Гидрогеология нефтегазоносных отложений Пякупурского куполовидного поднятия
Новиков Д.А.
Гидрогеологическим исследованиям Западно-Сибирской плиты посвящены работы крупнейших российских исследователей Б.П. Ставицкого, М.С. Гуревича, Н.М. Кругликова, А.Э. Конторовича, В.В. Нелюбина, С.В. Егорова и многих других. Результатом их явилось установление основных гидрогеологических закономерностей бассейна, в частности его зональности, специфики формирования ионно-солевого состава, особенностей вод нефтяных и газовых месторождений и других. Тем не менее, несмотря на существование ряда сводных работ по гидрогеологии и гидрогеохимии Западно-Сибирского мегабассейна [1-5], гидрогеология подземных вод нефтегазоносных отложений северных районов остаётся слабо изученной, поскольку большинство исследований последних десятилетий касались гидрогеологии осадочного чехла южной половины мегабассейна. Поэтому любые новые данные по гидрогеологии и гидрогеохимии севера Западной Сибири представляют несомненный научный интерес.
Последняя четверть 20-го века была ознаменована бурным развитием нефтегазового комплекса Западной Сибири, вследствие этого здесь накоплен обширный фактический материал по составу подземных вод и гидрогеологии в целом. В настоящей работе использованы данные по гидрогеологии и гидрогеохимии подземных вод нефтегазоносных отложений Пякупурского куполовидного поднятия, преимущественно структур приуроченных к Комсомольскому, Барсуковскому, Известинскому и Вьюжному месторождениям.
Пякупурское куполовидное поднятие является структурой второго порядка осложняющей структурный план Северного свода, который расположен в северной зоне центральной части бассейна (рис. 1) и по седиментологическим, фациальным, тектоническим и другим характеристикам является типичной структурой этого региона. В нефтегазоносной части данного региона, как и Западно-Сибирского бассейна в целом, выделяется три основных водоносных комплекса: апт-альб-сеноманский, неокомский и юрский. Некоторые общие сведения о водоносных горизонтах приведены в таблице 1. Апт-альб-сеноманский гидрогеологический комплекс представлен отложениями покурской свиты, сложенными в верхней части уплотнёнными песками, серыми, зеленовато-серыми песчаниками, тёмно-серыми, серыми алевритистыми глинами с прослоями ракушечников, гравелитов и конгломератов. Нижняя часть комплекса сложена преимущественно серыми, тёмно-серыми песчаниками, чередующимися с тёмно-серыми глинами и алевролитами.
Подземные воды апт-альб-сеноманского комплекса относятся к хлоридному натриевому или хлоридно-гидрокарбонатному натриевому типам с минерализацией 6,5-20,3 г/л (табл.2). В катионном составе доминирующее положение занимает Na+, составляя до 7,1 г/л. Среди анионов преобладает Cl-, концентрации которого достигают 11,7 г/л. Газонасыщенность подземных вод изменяется в широком интервале и составляет 1-3 л/л. Какой либо закономерности в изменении газонасыщенности вод апт-альб-сеноманского комплекса по латерали или глубине не отмечено, поскольку даже в пределах одного пласта она непостоянна и может меняться в два и более раз. ВРГ имеют метановый состав с содержанием метана до 98 об.%, среднее содержание азота составляет 1,5 об.%, водорода 0,03 об.%, гомологов метана до 0,6 об.%.
Термобарические условия рассматриваемого комплекса изменяются значительно. Так, температура подземных вод возрастает с глубиной от 25 до 58 °С, а пластовые давления от 8,5 до 17,0 МПа.
