К оглавлению

О генетической связи нефтегазоносных бассейнов с вмещающими их бассейнами подземных вод (В порядке обсуждения.)

Е.А. Барс, Г.А. Борщевский, И.О. Брод, А.М. Овчинников

Устанавливать закономерности распространения скоплений нефти и газа, изучать условия формирования месторождений природных углеводородов, а также производить сравнительную оценку перспектив нефтегазоносности крупных территорий невозможно без широких региональных гидрогеологических исследований.

В последние годы наряду с изучением химического и газового состава подземных вод нефтяных месторождений все большее внимание уделяется региональному гидрогеологическому изучению крупных территорий [7, 8].

Такие исследования должны проводиться в естественно-исторических границах природных водонапорных систем и нефтегазоносных бассейнов.

Под нефтегазоносными бассейнами понимаются крупные области прогибания земной коры, заполненные мощными толщами осадочных пород, содержащих нефтепроизводящие и регионально нефтегазоносные свиты [3-6].

Все известные нефтегазоносные бассейны подразделяются на бассейны, связанные с современными платформенными равнинными впадинами, бассейны предгорных прогибов и бассейны межгорных впадин. Примерами нефтегазоносных бассейнов указанных типов являются соответственно Северо-Каспийский, Средне-Каспийский и Южно-Каспийский бассейны.

В регионально-нефтегазоносных толщах нефтегазоносных бассейнов выделяются коллекторские пласты и пачки, образующие природные резервуары, и разделяющие их водоупорные породы. Рассматривая соотношение нефти и газа с водой, можно отметить, что залежи нефти и газа представляют собой небольшие местные скопления в «море» подземных вод, которые заполняют породы, служащие природными резервуарами на всем их протяжении. Для того, чтобы залежь нефти (газа) могла существовать и сохраняться должно соблюдаться известное равновесие ее с водой. Поэтому для выяснения закономерностей распространения скоплений нефти и газа в земной коре требуется изучать всю совокупность гидрогеологических условий и их изменений на протяжении длительного геолого-исторического времени. Необходимую основу для такого изучения дают природные водонапорные системы - системы- бассейны подземных вод различных типов и размеров, охватывающие в той или иной мере гидравлически связанные между собой водоносные горизонты и комплексы и отличающиеся характерным соотношением между областями современной инфильтрации, где создается напор, передающийся на всю систему областями распространения напорных водоносных горизонтов и очагами разгрузки подземных вод [9, 10].

При рассмотрении закономерностей распространения скоплений нефти и газа можно заметить приуроченность последних к природным водонапорным системам артезианского типа, т.е. к крупным артезианским бассейнам, охватывающим замкнутые или полузамкнутые области прогибания и их обрамления.

В пределах последних располагаются области современной инфильтрации и создания напоров (рис. 2). Артезианские бассейны в таком широком понимании могут состоять из нескольких гидрогеологических районов, каждый из которых характеризуется определенными соотношениями между областями современного питания, областями распространения напорных водоносных горизонтов и областями разгрузки подземных вод. Гидрогеологические районы в пределах артезианского бассейна могут примыкать друг к другу или накладываться один на другой [10].

Примерами таких бассейнов служат предгорный Средне-Каспийский и межгорный Южно-Каспийский артезианские бассейны (рис. 1), равнинный Северо-Каспийский бассейн платформенного типа.

Границами, отделяющими артезианский бассейн от смежных природных водонапорных систем, служат водоразделы подземных и поверхностных вод в пределах горноскладчатого обрамления области тектонического прогибания или же наиболее приподнятые части погребенных структурных элементов, представляющих собой барьеры на пути движения подземных вод.

Например, Средне-Каспийский артезианский бассейн на западе граничит с Азово-Кубанским, на севере с Северо-Каспийским, на северо-востоке с Устюртским, на востоке с Каракумским и на юге с Южно-Каспийским артезианскими бассейнами. Граница его с Южно-Каспийским бассейном проходит примерно по водоразделу Главного Кавказского хребта, совпадающего в основном с тектонической осью Большого Кавказа, в восточной части несколько севернее Апшеронского полуострова и далее по погребенным поднятиям Апшеронского порога. В Закаспии она установлена в пределах Куба-Даг - Большебалханского горного сооружения. Граница с Каракумским бассейном проходит по осевой, наиболее тектонически приподнятой части Туаркыра, по погребенным поднятиям Кумсебшена и Карашора. С Устюртским бассейном граница прослеживается по осевой, водораздельной части Мангышлакского сооружения. В восточном Предкавказье Средне-Каспийский артезианский бассейн отделяется от Северо- Каспийского наиболее приподнятой частью «погребенного кряжа Карпинского». Западная его граница с Азово-Кубанским бассейном проходит по наиболее крупным поднятиям Ставрополья, а затем по оси Невинномысского антиклинория до Минераловодского выступа и, наконец, поднимается к водоразделу Главного Кавказского хребта (см. рис. 1).

