Гидрохимические особенности подземных вод глубокопогружённых нефтегазоносных комплексов Северо-Западного Прикаспия

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

УДК 550.84

Н. В. Дегтярёва

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОДЗЕМНЫ1Х ВОД ГЛУБОКОПОГРУЖЁННЫ1Х НЕФТЕГАЗОНОСНЫЙ КОМПЛЕКСОВ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ

Рассмотрены гидрогеологические особенности подземных вод нефтегазоносных палеозойских комплексов Северо-Западного Прикаспия. Дана характеристика рассолов водоупорной сульфатно-галогенной толщи кунгурского яруса. Описаны изменения минерализации вод нижней гидрогеодинамической системы. Отмечена инверсия значений минерализации от 290 до 60 г/л вниз по разрезу от кунгурского яруса. Анализ имеющихся данных позволил разделить воды, залегающие в палеозойском (подсолевом) разрезе изучаемой территории, на два типа: гидрокарбонатно-натриевый (№НС03), хлоркальциевый (СаС12). Разделение вод на химические типы проводилось по классификации В. А. Сулина. Особое значение придаётся водам хлоркальциевого типа, указывающим на гидрогеологическую закрытость недр и, соответственно, на благоприятную геологическую среду образования углеводородных залежей. Учитывается минерализация подземных вод подсолевых каменноугольных отложений Астраханского свода с концентрацией, не превышающей 130 г/л и, следовательно, характеризующей весьма замедленный водообмен.

Ключевые слова: подземные воды, Северо-Западный Прикаспий, Астраханский свод, палеозой, кунгурский ярус, водоносные комплексы, нижний гидрогеологический этаж, минерализация, инверсионная гидрохимическая зональность, гидрогеологическая закрытость.

Введение

Как известно, под термином «гидрогеологическая закрытость» понимается комплекс условий, определяющих недопустимость проникновения вод поверхностного типа в исследуемые участки толщ. Гидрогеологическая закрытость является значением многих природных факторов и поэтому истинному количественному учёту не поддаётся. Тем не менее критериями закрытости являются типы вод, степень их минерализации, метаморфизация и содержание некоторых веществ [1]. Таким образом, можно рассмотреть гидрохимические показатели гидрогеологической закрытости недр.

Гидрохимические показатели гидрогеологической закрытости недр

Подземная гидросфера Северо-Западного Прикаспия имеет двучленное строение и разделена мощной соленосной флюидоупорной толщей кунгурского яруса (рис. 1) [2].

Экранирующая толща кунгура разделяет надсолевой и подсолевой водоносные комплексы, сопоставляемые соответственно с верхним и нижним гидрогеологическими этажами. Пластовые воды подсолевого водоносного комплекса на территории Северо-Западного Прикаспия хорошо изучены (рис. 2) [3].

Рассолы кунгурской толщи характеризуются весьма высокой соленосностью (от 232 до 500 г/л) и значительной концентрацией микроэлементов (табл. 1). Рапа насыщена сульфатами ^04) до предельных значений и характеризуется повышенными значениями концентрации гидрокарбонатов (НС03).

/ввм 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2015. № 1

2 - 6

С

3

8

Рис. 1. Схема сопоставления кунгурских отложений юго-западной части Прикаспийской впадины: 1 - соль; 2 - ангидрит; 3 - аргиллит; 4 - алевролит; 5 - песчаник; 6 - доломит; 7 - известняк; 8 - мергель глинистый

Астраханский свод

Каракульско-Смушковская зона

Калмыцкая зона

ш Ш* В'

ш- т* га*

и? Ы' ш>

ЕЗ*

Рис. 2. Схема распространения водоносных комплексов в подсолевых отложениях юго-западной части Прикаспия: 1 - состав водорастворённых газов; 2 - глины, аргиллиты; 3 - известняки мелководные хемогенные; 4 - алевролиты, песчаники; 5 - известняки мелководные органогенные; 6 - каменная соль; 7 - ангидриты; 8 - газ, конденсат; 9 - известняки глубоководные; 10 - известняки глинистые; 11 - терригенно-карбонатные породы

Таблица 1

Характеристика рассолов кунгурской соленосной толщи Северо-Западного Прикаспия [3]

