К оглавлению

Некоторые вопросы гидрогеологии продуктивных горизонтов палеозоя Саратовского Поволжья

А. С. ЗИНГЕР

Основными продуктивными горизонтами Саратовского Поволжья являются горизонты живетского яруса девона, турнейского, визейского и башкирского ярусов карбона. Ниже приводятся краткая гидрохимическая характеристика и основные закономерности изменения солевого состава вод нижнебашкирского, тульского и сталиногорского горизонтов.

Нижнебашкирский горизонт сложен в основном оолитовыми, трещиноватыми, брекчиевидными разностями известняков с различным количеством органогенно-обломочного материала.

Трещиноватость известняков имеет значительные размеры и является одним из факторов, обусловливающих нефтеносность данного горизонта. Пористость известняков колеблется в широких пределах от 0,2 до 20%. Проницаемость определяется сотыми и тысячными долями единицы дарси и значительно реже десятыми долями.

Мощность отложений колеблется от 28 до 54 м. В известняках нижнебашкирских отложений присутствуют один-два водоносных горизонта мощностью от 2 до 14 м. Воды пластовые, иногда (в случае трещиноватости пород) пластово-трещиноватые.

Характеристика химического состава вод дана в табл. 1.

Удельный вес воды нижнебашкирского горизонта, а также содержание ионов Сl, Са и Вr максимальные для района Степновcкого месторождения, где данный горизонт залегает глубже, чем на остальных исследованных площадях. Близкие глубины залегания отложений нижнебашкирского горизонта по сравнению со Степновским месторождением наблюдаются в районе Багаевского месторождения, и здесь содержание ионов Cl, Ca, Mg, J и Br также высокое.

Наиболее близко к поверхности отложения нижнебашкирското горизонта залегают в районе Казанлинокого и Хлебновского месторождений. Содержание конов Cl, Ca, Mg, Br здесь наименьшее. На остальных площадях, где глубины залеганий нижнебашкирского горизонта занимают промежуточное положение по сравнению с указанными площадями, содержание анализируемых компонентов изменяется соответственно и не нарушает определившейся закономерности увеличения содержания данных компонентов с глубиной залегания.

На различных площадях содержание иона SO4 в водах исследуемого горизонта различно; пределы колебаний весьма значительны: от 70 мг/л в районе Багаевского месторождения до 1203 мг/л на Степновском.

Тульский горизонт представлен переслаиванием терригенных и карбонатных пород.

В разрезе принимают участие песчаники (иногда пески), алевролиты, глины, известняки, в единичных случаях доломиты и прослоями глинисто-углистые сланцы. Степень цементации песчаных пород различна: от довольно высокой до совсем низкой, когда песчаники переходят в пески. Пористость известняков меняется от 0,8 до 16,1%. Проницаемость составляет тысячные доли дарси. Пористость доломитов колеблется от 0,5 до 7,5%. Проницаемость выражается сотыми долями, а в отдельных случаях достигает нескольких дарси. Коллекторские свойства песчаных пород высоки. Общая пористость порядка 19,4-27,3%. Проницаемость для газа составляет 0,268- 0,346 дарси.

Мощность отложений изменяется от 24 до 43 м. В отложениях тульского горизонта присутствует от одного до четырех водоносных горизонтов. Проследить выдержанность одного и того же водоносного горизонта в пределах ряда площадей не представляется возможным. Мощности водоносных горизонтов изменяются от 2 до 11 м.

Химический состав вод тульского горизонта приведен в табл. 2.

Наибольшее содержание ионов Сl*, Са**, Mg**, а также J и Вr приурочено к водам Горючкинского месторождения, где отложения тульского горизонта наиболее погружены.

В районе Казашшнского месторождения отложения тульского горизонта наиболее приподняты, и содержание ионов Сl* здесь наименьшее. Содержания ионов SO4 и НСО3 колеблются в очень широких пределах и никаких зависимостей от глубины залегания горизонта не отражают. Таким образом, для вод тульского горизонта характерна та же закономерность увеличения некоторых компонентов состава, что и для вод нижнебашкирского горизонта.

