Введение к работе
Актуальность темы. Выявление закономерностей формирования подземных вод -главная теоретическая проблема современной гидрогеологии, которая подразделяется на две части: 1) формирование водных ресурсов и 2) формирование вещественного состава подземных вод. Особенности формирования подземных вод Красноленинского нефтегазоносного района (НГР) Западно-Сибирского мегабассейна (ЗСМБ) связаны с его уникальным геологическим строением: 1) близким расположением к Восточно-Уральскому краевому шву с многочисленными разрывными нарушениями, обусловившим пластово-блоковое строение и специфику химического состава и гидрогеодинамической обстановки нижне-среднеюрского гидрогеологического комплекса; 2) наличием мощной (до 700 м) толщи исключительно глинистых осадков фроловской свиты в составе меловых отложений, определившей элизионный водообмен. Отмеченные особенности играют ключевую роль в процессах нефтегазообразования и нефтегазонакопления.
Цель работы - разработка геодинамической концепции формирования подземных вод Красноленинского НГР, их связи с нефтегазообразованием и нефтегазонакоплением.
Объектом исследований являются апт-альб-сеноманский и нижне-среднеюрский гидрогеологические комплексы Красноленинского НГР.
Основные задачи исследований.
-
Определение основных факторов формирования подземных вод Красноленинского НГР.
-
Выявление закономерностей формирования гидрогеохимического и гидрогеодинамического полей.
-
Оценка влияния элизионных вод и глубинных флюидов на гидрогеологические условия апт-альб-сеноманского и нижне-среднеюрского комплексов.
4. Установление основных направлений движения подземных вод глубоких
горизонтов Красноленинского НГР и их связи с нефтегазоносностью.
Фактический материал. Получен автором при обработке геологических, гидрогеологических и геофизических материалов по разведочным скважинам, пробуренным различными организациями в рассматриваемом районе (1987-2002 гг.); в работе использованы стратиграфические разбивки (более 500 скважин), каротажные диаграммы разведочных скважин (более 100 скважин), структурные карты, анализы пластовых вод (более 200 результатов анализов подземных вод юрских отложений и 55 - апт-альб-сеноманских), результаты опробования глубоких скважин, взятые из актов испытаний, на период до начала эксплуатации (интервалы опробования с геологической привязкой, пластовые давления, температуры - 165 актов), а также различные фондовые и опубликованные материалы. Произведена тщательная отбраковка всех имеющихся гидрогеохимических данных с учетом актов испытаний скважин. В дополнение к данным автора привлекался материал по составу подземных вод и пород Приуральской области В.М. Матусевича, Ю.К. Смоленцева, Р.Г. Прокопьевой, С.С. Палкина, И.Н. Ушатинского, О.М. Гарипова, А.Е. Лукина, А.Г. Мухер, А.Р. Курчикова и других исследователей.
Личный вклад.
Получены результаты комплексного изучения процессов формирования подземных вод Красноленинского ИГР: произведена оценка влияния палеогеографических условий на формирование гидрогеохимического и гидрогеодинамического полей мезозойского гидрогеологического бассейна; составлены карты-схемы поля минерализации вод и смены кратности элизионных вод для апт-альб-сеноманского и нижне-среднеюрского гидрогеологического комплексов и карты-схемы приведенных пластовых давлений с аномалиями химического состава; составлен региональный гидрогеодинамический профиль.
Проведен детальный палеогидрогеодинамический и палеогидрогеохимический анализ.
Составлены графики распределения макро- и микрокомпонентов по глубине, отражающие специфику формирования подземных вод.
На основе новых фактических материалов проведена оценка влияния Восточно-
Уральской питающей провинции на состав поверхностных вод, вод олигоцен-
четвертичного и юрского гидрогеологических комплексов.
Обработан и систематизирован обширный материал результатов исследований отечественных и зарубежных ученых по составу, структуре связанных вод и их значимости в процессах нефтегазообразования.
Выполнен анализ сейсмической информации с точки зрения связи разрывных нарушений с участками аномальных значений параметров гидрогеохимического, гидрогеодинамического и гидрогеотемпературных полей.
Научная новизна.
Детализирована схема водонапорных систем и геодинамической эволюции ЗСМБ (по В.М. Матусевичу и др., 1986, 2005 гг.) для Приуральского района. Обоснована роль в формировании подземных вод Красноленинского ИГР динамически напряженных зон (ДНЗ) (являющихся каналами вертикальных флюидоперетоков или гидродинамическими экранами) и фроловского барьера (послужившего источником значительного количества элизионных вод и своеобразной «покрышкой», сохраняющей закрытую гидрогеологическую систему в нижне-среднеюрском гидрогеологическом комплексе). Выявлено, что поступление элизионных вод привело к трансформации первоначально захороненных седиментационных вод, увеличению их щелочности и агрессивности, активизации процесса нефтегазообразования, что подтверждается новым фактическим материалом. Глубинные флюиды, имеющие повышенную температуру и поступающие главным образом в нижне-среднеюрский гидрогеологический комплекс по ДНЗ, также способствовали изменению состава вод, формированию гидрогеохимических аномалий и термобарических условий, благоприятных для нефтегазообразования.