Неокомский гидрогеологический комплекс имеет сложное формационное строение и включает проницаемые пласты группы А и группы Б. Первые представлены верхней подсвитой тангаловской свиты, сложенной серыми глинами, иногда зеленовато-серыми, чередующимися с серыми песчаниками и алевролитами; вторые - средней, нижней подсвитами тангаловской свиты и отложениями сортымской свиты, сложенными преимущественно серыми глинами, чередующимися с серыми песчаниками и алевролитами с линзовидными прослоями песчаников. В нижней части сортымской свиты выделяется ачимовская глинисто-алеврито-песчаная толща, имеющая клиноформное строение.
Подземные воды неокомского комплекса относятся к хлоридному натриевому или хлоридно-гидрокарбонатному натриевому типам с минерализацией 3,2-24,0 г/л (табл.2). Среди катионов, как и в апт-альб-сеноманском комплексе, доминирующее положение занимает натрий до 9,1 г/л. В анионном составе резко преобладает хлор до 14,2 г/л, при среднем значении 7,1 г/л. Но, в хлоридно-гидрокарбонатно-натриевом типе существенно возрастает роль гидрокарбонат-иона, концентрации которого достигают в некоторых точках 2,4 г/л. Газонасыщенность подземных вод изменяется довольно широко, интервал колебаний составляет от 0,3 до 3,2 л/л, причём как и в апт-альб-сеноманском комплексе не отмечено каких-либо закономерностей её изменения. ВРГ комплекса имеют метановый состав, причём доля его гомологов увеличивается по сравнению с вышезалегающим комплексом и достигает 5-7 об.%. В то же время на смежных площадях их содержания ещё выше, достигают в среднем 10 об.%, а средние в отдельных точках до 35 об.% [6].
Таблица 1.
Гидрогеологическая характеристика водоносных комплексов
Показатели
Гидрогеологические комплексы
Апт-альб-сеноманский
Неокомский
Юрский
Свита
покурская
тангаловская, сортымская
баженовская, георгиевская и другие
Пласт
ПК1-22
АП7-11, БП1-22
Ю1-23
Температура, оС
25-58
56-89
86-105
Пластовые давления, МПа
8,5-17,0
16,0-30,5
30,0-38,0
Солевой состав вод (по Щукареву)
Cl-Na, Cl-HCO3-Na
Cl-Na, Cl-HCO3-Na
Cl-Na
Минерализация, г/л
6,5-20,3
3,2-24,0
39,1-62,6
rNa/rCl, среднее
0,95
0,98
0,9
Cl/Br, среднее
238
257
272
Газонасыщенность, л/л
1,0-3,0
0,3-3,2
0,7-3,3
Водорастворённые газы
Метановые
Метановые
Метановые
Число анализов
14
95
3
Термобарические условия комплекса довольно изменчивы, т.к. температура колеблется в широком диапазоне от 56 до 89 оС, а пластовое давление от 16,0 до 30,5 МПа (табл.1).
Юрский гидрогеологический комплекс представлен отложениями баженовской, георгиевской, васюганской, тюменской, котухтинской, ягельной и береговой. Верхняя часть комплекса сложена морскими трансгрессивными осадками, представляющими собой переслаивание тёмно-серых аргиллитоподобных глин с песчаниками и алевролитами. Нижняя часть комплекса сложена континентальными озёрно-аллювиальными и прибрежно-морскими песчано-глинистыми отложениями заводоуковской серии.
Подземные воды юрского комплекса относятся к хлоридному натриевому типу с минерализацией 39,1-62,6 г/л (табл.2). Среди катионов доминирует натрий, содержания которого достигают в некоторых случаях 21,4 г/л. В анионном составе лидирующая роль принадлежит хлору, концентрации которого составляют 23,0-37,6 г/л. Газонасыщенность подземных вод изменяется незакономерно по разрезу и площади свода, составляя при этом 0,7-3,3 л/л. ВРГ комплекса имеют метановый состав с его содержанием в среднем 85 об.%. В составе ВРГ роль гомологов метана является довольно высокой и составляет в среднем 11 об.%.