Сталиногорский горизонт представлен почти исключительно терригенными образованиями. Присутствуют песчаники, алевролиты с прослоями глин, пески. Степень цементации различная: от высокой до совсем низкой, когда песчаники переходят в пески. Коллекторские свойства песчаников исключительно высоки. Пористость достигает 25%. Проницаемость часто выражается десятыми долями, а иногда и единицами дарси.

В отложениях сталиногорского горизонта на разных структурах присутствует от одного до трех водоносных горизонтов мощностью от 1,5 до 15 м.

Строение водоносных горизонтов целиком подчинено условиям залегания песчаных пород. Водоносные горизонты приурочены к песчаным линзам и пропласткам, разделенным и изолированным глинистыми перемычками, иногда незначительной мощности. В случае отсутствия глинистых перемычек (сводовая часть Грузиновского месторождения) песчаные породы сталиногорского горизонта нацело обводнены.

Химический состав вод приведен в табл. 3.

Пластовые воды сталиногорского горизонта в пределах всех описываемых площадей (за исключением Елшанского месторождения) сохраняют тенденцию увеличения содержания ионов Cl*, Ca**, Mg** и Вr с глубиной залегания горизонта. Наиболее погружен сталиногорский горизонт в районе Горючкинского и Степновского месторождений, и содержание Cl*, Ca**, Mg** и Br здесь максимальное. Наиболее приподняты отложения сталиногорского горизонта в районе Елшанского месторождения, однако здесь наряду с некоторыми анализами вод, в которых содержание ионов Сl* не превышает 95-100000 мг/л, имеются анализы вод, в которых содержание хлора составляет 135-140000 мг/л, а также отмечено соответственно высокое содержание Ca, Mg, Br и в некоторых случаях J.

Нужно заметить, что обнаружение гидрохимических аномалий, особенно на глубине, представляет значительный интерес и связывается с наличием каких-либо разрывов сплошности пород, наличием зон трещиноватости или разломов. В.А. Кротова считает, что одним из способов обнаружения гидрохимических аномалий, более надежным, чем другие, является анализ хлорбромного показателя. Расчеты бромного показателя (0,73) подтверждают аномальный характер вод сталиногорского горизонта на Елшанке, однако происхождение аномалии различные исследователи объясняют по-разному.

В.А. Кротова объясняет повышенную минерализацию вод угленосных отложений Елшанского месторождения подтоком более глубоких и, следовательно, более минерализованных вод; другие, как, например, И.К. Зерчанинов [2, стр. 7] считают, что это «вызвано подпором вод группой залежей в районе Елшанки, Песчаного Умета, Грузиновки и Соколовой горы, т.е. замедленным движением вод и, следовательно, более слабой промытостью отложений.

Здесь необходимо отметить, что минерализации вод угленосного горизонта в районе Елшанското месторождения значительно превышает минерализацию вод ряда более глубоко залегающих горизонтов и приблизительно однозначна минерализации вод отложений живетского яруса, залегающих на глубинах 1800-1900 м. Глубина залегания отложений угленосного горизонта составляет 800-900 м, следовательно, кратчайший путь, который должна пройти вода девона прежде, чем она достигнет вод угленосного горизонта, составляет 1000 м. Так как аномалийный состав вод отмечается только в угленосном горизонте, а для вод промежуточных стратиграфических интервалов от угленосного горизонта и до девона влияния более минерализованных вод не замечено, то приходится предположить наличие весьма значительного разлома, по которому в условиях изоляции было бы возможным осуществление вертикальной миграции вод из девона в угленосный горизонт. Однако многочисленные глубокие скважины, пробуренные на Елшанском месторождении, никаких следов разрыва сплошности слоев как в девоне, так и в карбоне не обнаружили.

