Воды газовых месторождений Ставропольского поднятия
М.В. МИРОШНИКОВ
В разрезе мезокайнозойских отложений Ставрополья установлен ряд водоносных комплексов. Основными из них являются: 1) неогеновый водоносный комплекс; 2) палеогеновый водоносный комплекс; 3) меловой водоносный комплекс.
Водоносность неогеновых отложений. Неогеновый водоносный комплекс представлен преимущественно чокракскими, караганскими и сарматскими отложениями и сложен глинами, песками, песчаниками и мергелями общей мощностью от 0 до 500 м и более. К пескам и песчаникам приурочены основные водоносные горизонты, гидравлически связанные между собой. Наиболее мощным и водообильным является водоносный горизонт среднесарматских отложений. В районах раскрытого залегания неогеновых отложений к ним приурочены многочисленные источники пресных вод. На погружениях Ставропольского поднятия эти воды приобретают напор и образуют артезианские бассейны пресных вод: Терско-Кумский на востоке и Егорлыкский на западе.
Воды неогеновых отложений Ставрополья пресные либо слабо солоноватые (Sr= 9,76 - 274,84 мг-экв/л). Они отличаются пестрым составом и относятся к сульфатнонатриевому и гидрокарбонатнонатриевому типам. Воды характеризуют зону активного и слабо замедленного водообмена в неогеновых отложениях, область питания которых совпадает с областью их распространения.
Водоносность палеогеновых отложений. Палеогеновый водоносный комплекс надежно изолирован от неогенового мощной толщей (свыше 600 м) практически безводных майкопских глин и представлен песчано-глинистыми отложениями хадумского горизонта, эоцена и палеоцена общей мощностью свыше 1000 м. В пределах этого комплекса установлены водоносные горизонты хадумских, эоценовых и палеоценовых отложений.
Хадумский водоносный горизонт распространен в северных районах Ставропольского поднятия, где отложения этого горизонта сложены песчано-глинистыми породами. Водовмещающими являются алевриты и алевролиты, суммарная мощность которых достигает 40 м по направлению Пелагиада-Ипатово. В этой же полосе породы отличаются наибольшей проницаемостью (до 1000-1500 миллидарси). К юго-востоку и северо-западу от указанного направления резко понижаются мощность и проницаемость песчаных пород хадумского горизонта вплоть до полного их выклинивания.
Хадумские отложения Ставрополья вскрыты и опробованы многими скважинами. При этом открыты и разведаны крупные месторождения природного газа: Северо-Ставропольское, Пелагиадинское, Казинское, Сенгилеевское и др. (рис. 1). Наряду с притоками газа из хадумских отложений получены минерализованные воды.
Минерализация вод изменяется в пределах 247-1900 мг-экв/л и, как правило, выше 700 мг-экв/л. Она закономерно возрастает по направлению на север-северо-восток от Ставрополя, а также к северо-западу и юго-востоку от полосы наибольшей песчанистости и проницаемости хадумских отложений. Кроме того, установлено закономерное возрастание минерализации вод по направлению к сводовой части Сенгилеевского месторождения (см. рис. 1).
Воды хадумских отложений хлориднонатриевого состава, почти бессульфатны и в значительных количествах содержат J (0,4-56 мг/л), Вr (1-300 мг/л) и другие микроэлементы. Следует отметить, что содержание J и Br в водах хадумского горизонта, как правило, не зависит от их минерализации и связано с расположением газовых залежей и распространением песчаных пород [3]. Так, наибольшие концентрации Вr (свыше 100 мг/л) установлены в подошвенных водах газовых месторождений и вблизи газовых залежей, а максимальные концентрации J (свыше 40 мг/л) характерны для районов, где хадумские отложения отличаются наибольшей песчанистостью и проницаемостью. К юго-западу от Северо-Ставропольского месторождения вместе с понижением минерализации в водах хадумского горизонта уменьшается содержание J. В связи с этим предположение В.Н. Корценштейна [2] о том, что J привносится в районы газовых месторождений Ставрополья хадумскими водами из Апшеронско-Хадыженского нефтеносного района, является необоснованным.
Воды хадумского горизонта относятся к гидрокарбонатнонатриевому и хлоркальциевому типам (реже встречается хлормагниевый тип), хлоридной группе, классу S1 натриевой подгруппе. Они характеризуют зону затрудненного водообмена в центральной части Ставропольского поднятия, которая к северу-северо-востоку переходит в зону застойного водного режима (см. рис. 1).
Дебиты вод хадумских отложений изменяются от долей до 300 м3/сутки и максимального значения достигают в районах наибольшей песчанистости и проницаемости хадумских пород. Гидростатические напоры хадумских вод колеблются в пределах +80 - + 190 м и закономерно понижаются на север-северо-восток, что связано с движением подземных вод в указанном направлении.