Температура подземных вод в пластовых условиях изменяется в диапазоне 86-105 оС. Дифференциация теплового поля в одних случаях носит четкий характер (структуры и даже их участки резко различаются по величине геотермического градиента), в других - нечеткий (геотермические условия близки и различаются в деталях). Пластовые давления варьируют от 30,0 до 38,0 МПа.
Таблица 2.
Химический состав подземных вод Пякупурского куполовидного поднятия и смежных территорий
Структура, месторождение
Значение
pH
Элементы, мг/л
М г/л
rNarCl
Cl Br
Число анализов
Ca
Mg
Na
K
NH4
Cl
HCO3
B
Br
I
F
SiO2
Апт-альб-сеноманский гидрогеологический комплекс
Пякупурское куполовидное поднятие
Min.
7,4
106
15
2366
24
3
3688
73
4
13
3
0,5
6
6,5
0,79
185
14
Max.
8,8
593
120
7167
144
24
11702
878
10
50
15
1,8
16
20,3
1,01
248
Среднее
7,8
236
56
4084
58
14
7041
402
6
31
8
1,1
11
11,8
0,95
238
Смежные структуры
Min.
6,5
60
13
2083
14
4
3191
171
1
10
2
0,2
5
6
0,76
136
41
Max.
8,5
1390
150
7199
101
60
12411
1684
14
52
15
6,8
38
20,5
1,11
321
Среднее
7,5
262
58
4433
50
17
7134
700
5
30
6
1,6
19
12,7
0,97
243
Среднее по комплексу
7,6
237
68
4951
57
20
7857
808
5
34
8
1,5
18
14
0,98
236
55
Неокомский гидрогеологический комплекс
Пякупурское куполовидное поднятие
Min.
6,1
22
2
1149
6
2
1631
49
4
6
1
0,1
2
3,2
0,77
139
95
Max.
9
1402
243
9112
200
72
14184
2440
43
57
20
4,5
58
24
1,17
284
Среднее
7,6
274
31
4508
53
22
7114
714
18
33
10
1,5
18
12,8
0,98
257
Смежные структуры
Min.
5,5
114
1
2719
20
5
3972
12
2
14
1
0,4
14
7,6
0,58
142
61
Max.
7,8
2792
85
6274
124
51
13829
732
58
61
10
8
96
22,6
1,05
312
Среднее
7,2
1175
18
4571
63
21
9024
512
15
39
6
2,4
41
15,4
0,81
239
Среднее по комплексу
7,5
504
36
4818
62
23
7837
840
18
36
9
1,9
26
14,1
0,85
235
156
Юрский гидрогеологический комплекс
Пякупурское куполовидное поднятие
Min.
6,5
1150
97
13714
198
75
23049
610
5
84
2
0,5
16
39,1
0,87
254
3
Max.
7,8
2180
207
21400
290
150
37588
854
14
147
26
8,9
62,6
0,91
286
Среднее
7,2
1567
150
17546
229
105
30141
748
10
112
14
3,2
50,4
0,9
272
Смежные структуры
Min.
6,4
272
12
5915
115
5
10106
366
2
40
1
0,3
8
17,7
0,83
156
38
Max.