Объяснение, выдвинутое И.К. Зерчаниновым, также трудно приемлемо. Во-первых, высокая минерализация вод угленосного горизонта отмечается не во всех скважинах. Ряд анализов вод показывает «нормальную» минерализацию. Поэтому необходимо предположить какую-то избирательность в процессе, предложенном И.К. Зерчаниновым, которая, однако, не объясняется самим процессом. Во-вторых, в районе Песчано-Уметского месторождения только в одной скв. 73, где водоносный горизонт залегает на глубине 1145-1148 м, содержание ионов С1* составляет 130 350 мг/л, тогда как во всех других многочисленных скважинах, вскрывших воду в отложениях сталиногорского горизонта, химический анализ показывает «нормальную» минерализацию, свойственную водам всех других месторождений при прочих равных условиях.

Исследование фактического материала по строению водоносных горизонтов позволяет прийти к выводу, что гидрохимическая аномалия вод сталиногорского горизонта в районе Елшанского месторождения имеет иную природу, чем аномалии ряда других районов Волго-Уральской области (Краснокамско-Полазненский район, Самарская Лука), и обусловливается линзообразным строением водоносных горизонтов, их хорошей запечатанностью и отсутствием движения. Неравномерное расположение мелких песчаных линз, заполненных водой, и объясняет наблюдаемую мозаичность в минерализации вод в пределах одного горизонта и на одной площади.

Рассмотрим некоторые закономерности в изменении состава пластовых вод черепетского и сталиногорского горизонтов. Рис. 1 показывает изменение содержания ряда компонентов химического состава вод черепетского горизонта по мере увеличения абсолютных отметок глубин залегания. В интервале 650-800 м отмечается резкое увеличение содержания в водах ионов С1, Сa, Mg, Вr, J, затем до рассматриваемой абсолютной отметки минус 1800 м кривые содержания всех компонентов, за исключением Mg, приобретают тенденцию плавного роста. Содержание Mg остается примерно равным и не испытывает колебаний по мере увеличения глубины залегания от 800 до 1800 м.

Аналогичную картину изменения исследуемых компонентов по мере увеличения абсолютных отметок иллюстрирует рис. 2 для сталиногорского горизонта. С глубины 700 м до 1700 м кривые содержания всех компонентов, за исключением Mg, постепенно растут по мере погружения горизонта. Содержание Mg, как и в водах черепетского горизонта, почти не испытывает изменений.

Прилагаемые графики могут быть использованы в практике геологов-нефтяников для определения характера полученной в результате опробования воды. Если точки, характеризующие содержание Cl на данном отрезке глубин, не будут удалены от кривой более чем на ошибку анализа, воду опробуемого горизонта следует считать пластовой. Однако глубина залегания горизонта не является единственным фактором, определяющим изменение химического состава подземных вод. Значительное влияние на формирование состава глубинных вод оказывает фактор геологического времени. Чем моложе в геологическом понимании данный горизонт, тем менее минерализованы его воды при прочих равных условиях. Чем древнее возраст горизонта, тем выше степень минерализации вод, к нему приуроченных. Это хорошо видно из табл. 4.

Анализ ее показывает, во-первых, что водоносные горизонты, залегающие примерно на равных глубинах в различных по литологическому составу породах, имеют близкую химическую характеристику. Таким образом, литологический состав водовмещающих пород не влияет на изменение состава вод.

Во-вторых, воды более молодых отложений во всех случаях содержат меньшее количество ионов Cl, Mg, часто Ca, Br и J.

Резюмируя изложенное выше, можно перечислить некоторые факторы, влияющие на изменение химического состава глубинных вод: факторы, связанные с глубиной залегания водоносных горизонтов (температура, давление), геологическое время и степень изоляции водоносных горизонтов. Литологический состав водовмещающих пород на изменение химического состава глубинных вод заметного влияния не оказывает.

Примечание редакции. Степень изоляции водовмещающих пород теснейшим образом связана с их миграцией. Поэтому выводы автора о зависимости состава глубинных вод от степени изоляции и независимости от литологического состава пород вызывают сомнение.