Площадь, номер скважины Интервал (глубина) опробования, м Минерализация, г/л г (№/а) 80* мг/л НСО3, мг/л

Каракульская 5 Устье 495 0,6 52 195

Аксарайская 3 3733 414 0,59 721 328

Каракульская 2 3631 343 0,96 720 134

Заволжская 1 2510-2514 256 0,96 422 73

Ширяевская 10 3302 335 0,80 317 97

Астраханская 86 3295-3304 290 0,85 583 61

Астраханская 203 3570-3605 326 0,73 374 274

Астраханская 85 3440-3368 232 0,86 408 221

Нижний гидрогеологический этаж характеризуется наличием инверсионной гидрохимической зональности, т. е. снижением минерализации вниз по разрезу от галогенной толщи кун-гура [4]. На региональном фоне вниз по разрезу каменноугольных отложений минерализация вод меняется в широком диапазоне - от 290 до 60 г/л, т. е. отчётливо проявляется гидрогеохимическая инверсия [4]. Подтверждением может служить минерализация вод нижнекаменноугольных отложений Каракульско-Смушковской зоны поднятий Северо-Западного Прикаспия, где содержание растворённых веществ в воде составляет 60-70 г/л.

По мере погружения увеличивается содержание гидрокарбонатов и уменьшается концентрация сульфатов. Низкое содержание сульфатов в составе вод можно объяснить процессом ка-тагенной сульфатредукции [1, 3].

Гидрохимические условия закрытости недр Северо-Западного Прикаспия характеризуются значениями коэффициентов по классификации В. А. Сулина [4]:

Жа + Жа - гС! гС! - Жа

гС1 - SO4 SO4

Согласно [3, 4], в подсолевых отложениях Северо-Западного Прикаспия встречаются в основном воды двух типов: гидрокарбонатно-натриевые (№ЫС03) и хлоркальциевые (СаС12) (табл. 2). Известно, что наличие вод хлоркальциевого типа характерно для гидрогеологически закрытых недр, формируются они не на поверхности, а в гидрогеологически закрытой среде, подобной среде образования залежей углеводородов [1]. Так, на Астраханском газоконденсат-ном месторождении (АГКМ) распространены в основном хлоркальциевые воды с содержанием, мг/л; фтора - 0,6-1,7, стронция ^г) - 54,1-272,5, лития - 18,3-26,3, брома (Вг) -16,5-64,0, калия (К) - 450-475.

Таблица 2

Основные гидрохимические показатели подошвенных вод АГКМ [4]

Компонент, мг/л Тип подошвенных вод

Хлоркальциевый

Кальций-ион Са2+ 2100 700

Калий-ион К+ 470 -

Натрий-ион Ш+ 28000 2740

Магний-ион Mg2+ 600 200

Аммоний-ион КЫ4+ 115 115

Хлор-ион СГ 51300 38000

Сульфат-ион (804)2- 510 200

Гидрокарбонат-ион ЫС03- 1760 6200

Бром-ион Вг- 34 100

Бор В 71 76

Общая минерализация, г/л 88 70

Плотность, г/см3 1,057 1,043

Реже встречающиеся гидрокарбонатно-натриевые воды развиты в виде мозаичной оторочки, местами подстилающей газоконденсатную залежь [4].

ISSN 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2015. № 1

Отличительная особенность подземных вод, сопутствующих нефтегазоконденсатным месторождениям, - их минерализация. Высокий уровень минерализации воды является индикатором гидрогеологической закрытости недр и, соответственно, указывает на благоприятные условия сохранения углеводородов [1, 3]. В целом в подсолевых каменноугольных отложениях минерализация вод на Астраханском своде не превышает 130 г/л [3]. Такие значения объясняются тем, что зоны нефтегазонакопления отличаются некоторым замедленным водообменом, а следовательно, застойным гидрологическим режимом. Ловушки для углеводородов являются также и ловушками для воды, поэтому воды в ловушках являются метаморфизованными и характеризуются повышенной минерализацией [3].

