при сооружении оросительных систем. Важное значение приобретает изучение подземных 
вод при разработке нефтегазовых месторождений нефти и газа, 
в частности для выбора рациональной системы разработки, определения режима залежи, максимального извлечения первоначальных запасов, выявления типа выносимых вод, определения 
интервалов притока и их изоляции, прогноза внедрения вод в залежь, выявления направления движения подземных вод и контроля 
флюидных контактов, оценки перспектив нефтегазоносности территорий. 

1.2. крАткАЯ ИСтОрИЯ рАЗВИтИЯ ГИДрОГЕОлОГИИ

Учение о подземных водах земной коры появилось около века 
назад, но истоки гидрогеологических знаний коренятся в глубокой 
древности. За несколько тысячелетий до новой эры на Ближнем 
и Среднем Востоке, а также в Древнем Египте подземные воды использовались для питьевого и хозяйственного водоснабжения, велось сооружение сложных водосборных галерей, колодцев. 
В Средней Азии сохранились водопроводы с глиняными трубами, 
сооруженные в первом тысячелетии до н.э. 
Существовавшая в Древнем Китае горно-буровая техника позволяла извлекать подземные воды из колодцев глубиной до 1200 м. 
Первую попытку обьяснить происхождение подземных вод 
предпринял Фалес Милетский (640/624–548/545 до н.э.). Он 
считал, что «вода является первоначальной инстанцией, все образуется из воды и все превращается в воду». Древнегреческий фи