8,5
1638
201
14936
920
60
25531
1830
39
113
15
5,9
72
42,9
1,03
406
Среднее
7,1
848
104
10444
211
47
17535
923
10
69
4
1,2
21
30
0,9
263
Среднее по комплексу
7,2
796
94
10614
191
41
17678
892
10
71
3
1,3
20
30,5
0,93
271
41
Таким образом, в пределах Пякупурского куполовидного поднятия развиты солёные преимущественно хлоридно-натриевые воды с общей минерализацией 10-20 г/л в апт-альб-сеноманских и 40-65 г/л в юрских отложениях. Наиболее интересными с точки зрения геохимии являются воды неокомского комплекса. Их минерализация изменяется в широком интервале от 5 до 25 г/л составляя в среднем 12,6 г/л. Существующую гидрогеохимическую аномалию можно связать с влиянием конденсатогенных вод. Как правило, такие аномалии прослеживаются в разрезе большинства многопластовых месторождений неокома Надым-Тазовского междуречья [3]. Вследствие этого появление вод пониженной минерализации в неокомском гидрогеологическом комплексе Пякупурского куполовидного поднятия можно объяснить влиянием углеводородных залежей Комсомольского, Барсуковского, Известинскоо, Вьюжного и других месторождений. По значениям Cl/Br и rNa/rCl коэффициентов (рис. 3.) изученные подземные воды можно отнести к седиментационным с относительно невысокой степенью метаморфизации. По газовому составу это метановые воды, в которых содержание азота в единичных точках превышает 10, а в подавляющем большинстве случаев составляет 1-3 об.%. Все другие газы, кроме тяжёлых углеводородов, содержатся в ещё меньших количествах. Содержания последних с глубиной существенно возрастают. Более подробно поведение ведущих химических элементов с глубиной отражено на рис. 2. Как видно, содержания большинства элементов и общей минерализации растут с глубиной, лишь вод воды неокомского комплекса, подверженные влиянию конденсатогенных вод выбиваются из этого ряда. Так, для группы щелочных и щелочно-земельных элементов наблюдается практически идентичное поведение по характеру накопления в водоносных горизонтах. Содержания калия увеличиваются с 25-100 в апт-альб-сеноман-ском до 190-290 мг/л в юрском комплексе, а натрия в ещё большей степени с 6 до 16 г/л. Наблюдается рост кальция с 100-300 в апт-альб-сеноманском до 1000-2000 мг/л в юрском комплексе, что несколько необычно по сравнению с подземными водами соседних структур, поскольку в их пределах его максимальная концентрация отмечена в водах неокомского комплекса, где она составляет до 2,3 г/л [2, 6,7]. Поведение хлора и брома, как и следовало ожидать с глубиной является идентичным.
В заключение дополнительно отметим, что относительно низкая общая минерализация подземных вод апт-альб-сеноманского водоносного комплекса, вероятно объясняется частичным разбавлением захоронённых морских вод древними инфильтрационными, проникающими с дневной поверхности в эпохи регрессии морского бассейна, а неокомского комплекса смешением седиментогенных пластовых вод с опреснёнными конденсатогенными, возникшими при конденсации углеводородов и паров воды.
Список литературы
1. Гидрогеология СССР. Том 16, Западно-Сибирская равнина (Тюменская, Омская, Новосибирская и Томская области). - М.: Недра, 1970. - 368 с.
2. Конторович А.Э., Нестеров И.И., Салманов Ф.К. и др. Геология нефти и газа Западной Сибири. - М.:Недра, 1975. - 680 с.
3. Кругликов Н.М., Нелюбин В.В., Яковлев О.Н. Гидрогеология Западно-Сибирского нефтегазоносного мегабассейна и особенности формирования залежей углеводородов. - Л.: Недра, 1985. - 279 с.
4. Матусевич В.М. Геохимия подземных вод Западно-Сибирского нефтегазового бассейна. - М.: Недра, 1976. - 157 с.
5. Рудкевич М.Я., Озеранская Л.С., Чистякова Н.Ф. и др. Нефтегазоносные комплексы Западно-Сибирского бассейна. - М.: Недра, 1988. - 303 с.
6. Шварцев С.Л., Новиков Д.А. Гидрогеологические условия Харампурского мегавала. Известия вузов. Нефть и газ. - Тюмень, 1999, № 3 - с. 21-29.
7. Шварцев С.Л., Пиннекер Е.В., Перельман А.И. и др. Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия. - Новосибирск: Наука, 1982. - 285 с.
Автор благодарен ОАО "Пурнефтегазгеология", "Тарко-Салинская нефтегазоразведочная экспедиция и "Тарко-Салинская тематическая экспедиция" за предоставленные материалы.