Геодинамика и гидрогеохимия природных водонапорных систем Красноленинского нефтегазоносного района

УДК 556.3: 550.8.013

Т.Ю.НИХЕЙМА

Тюменский государственный нефтегазовый

университет

ГЕОДИНАМИКА И ГИДРОГЕОХИМИЯ ПРИРОДНЫХ ВОДОНАПОРНЫХ СИСТЕМ КРАСНОЛЕНИНСКОГО НЕФТЕГАЗОНОСНОГО РАЙОНА

Приводятся данные по местоположению района исследований (западная часть Западно-Сибирского мегабассейна), гидрогеологическая стратификация с выделением трех наложенных друг на друга бассейнов - кайнозойского, мезозойского и палеозойского. Рассматриваются вопросы палеогидрогеологических реконструкций с выделением зон пьезомакси-мумов и пьезоминимумов. Показано, что в результате эволюционного развития мезозойского гидрогеологического бассейна исследуемый район превратился в региональную зону пьезомаксимума за счет мощных толщ глинистых отложений неокома и располагается в пределах развития инфильтрационной, элизионной литостатической и элизионной геодинамической водонапорных систем. Подземные воды имеют различный ионно-солевой состав. Процессы элизионного водообмена, активно протекавшие в районе исследований, тесно связаны с нефтегазообразованием и нефтегазонакоплением.

This article describes location of the investigated region (western part of the West-Siberian mega basin) and hydrogeological stratification of three independent superimposed hydrogeological basins - Cenozoic, Mesozoic and Paleozoic. Issues of paleohydrogeological reconstruction with delimitation of piezominimum and piezomaximum zones are studied. It is demonstrated that as a result of Mesozoic hydrogeological basin evolution the investigated region represents a regional piezomaximum zone due to the Neocomian heavy clayey sediments and is confined to the infiltration, elysium lithostatic and elysium geodynamic water-pressure systems. Groundwaters are of different ionic-salt composition. Elysium processes, which are active in the area, are closely connected with gas and petroleum formation and accumulation.

Красноленинский нефтегазоносный район расположен в западной (Приуральской) части Западно-Сибирского мегабассейна (ЗСМБ) и входит в Фроловскую нефтегазоносную область. В разрезе ЗСМБ выделяются три самостоятельных наложенных друг на друга гидрогеологических бассейна первого порядка - палеозойский, мезозойский и кайнозойский.

Кайнозойский гидрогеологический бассейн четко отделен от мезозойского мощной толщей (до 650 м) морских глинистых отложений турон-нижнеолигоценового возраста. Гидравлическая связь между ними имеет место лишь по окраинам ЗСМБ. Подземные воды здесь формируются в зоне интенсивного и слегка затрудненного водообмена, характеризуются малой минерализацией и используются, в основном, для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Подземные воды мезозойского и палеозойского гидрогеологических бассейнов имеют большое значение в связи с нефтега-зоносностью мезозойских отложений.

Мезозойский гидрогеологический бассейн характеризуется проявлением ин-фильтрационной, элизионных литостатиче-ской и геодинамической систем, сложным гидродинамическим и гидрогеохимическим обликом, весьма затрудненным водообменом и относительно застойным гидродинамическим режимом. В его разрезе можно выделить четыре гидрогеологических комплекса: апт-альб-сеноманский, неокомский (валанжин-готерив-барремский), верхнеюрский и нижне-среднеюрский. Породы имеют алевритопесчаный состав, разделены глинистыми водоупорами.

Палеозойский гидрогеологический бассейн представлен трещинно-жильными и

трещинно-карстовыми разностями пород, сформировавшихся в результате процессов выветривания, карстообразования и последующих тектонических напряжений. Для строения бассейна характерно наличие трех разновозрастных мегаблоков земной коры, сочлененных по системе глубинных разломов, с резко различными геодинамическими режимами (см. рисунок).

Основными типами природных водонапорных систем являются инфильтрацион-ная, элизионные литостатическая и геодинамическая. Как показали результаты дешифрирования аэрокосмических снимков, гидродинамических и гидрогеохимических исследований по скважинам водонапорные системы «просвечивают» через весь мезо-зойско-кайнозойский осадочный чехол.

Красноленинский район расположен во внутренней зоне Западно-Сибирской геоси-неклизы, в области распространения элизи-онной водонапорной системы, поэтому одним из факторов, определяющих состав вод, являются отжатые ранее поровые растворы. Особую роль состав поровых растворов играет в формировании подземных вод юрского гидрогеологического комплекса. Минерализация этих вод изменяется от 4,9-9,7 г/л (пласты ЮК2-ЮК9) до 7,8-15,3 г/л (пласты ЮК10-ЮКц). Здесь отмечается смена типов вод от хлор-кальциевого до гидрокарбонат-но-натриевого (по В.А.Сулину). Распространение вод различных типов связано с геогидродинамической обстановкой. В региональном плане в пределах Красноленин-ского свода расположена зона сверхгидростатических пластовых давлений (СГПД), которая обусловлена как элизионными процессами, так и реализацией геодинамических напряжений, связанных с неотектоникой. Доказательством этого служит чередование зон пьезомаксимумов и пьезомини-мумов в пределах собственно Красноленин-ского свода. Кислые хлоридные кальциевые воды распространены в зонах отчетливых пьезоминимумов, а щелочные гидрокарбо-натно-хлоридные натриевые воды залегают на участках повышенных давлений. Существуют и переходные типы вод, что естественно при их смешении.