Установлено, что процесс формирования подземных вод можно рассматривать как двуединую модель, связанную с пликативной тектоникой (сопровождающей прогрессивный осадочный литогенез) и преобладанием тектонических факторов на более поздних этапах развития бассейна (формирование ДНЗ). С этих позиций
разработаны модели формирования подземных вод нижне-среднеюрского и апт-альб-сеноманского гидрогеологических комплексов, таксономия геофлюидальной системы Красноленинского НГР.
На основе геодинамических данных произведено обоснование природы аномалий ионно-солевого состава, контрастности структуры гидрогеотемпературного (чередование участков с резко повышенными температурами и менее прогретых участков на одних и тех же глубинах) и гидрогеодинамического полей (отсутствие постепенного перехода от зон пьезомаксимумов к пьезоминимумам: перепады давлений на соседних участках достигают 5-9 МПа).
Установлено; что в составе микроэлементов в природных водах района исследований глубоких горизонтов (юра) присутствуют микроэлементы из обломочного материала, поступающего с Урала.
Выявлены зоны возможного поступления глубинных флюидов.
Защищаемые положения.
Формирование подземных вод Красноленинского НГР определяется влиянием питающей провинции - Восточного склона Урала с соответствующими структурно-металлогеническими зонами, литогенетическими процессами, наличием фроловского (глинистого) барьера и ДНЗ - каналов вертикальной миграции флюидов.
Роль ДНЗ, как каналов вертикальных флюидоперетоков, по мере приближения к фундаменту и Восточно-Уральскому краевому шву усиливается в связи с переформированием пластово-поровых коллекторов в трещинные, локализованные вдоль ДНЗ. На современном этапе развития мезозойского гидрогеологического бассейна Красноленинского НГР характерен литостатический тип водонапорной системы с ярко выраженными элементами геодинамического в низах осадочного чехла и в фундаменте (по А.А. Карцеву, СБ. Вагиіг/, В.М. Матусевичу).
Направление движения элизионных вод в региональном плане определяется перепадом пластовых давлений от зон пьезомаксимумов к зонам пьезоминимумов палеогидрогеодинамического поля в восточном направлении в сторону наиболее нефтенасыщенной части ЗСМБ; при этом пьезомаксимумы представляются как зоны нефтегазообразования, а пьезоминимумы - нефтегазонакопления.
Практическая ценность. Выявленные закономерности формирования подземных вод глубоких горизонтов Красноленинского НГР отражают процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления, и могут быть использованы при региональном, зональном и локальном прогнозах нефтегазоносности, а также при выявлении «пропущенных» залежей (по В.М. Матусевичу, А.В. Рылькову, 2009).
Являясь преподавателем ТюмГНГУ, автор на протяжении последних лет широко использует результаты диссертационных исследований в учебном процессе.
Реализация работы. Автор является соисполнителем темы, выполняемой в рамках тематического плана Министерства образования и науки РФ 1.5.01.01 (53) «Создание концепции геодинамической эволюции гидрогеологических нефтегазоносных бассейнов» и проекта «Массоперенос вещества и энергии в геофлюидальных системах нефтегазоносных бассейнов», выполняемого в рамках
научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма «Топливо и энергетика». Результаты работы использовались при реализации гранта по поддержке научно-исследовательской работы молодых ученых ТюмГНГУ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на XIX Всероссийском совещании по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (г. Тюмень, 2009г.), Всероссийских научных и научно-практических конференциях: «Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна» (г. Тюмень, 2009г.), «Новые технологии - нефтегазовому региону» (г. Тюмень, 2010г.), «Трофимуковские чтения - 2011» (г. Новосибирск, 2011г.), «Фундаментальные проблемы разработки месторождений нефти и газа» (Москва, Институт проблем нефти и газа РАН РФ, 2011г.), «Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Урала и сопредельных территорий» (г. Екатеринбург, УГГУ, 2011г.), «Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии» (г. Томск, 2010г.), V Международной научной конференции «Молодые - наукам о Земле» (Москва, РГГРУ, 2010г.), XIV, XV Международных научных конференциях «Ломоносов» (Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2010г., 2011г.), Международной конференции «Современная гидрогеология нефти и газа» (Москва, ИПНГ РАН РФ, 2010 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 26 статьях: три из них — в журнале «Известия вузов. Нефть и газ», профильного по списку ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников (134 наименования). Работа изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка и 14 таблиц.