ЛИТЕРАТУРА

1.     Зерчанинов И.К. Гидрогеология продуктивных отложений нижнего карбона Саратовского Поволжья. Газовая промышленность, № 6, 1957.

2.     Кротова В.А. О гидрохимических аномалиях на территории Волго-Уральской области. Геология и геохимия, сб. ВНИГРИ, 1 (VII), тр. ВНИГРИ, 1957.

Нижне-Волжский фил. ВНИГНИ


 

Таблица 1

Месторождение и интервал залегания водоносных горизонтов, м

№ скв

Удельный вес

Содержание, мг/л

Содержание, г/100 г

Сумма солей

НСО3

С1

SO4

Са

Mg

J

Вr

Са(НСО3)2

CaSO4

СaС12

MgCl2

NaCl

NaBr

NaJ

Хлебновка, 435-405

1

0,039

256

49 321

117

4 229

711

_

138

0,0340

0,0163

1,1343

0,2783

6,5843

0,0177

 

8,0649

Казанла, 440-456.

5

1,056

225

46 960

1005

5 603

2367

-

-

0,0299

0,1422

1,4149

0,9265

5,1040

_

-

7,6175

Грузиновка, 684-706.

4

1,050

128,1

44 528

110,26

5 640

1729,7

1,82

99,5

-

-

-

-

-

-

-

-

Соколиная Гора, 725-763

4

-

18

59 808

77

7 531

1675

-

-

0,0023

0,0109

2,0752

0,0555

6,8658

-

_

9,6097

Суровка, 811-840 .

2

1,058

219

53 393

159

7 785

1524

6

250

0,0291

0,0225

2,1177

0,5965

5,8207

0,0321

0,0007

8,6193

Генеральское, 892-897

5

1,072

305

69 091

604

8 225

2240

3,45

326,53

0,0405

0,0857

2,1867

0,8770

8,0079

0,0420

-

11,2336

Багаевка, 1223-1230. .

9

1,105

73

98 224

70

12 733

2686

7

472,5

0,0097

0,0997

3,5127

1,0520

11,2033

0,0609

0,0009

15,8494

Степное, 1340-1370

3

1,109

146

99 850

1203

12 929

2608

-

482

0,0195

0,1569

3,4178

1,0213

11,6972

0,0621

-

16,2848

 

Таблица 2

 

 

 

Содержание, мг-экв

Содержание, г/100 г.

Месторождение и интервал залегания водоносных горизонтов, м

№ скв

Удельный вес

НСО3

CI

SO4

Са

Mg

J

Вг

Са(НСО3)а

CaSO4

СаС12

MgCl2

NaCl

NaBr

NaJ

Сумма солей

Казанла, 735-745

6

 

162

88 994

473

11371

3835

-

-

0,0134

0,0667

3,0855

1,5011

9,5784

-

-

14,2451

Грузиновка, 1139-1141

15

-

219

9 7 959

110

11357

3302

6

382

0,0292

0,0156

3,1126

1,2923

11,2786

0,0492

0,0007

15,7782

Вязовка, 1223-1227.

5

1,117

79

107 788

24

12 963

3841

9

501

0,0097

0,0034

3,5815

1,5053

12,1507

0,0646

0,0011

17,3163

Горючка, 1806-1810.

14

1,550

18

141211

169

19 247

4036

11,37

694,3

0,003

0,0240

5,309

1,579

15,741

0,089

0,001

22,7460

 

Таблица 3

Месторождение и интервал залегания водоносных горизонтов, м

 

 

№ скважины

 

 

Удельный вес

 

 