Область питания хадумского горизонта расположена на северном склоне Кавказского хребта и, вероятно, в Междуречье Уруп - Лаба, где некоторые исследователи [1] отмечали наличие песчаных коллекторов на выходах хадумских отложений. Кроме того, дополнительное и весьма ограниченное питание хадумского горизонта водами Кубани возможно в пределах самого Ставропольского поднятия, в районе Надзорного, где хадумские отложения выходят на поверхность.
Область разгрузки вод хадумских и более древних отложений расположена к северо-востоку от Ставропольского поднятия и, вероятно, в районе северо-западного Прикаспия или Каспийского моря.
Эоценовый водоносный горизонт сложен мергелями, глинами и песчаниками белой, кумской и зеленой свит. Основными водовмещающими породами являются песчаники зеленой свиты. Меньшей водообильностью отличаются мергели кумской и белой свит. Эоценовый водоносный горизонт надежно изолирован от хадумского толщей глин мощностью до 100 м, залегающих в основании хадумских отложений. С палеоценовым же водоносным горизонтом он гидравлически связан. К югу от Ставропольского поднятия эоценовые отложения представлены исключительно мергелями, а в северном направлении они значительно обогащаются песчаным материалом и становятся хорошо проницаемыми. В единственном пункте Ставропольского поднятия - у Надзорного - эоценовые отложения выходят на поверхность.
Эоценовые отложения вскрыты и опробованы многими скважинами, причем открыты и разведаны два месторождения природного газа: Александровское (с нефтяной оторочкой) и Северо-Ставропольское (чисто газовое). Залежи газа приурочены к песчаникам зеленой свиты.
Минерализация вод изменяется в пределах 164-1999 мг-экв/л и в общем возрастает в северном-северо-восточном направлении. Кроме того, наблюдается закономерное возрастание минерализации вод во всех направлениях от Надзорного.
Интересно отметить, что к северу от Надзорного на значительной площади Ставрополья распространены солоноватые воды с минерализацией не более 300 мг-экв/л. Это объясняется наличием дополнительной области питания эоценовых отложений в районе Надзорного и улучшением коллекторских свойств пород к северу от этого района. Солоноватые воды эоценовых отложений центральной части Ставропольского поднятия отличаются значительным содержанием сульфатов и почти полным отсутствием микроэлементов. Они относятся к гидрокарбонатнонатриевому типу, хлоридной группе, классу S1 натриевой подгруппе и характеризуют зону слабо замедленного водообмена в эоценовых отложениях.
Во всех направлениях от указанной зоны наряду с закономерным увеличением минерализации в водах эоценовых отложений понижается содержание сульфатов и повышается количество J, Br и других микроэлементов. Зона слабо замедленного водообмена при этом постепенно переходит в зону затрудненного водообмена, а на северном-северо-восточном погружении Ставропольского поднятия и в зону застойного водного режима, где установлены воды хлоркальциевого типа высокой минерализации.
Воды эоценовых отложений Ставропольского поднятия напорные (+ 187- + 85,6 м), причем высота их напора, как правило, меньше, чем для хадумских отложений, и закономерно понижается во всех направлениях от Надзорного (рис. 2).
Основная область питания эоценовых отложений находится на северном склоне Кавказского хребта. В пределах же Ставропольского поднятия - у Надзорного -происходит дополнительное питание водами Кубани, которое имеет существенное значение.
В результате такого питания на значительной площади Ставропольского поднятия в эоценовых отложениях существуют слабо замедленный водообмен и мало благоприятные условия для сохранения промышленных залежей газа. В зоне слабо замедленного водообмена в эоценовых отложениях установлена лишь одна относительно небольшая Северо-Ставропольская залежь, которая, вероятно, находится в стадии разрушения.
Палеоценовый водоносный горизонт сложен мощной толщей (до 600 м) песчаников абазанской святы, свиты горячего ключа и эльбурганского горизонта. Поскольку эти песчаники гидравлически связаны с песчаниками беленой свиты эоцена, то воды палеоценовых отложений почти не отличаются по составу от вод эоценовых отложений и повторяют все закономерности, установленные для последних,
Водоносность меловых отложений. Меловой водоносный комплекс представлен известняками, песчаниками и глинами общей мощностью от 115 до 165 м, которая возрастает на погружениях Ставропольского поднятия. Меловые отложения размыты в нижней части и залегают на дислоцированном фундаменте палеозоя (карбон).
Водовмещающими породами являются известняки верхнего мела и песчаники нижнего меля. В пределах Ставропольского поднятия эти породы сильно сцементированы и отличаются весьма низкой проницаемостью. Проницаемость пород резко увеличивается к югу от Ставрополья (до 2000- 4000 миллидарси на северном склоне Кавказского хребта).
При опробовании меловых отложений отдельными скважинами в пределах Ставропольского поднятия были получены слабые притоки пластовых вод. Минерализация их изменяется в пределах 75-2773 мг-экв/л и закономерно увеличивается к северу, а также во всех направлениях от Надзорного. Воды относятся к гидрокарбонатнонатриевому и хлоркальциевому типам, к хлоридной группе, классу S1 и натриевой подгруппе. Воды гидрокарбонатнонатриевого типа характерны для южной части Ставропольского поднятия и характеризуют зону затрудненного водообмена в этих районах. В северных районах Ставрополья они замещаются водами хлоркальциевого типа, типичными для зоны застойного водного режима.