ГТТП 1

2

з ЕЕЗ4

Водонапорные системы и мегаблоки мезозойского бассейна ЗСМБ 1 - инфильтрационные системы (1а - восточного

мегаблока, 1б - юго-западного мегаблока, 1в - приуральского мегаблока); 2 - элизионная литостатическая система западного мегаблока; 3 - элизионные геодинамические системы (3а - Омско-Гыданской структурной зоны, Зб - Восточно-Уральского краевого шва, Зв - Ямало-Гыданских лианементов); 4 - граница ЗСМБ

В пределах Красноленинского свода в палеозойских и юрских отложениях происходят вертикальная восходящая и нисходящая, а также латеральная миграции флюидов, оказывающие влияние на формирование ионно-солевого состава пластовых вод.

В ранне-среднеюрское время бЩльшая часть территории ЗСМБ являлась областью аккумуляции. Западная окраина бассейна обособилась в виде всхолмленных, возвышенных аккумулятивных равнин, где формировались континентальные, преимущественно песчаные отложения. Из-за влияния на соленость подземных вод юго-восточной части ЗСМБ трещинных вод разломов аккумулятивные равнины юго-западной и западной частей бассейна характеризовались наиболее опресненными подземными водами. Кратность смены вод в это время была минимальной.

По структурно-фациальному принципу исследуемая территория относится к Фро-ловскому району.

Результаты расчетов кратностей смены седиментационных (в числителе) и ин-фильтрационных (в знаменателе) вод для юрских отложений на различных этапах развития бассейна следующие:

Юрский

Валанжинский

Готерив-барремский

Апт-альб-сеноманский

Турон-верхнеолигоценовый

Палеоген-четвертичный

0,6 0,05

07

2,0

2.5

1.6

2,6

В конце средней юры началась трансгрессия моря, произошли денудация и выравнивание рельефа. В верхнеюрское время на территории ЗСМБ накапливались преимущественно седиментационные воды хлоридного натриевого состава с минерализацией 25-40 г/л.

В валанжинское время бПльшая часть ЗСМБ была занята морем. Наибольший градиент давлений в региональном плане отмечается на западной окраине бассейна. Здесь могло происходить движение отжимаемых седиментационных вод в сторону Краноле-нинского поднятия, но их объем составлял лишь около 10-15 %. В готеривский и бар-ремский века в западной части ЗСМБ сохраняются морские условия осадконакопления, образуются монотонные толщи глин. Гидрогеологические условия характеризуются сочетанием седиментационного и инфильт-рационного водообмена при доминирующей роли первого. Более пресные воды, захороненные в континентальных осадках юры, вытеснялись солоноватыми и солеными водами, отжимаемыми из глин, которые отлагались в морских условиях.

В апт-альбское время происходит расширение морского бассейна. В сеноманское время горная суша полностью исчезает,

рельеф характеризуется существенным выравниванием. Зона накопления вод ин-фильтрационного генезиса занимает значительную площадь бассейна, но интенсивные процессы уплотнения глинистых пород несколько уменьшают роль инфильтрацион-ных вод. Наибольшее влияние на гидрогеологический облик бассейна оказало уплотнение в апт-альб-сеноманское время глинистых пород фроловской свиты, представляющих собой региональную зону отжатия. В это время были заложены основные черты современной гидрогеодинамической и гидрогеохимической зональности мезозойского бассейна. Направлениями движения отжатых вод являлись западное и восточное. Кратность смены седиментационных вод в юрских отложениях колеблются от 1 до 4 (для исследуемого района - 2,6). В западной части ЗСМБ происходило захоронение в осадках морских вод пониженной солености. Уплотнение готерив-барремских глин в западной части бассейна и отжатие из них вод в аптские коллекторские горизонты, перекрытые сверху существенно глинистыми породами альба, создавало значительные пластовые давления, в силу чего отжимаемые из готерив-барремских глин воды двигались по аптским коллекторам в сторону обрамлений ЗСМБ. Таким образом, Приуральское обрамление характеризовалось наличием в апт-альб-сеноманских породах соленых подземных вод.

Туронское время характеризуется обширной трансгрессией моря нормальной солености. Накопление мощной толщи ту-рон-олигоценовых отложений существенно глинистого состава создало значительную нагрузку на нижележащие комплексы пород и повлияло на динамику и формирование заключенных в них вод. Это время представляется эпохой активного седиментаци-онного водообмена.

С середины олигоценового и до настоящего времени ЗСМБ переживает континентальный этап развития. Повсеместное воздымание Западно-Сибирской плиты привело к выравниванию гидростатических давлений. Процесс выравнивания давлений носил скачкообразный характер и был свя-

зан с перемещением отжимаемых вод из вновь создаваемых зон пьезомаксимумов в зоны пониженных давлений. В кайнозойское время происходило отжатие поровых вод из глин отложений валанжина, готерив-баррема, апт-альб-сеномана и олигоцен-турона. При этом с уменьшением возраста отложений доля отжатых поровых вод за кайнозойское время увеличивается. В настоящее время уплотнение глинистых пород различных комплексов прекратилось.

Красноленинский свод расположен в пределах Уват-Ханты-Мансийского срединного массива и характеризуется сложной гидрогеологической обстановкой в юрском комплексе. Активизация тектонических движений в течение позднего кайнозоя, а также реликты элизионного водообмена обусловили наличие здесь зоны, в пределах которой, в свою очередь, выделяются участки с пониженными пластовыми давлениями (ниже гидростатических).

Научный руководитель д.г.-м.н. проф. В.М.Матусевич