Границы нефтегазоносного бассейна в первом приближении намечаются вдоль подножий горноскладчатого обрамления области тектонического прогибания и по оси погребенных барьеров, где они совпадают с границами артезианского бассейна.

Границы Средне-Каспийского нефтегазоносного бассейна в районе погребенных барьеров Апшеронского порога, кряжа Карпинского и Ставрополья совпадают с границами артезианского бассейна.

К северу от Главного Кавказского хребта и Большого Балхана, к западу от Туаркыра и к югу от Мангышлака границы намечаются вдоль подножий указанных гор, где комплексы пород, слагающие нефтегазоносный бассейн, погружаются на глубину под вышезалегающие отложения.

В нефтегазоносный бассейн не входят области современного питания и области интенсивного водообмена артезианского бассейна.

Границы Южно-Каспийского (артезианского и нефтегазоносного) бассейна в западной Туркмении определены на основе региональных гидрогеологических исследований 1958 г. [1, 2].

Северная граница Южно-Каспийского артезианского бассейна установлена вдоль подножья Куба-Дага, так как слагающие его известняки верхней юры-неокома наклонены к северу и просачивающиеся атмосферные осадки уходят по трещинам и плоскостям напластования к северу, в Средне-Каспийский артезианский бассейн. Далее к востоку граница следует примерно по осевой части Большебалханской антиклинали, являющейся водоразделом напорных подземных вод, и далее вдоль термальной зоны западного Копет-Дага - мощной краевой зоны разгрузки артезианских вод восточной части Южнокаспийского артезианского бассейна. Восточная граница бассейна проходит в общем к югу от Арчман-Нухура по наиболее высоко приподнятым тектонически и гипсометрически частям Копет-Дагского и Аладаг-Биналудского сооружений. Южная граница артезианского бассейна намечается вдоль осевой части Эльбурса.

В результате проведенных исследований [2] выяснено, что в пределах Туркменистана площадь Южно- Каспийского нефтегазоносного бассейна значительно меньше площади артезианского бассейна. Известно, что вдоль термальной зоны западного Копет-Дага изливаются в основном пресные, реже минерализованные, теплые воды, количество которых по данным опытных работ значительно превышает размеры местного питания в районах узких передовых хребтов. В связи с этим в мезозойских водоносных комплексах западного Копет-Дага под толщей третичных пород устанавливается зона интенсивного водообмена артезианского бассейна. В мезозойских водоносных горизонтах и комплексах, в которых длительное геологическое время преобладал интенсивный водообмен, а также в дренированных третичных водоносных горизонтах не может быть никаких скоплений нефти и газа. Поэтому восточная граница нефтегазоносного бассейна проводится примерно вдоль меридиана 54°45', где по данным электроразведочных работ (К.С. Гумаров и др.) намечается резкое увеличение кажущегося сопротивления, вызванное быстрым уменьшением минерализации подземных вод на глубине электрозондирования.

Из приведенных определений и примеров, а также из обзорной карты (см. рис. 1) видно, что понятия нефтегазоносный и артезианский бассейн тесно связаны между собой. Нефтегазоносный бассейн следует рассматривать как часть артезианского бассейна (см. рис. 2). Нефтегазоносный бассейн обычно охватывает внутренние части артезианского бассейна, т.е. те части территории, а нередко и акватории, где известны или, по совокупности геологических и гидрогеологических предпосылок, могут предполагаться зоны нефтегазонакопления и питающие их нефтегазосборные площади. Нефтегазоносный бассейн не может включать в себя области современной инфильтрации и создания напоров артезианского бассейна, где происходит питание водоносных горизонтов и развиты пресные или солоноватые воды окислительной обстановки.

В областях распространения напорных водоносных горизонтов артезианского бассейна, где наблюдается переход от интенсивного водообмена к затрудненному водообмену, залежи нефти и газа могут формироваться и сохраняться лишь в исключительных случаях. Залежи нефти и газа находятся в областях распространения напорных водоносных горизонтов, заключающих воды с газами восстановительной обстановки.

Благоприятны для поисков залежей нефти и газа также области современного и древнего стока и разгрузки минерализованных артезианских вод восстановительной обстановки. Например, месторождения Челекен и Небит-Даг приурочены к открытым и скрытым действующим, а Котур-Тепе и Кум-Даг к скрытым и древним очагам разгрузки подземных вод [2]. С аналогичными очагами разгрузки связаны вновь открытые месторождения Туркмении Окарем и Камышлджа, а также месторождения Нефтяные Камни, и многие другие в западной части Южно-Каспийского нефтегазоносного бассейна в Азербайджане.