Основная область питания меловых отложений находится на северном склоне Кавказского хребта. Дополнительное питание этих отложений возможно в районе Надзорного, где меловые отложения, вероятно, гидравлически связаны с палеоцен-эоценовыми.
Таким образом, разрез мезокайнозойских отложений Ставропольского поднятия по гидрогеологической характеристике можно расчленить на две основные зоны: верхнюю и нижнюю. Верхняя приурочена к неогеновым отложениям, воды которых пресные, либо солоноватые и характеризуют зону активного и слабо замедленного водообмена. Нижняя зона приурочена к палеогеновым и меловым отложениям. Она надежно изолирована мощной толщей майкопских глин от водоносных горизонтов неогена. Воды палеогеновых и меловых отложений по минерализации изменяются от солоноватых до рассолов и характеризуют зоны слабо замедленного затрудненного водообмена и застойного водного режима.
Интересно отметить, что в районе Надзорного, где происходит дополнительное питание палеогеновых и меловых отложений водами Кубани, в них установлены солоноватые и близкие по составу воды. Вследствие этого и неодинаковых коллекторских свойств пород отдельных горизонтов палеогеновых и мезозойских отложений в районах основных газовых месторождений (Северо-Ставропольское, Пелагиадинское и др.) наблюдается своеобразное изменение минерализации вод по разрезу. Последняя сначала увеличивается от 10-40 мг-экв/л в неогеновых до 800-1300 мг-экв/л в хадумских отложениях. Затем она понижается до 150-200 мг-экв/л в эоцен-палеоценовых отложениях, а в меловых снова возрастает до 1500-1900 мг-экв/л. Это объясняется тем, что в районе Надзорного происходит наиболее интенсивное питание водами Кубани эоцен-палеоценовых отложений. Вследствие этого слабо минерализованные воды продвинулись в этих отложениях далеко на север.
В северных районах Ставропольского поднятия (Кугультинское месторождение и др.) наблюдается закономерное увеличение минерализации вод с глубиной. Зона активного и слабо замедленного водообмена в неогеновых отложениях этих районов сразу переходит в зону застойного водного режима, а влияние дополнительной области питания (в районе Надзорного) почти не сказывается.
ЛИТЕРАТУРА
1. Корнеев В.И. Отчет по геологической съемке на Каладжинской площади Лабинского и Спокойненского районов Краснодарского края. Фонды треста Кавказнефтегазразведка, 1954.
2. Корценштейн В.Н. Новые данные по гидрогеологии донеогеновых отложений Центрального Предкавказья. Труды ВНИИ, вып. XI. Гостоптехиздат, 1957.
3. Мирошников М.В. Некоторые особенности распределения микроэлементов в водах хадумского горизонта Ставропольского поднятия. Тр. ГНИ, № 21, 1958.
Ставропольский фил. ГрозНИИ
Рис. 1. Гидрохимическая карта хадумских отложений Ставропольского поднятия.
1-гидрокарбонатнонатриевый тип вод (зона затрудненного водообмена); 2- хлормагниевый тип вод; 3 - хлоркальциевый тип вод (зона застойного водного режима); 4 - зона, где в скважинах были получены конденсатные воды; 5 - выходы хадумских отложений на дневную поверхность; 6 - граница выклинивания песчаных пород хадумского горизонта; 7 - газовые залежи хадумского горизонта: I-Сенгилеевская, II - Северо-Ставропольская, III - Пелагиадинская, IV-Казинская, V - Расшеватская, VI-Безопасненская, VII-Кугультинская;8 - изоминеры вод хадумских отложений в мг-экв/100 см3; 9 - скважины, из которых при опробовании хадумских отложений получили воду; 10 - график химического состава воды в %-экв; 29 – номер скважины, 78 - общая минерализация воды в мг-экв/100 см3; +193 -абсолютная отметка привеченного уровня воды, 642-глубина залегания водоносного горизонта в м.
Рис. 2. Схематическая гидрохимическая карта эоценовых отложений Ставропольского поднятия.
1 - гидрокарбонатнонатриевый тип вод (зона слабо замедленного водообмена); 2-гидрокарбонатнонатриевый тип вод (зона затрудненного водообмена); 3-хлоркальциевый тип вод (зона застойного водного режима); 4 - изоминеры вод эоценовых отложений в мг-экв/л; 5-скважины, из которых при опробовании эоценовых отложений получили воды; 6-источники, приуроченные к эоценовым отложениям; 7-график химического состава воды в %-экв; 2-номер скважины, 568 - общая минерализация воды в мг-экв/л, +102 - абсолютная отметка приведенного уровня воды в м, 688 - глубина залегания водоносного горизонта в м; 8 - газовые залежи в эоценовых отложениях: I - Александровская, II - Северо-Ставропольская, 9-выходы эоценовых отложений на дневную поверхность.