Содержание, мг/л

Содержание, 100 г

HCO3

С1

SO4

Са

Mg

J

Вr

Са(НСО3)2

CaSO4

СаС12

MgCI2

NaCl

NaBr

NaJ

Сумма солей

Елшанка, 840-844

263

1,150

61

139 040

55

16 167

5836

10

618

0,0081

0,0078

4,4666

2,3092

15,3835

0,0797

0,0012

22,2561

Песчаный Умет, 1127-1136

67

1,116

170

103 543

90

12 285

3271

5,16

480,37

0,0227

0,0127

3,3772

1,2812

11,9416

0 0619

0,0009

16,6982

Пристаное, 1139-1141

3

1,125

323

109 231

51

12 256

3581

7,9

520,25

0,0429

0,0072

3,3591

1,4013

12,0833

0,067

0,0009

17,5622

Грузиновка, 1150-1152

3

1,109

402

100 507

13

11390

3800

9

454

0,0534

0,0018

3,1163

1,4865

10,4508

0,0684

0,0010

16,1742

Соколиная гора, 1173-1184

14

1,116

581

111 171

6

13 324

3372

-

-

0,0777

0,0008

3,6528

1,3197

12,8535

-

-

17,9045

Багаевка, 1508-1509

9

1,132

49

119 374

36

14 549

3372

11,29

579,57

0,0057

0,0044

4,4436

1,2111

13,2324

0,0773

0,0011

18,9756

Степное, 1670-1673

1

1,149

158

139 388

179

21955

4173

6

746

0,0210

0,0253

6,0469

1,8302

14,3648

0,0962

0,0007

22,3851

Горючка, 1838-1841

21

1,147

24

131 663

Следы

18 810

4001

6,68

723,8

0,0032

-

5,2086

1,5669

14,2980

0,0933

0,0011

21,1711

Генеральское, 1212-1216

5

1,120

183

112311

11

12 399

3158

7,9

318

0,0243

0,0016

3,4160

1,2343

13,3958

0,0410

0,0009

18,1139

 

Таблица 4

Месторождение

скважины

Абсолютная отметка

Возраст

Литология

Содержание, мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HCO3

Сl

so4

Са

Mg

J

Вr

Горючка

13

1243,1

Верхнебашкирский горизонт

Пески

36

80210

41

10200

2201

-

344,75

Степное

3

1267,5

Нижнебашкирский горизонт

Известняки

146

99850

1203

12929

2608

-

482

Пристаное

3

1111,6

Угленосная свита

Пески

323

109231

51

12256

3581

7,9

520,25

Генеральское

3

1166,8

То же

317

107637

763

12830

3197

6,35

430,19

Генеральское

16

834

Верхнебашкирский горизонт

 

195

67125

436

7575

2053

3,18

313,58

Генеральское

 

5

860,5

Нижнебашкирский горизонт

Известняки

305

69091

604

8225

2240

3,45

326,53

Генеральское

 

9

833,3

То же

 

146

59806

120

7260

1843

-

245,5

Суровка

 

4

862,8

Тульский горизонт

Пески, песчаники

61,0

91841,4

13,1

9838,0

3581,7

5,42

348,57

Суровка

1

852,6

То же

То же

291,8

92075,0

11,52

8971,2

3800,1

7,55

423,10

Песчаный Умет

26

891,5

Угленосная свита

Пески

390

94200

16

9580

3581

7,18

424,66

Грузиновка ....

3

909,4

То же

Пески, песчаники

402

100 507

13

11390

3800

9

454

Елшанка

20

817,5

Черепетский горизонт

Известняки

79

107 232

32

11600

2358

-

-

Песчаный Умет

6

878,3

То же

 

306

115 875

243

14872

3229

-

-

Елшанка

13

821,6

 

 

48

107 232

52

11600

2358

-

-

 

 

Рис. 1. Изменение содержания ионов Cl, Са, Mg и Вr в водах сталиногорского горизонта.

1-Cl; 2-Са; 3-Mg; 4r; 5-средняя точка.

 

Рис. 2. Изменение содержания ионов Сl, Са, Mg, Вr и I в водах черепетского горизонта.

1 - Сl; 2 - Са; 3 - Mg; 4-J; 5 - Вr; 6 - средняя Точка.