Заключение

Минерализация вод в подсолевых каменноугольных отложениях Астраханского свода, достигающая 130 г/л, отражает наиболее благоприятные условия существования углеводородных залежей. В большинстве случаев воды относятся к хлоркальциевому типу, что характерно в случае хорошей гидрогеологической закрытости недр. Таким образом, гидрохимические данные позволяют полагать, что в пределах исследуемой территории могут быть дополнительные углеводородные скопления.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Мерчева В. С. Гидрохимические критерии нефтегазоносности Прикаспийской синеклизы / В. С. Мер-чева, Т. С. Смирнова // Астрахан. вестн. эколог. образования. 2013. № 3 (25). С. 115-123.

2. Воронин Н. И. Особенности геологического строения и нефтегазоносность юго-западной части Прикаспийской впадины: учеб. пособие / Н. И. Воронин. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2009. 168 с.

3. Ильченко В. П. Нефтегазовая гидрогеология подсолевых отложений Прикаспийской впадины / В. П. Ильченко; под ред. Е. В. Стадника. М.: Недра, 1998. 288 с.

4. Масленников А. И. Особенности солевого состава пластовых вод Астраханского газоконденсатного месторождения / А. И. Масленников, Ж. В. Калашник // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2008. № 6 (47). С. 116-118.

Статья поступила в редакцию 17.10.2014

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Дегтярёва Наталья Васильевна — Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; аспирант кафедры «Геология нефти и газа»; dnv2020@mail.ru.

N. V. Degtyareva

HYDROCHEMICAL FEATURES OF GROUNDWATERS OF DEEPLY SET OIL AND GAS COMPLEXES IN THE NORTH-WEST CASPIAN AREA

Abstract. Hydrogeological features of ground waters of oil-and-gas Paleozoic complexes of the North-West Caspian sea area have been considered. Salt brines of waterproof sulfate-halogen depth of the Kungurian stage are characterized. The changes of mineralization of waters of the lower hydro geodynamic system have been described. The inversion of values of mineralization from 290 to 60 g/l down the section from the Kungurian stage has been noted. The carried-out analysis of the available data allowed to divide the waters lying in the Paleozoic (subsalt) section of the studied territory into two types: hydrocarbonate-sodium (NaHCO3) and chlorine-calcium (CaCl2). At the same time, the division of waters into chemical types was carried out according to V. A. Sulin's classification. Special significance is attached to the waters of chlorocalcite type indicating hydrogeological closure of subsurface resources, and, respectively, the favorable geological environment of hydrocarbonic de-

posits formation. The mineralization of underground waters of subsalt coal formation of Astrakhan Anticline with the concentration, which does not exceed 130 g/l and, therefore, characterizing very slowed down water exchange has been taken into consideration.

Key words: subsurface waters, Northwest Caspian Sea area, Astrakhan Anticline, Paleozoic, Kungarian stage, water-bearing complexes, ground hydrogeological deck, salinity, inversion hy-drochemical zonality, geological closeness.

REFERENCES

1. Mercheva V. S., Smirnova T. S. Gidrokhimicheskie kriterii neftegazonosnosti Prikaspiiskoi sineklizy [Hydrochemical criteria of oil and gas of the Near-Caspian tectonic depression]. Astrakhanskii vestnik eko-logicheskogo obrazovaniia, 2013, no. 3 (25), pp. 115-123.

2. Voronin N. I. Osobennosti geologicheskogo stroeniia i neftegazonosnost' iugo-zapadnoi chasti Prikaspiiskoi vpadiny [Features of geological structure and oil and gas fields of the south-west part of the Near-Caspian cavern]. Astrakhan, Izd-vo AGTU, 2009. 168 p.

3. Il'chenko V. P. Neftegazovaia gidrogeologiia podsolevykh otlozhenii Prikaspiiskoi vpadiny [Oil and gas hydrogeology of subsalt deposits of the Near-Caspian cavern]. Pod redaktsiei E. V. Stadnika. Moscow, Nedra Publ., 1998. 288 p.

4. Maslennikov A. I., Kalashnik Zh. V. Osobennosti solevogo sostava plastovykh vod Astrakhanskogo gazok-ondensatnogo mestorozhdeniia [Features of salt composition of the stratal waters of the Astrakhan gas-condensate field]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2008, no. 6 (47), pp. 116-118.

The article submitted to the editors 17.10.2014

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR

Degtyareva Natalya Vasilyevna - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Postgraduate Student of the Department "Geology of Oil and Gas"; dnv2020@mail.ru.