В нефтегазоносных бассейнах с целым рядом водоносных комплексов связаны регионально нефтегазоносные или предположительно нефтегазоносные толщи. Свиты, заключающие напорные подземные воды в нефтегазоносных бассейнах, мы предлагаем называть водонапорными комплексами. Водоносные комплексы артезианского бассейна прослеживаются по всей или по значительной части его территории, включая и области современного питания. Водонапорные же комплексы распространены лишь в пределах нефтегазоносного бассейна, т. е. там, где располагаются нефтегазосборные площади и возможны скопления нефти и газа. В областях питания и в областях интенсивного водообмена заключены воды окислительной обстановки. Итак, водонапорный комплекс является частью водоносного комплекса артезианского бассейна. Следовательно, под водонапорным комплексом нефтегазоносного бассейна понимается часть соответствующего водоносного комплекса артезианского бассейна, содержащая напорные воды восстановительной обстановки (см. рис. 2). Так, в западной Туркмении в пределах нефтегазоносного бассейна на глубинах, доступных изучению, выделяются апшеронский, акчагыльский и красноцветный водонапорные комплексы.

Водонапорные комплексы представлены сравнительно однородными литолого-стратиграфическими комплексами пород. Иногда в пределах одной и той же стратиграфической толщи можно выделить несколько водонапорных комплексов. В то же время нередко единый водонапорный комплекс объединяет свиту пород, относящуюся к различным стратиграфическим горизонтам. Многочисленные, расположенные друг над другом природные резервуары, часто разновозрастные, рассматриваются как единый водонапорный комплекс, если имеется прямая гидравлическая связь между ними при отсутствии или при относительно небольшой мощности слабопроницаемых разделов, ограниченных по распространению.

Примером водонапорного комплекса, состоящего из различных горизонтов, является Терригенный комплекс меловых отложений, повсеместно распространенный в Средне- Каспийском нефтегазоносном бассейне и включающий отложения апта, альба и сеномана. Кроме того, к нему относятся терригенные готерив-барремские отложения северного склона Кавказа и терригенные отложения неокома платформенной части восточного Предкавказья. На всей площади распространения, включая и Прикарабогазье, этот комплекс представлен чередованием глинисто-алевролитовых и песчаных пород.

Примером водонапорного комплекса, объединяющего породы не только разного возраста, но и резко различные по литологии, является юрский Терригенный комплекс Прикарабогазья, в состав которого входят также трещиноватые породы древней коры выветривания пород фундамента.

Таким образом, водонапорный комплекс - это толща пород, в состав которой входят природные резервуары, заполненные напорными подземными водами. Водонапорные комплексы представляют среду, где протекают процессы образования залежей нефти и газа. При нарушении равновесия между водами и залежами нефти и газа может произойти разрушение месторождений.

Критерием выделения водонапорного комплекса служит резкое различие фильтрационных свойств коллекторов и отсутствие явно выраженной гидравлической связи между данным и окружающими водонапорными комплексами, чем объясняется существенная разница их гидродинамических, так же как и гидрохимических характеристик.

На первых этапах изучения нефтегазоносных бассейнов при отсутствии необходимых гидродинамических и гидрохимических данных водонапорные комплексы можно наметить на основе гидрогеологического анализа артезианского бассейна с использованием региональных поперечных и продольных литолого-стратиграфических разрезов.

Изложенные выше соображения дают возможность уточнить с гидрогеологической точки зрения понятие нефтегазоносного бассейна и дать ему следующее определение.

Нефтегазоносный бассейн - это внутренняя часть артезианского бассейна, сложенная мощной толщей осадочных пород, заключающей водонапорные комплексы с подземными водами восстановительной обстановки и связанными с ними залежами нефти и газа, которые группируются в месторождения и зоны нефтегазонакопления.

Гидрогеологические условия нефтегазоносных бассейнов характеризуются различными величинами напоров, направлениями движения, условиями разгрузки подземных вод и гидрогеохимической зональностью всего артезианского бассейна. Следовательно, для установления гидрогеологических закономерностей каждого водонапорного комплекса и нефтегазоносного бассейна в целом необходимо гидрогеологическое изучение водоносных комплексов артезианского бассейна. Оно должно проводиться в разных объемах и с различной детальностью для тех или иных элементов артезианского бассейна. Наиболее детально должны изучаться известные и предполагаемые зоны нефтегазонакопления. Региональными исследованиями должны охватываться водонапорные комплексы на остальной территории нефтегазоносного бассейна. Небольшие, но целеустремленные исследования следует проводить в областях современного питания и областях интенсивного водообмена артезианского бассейна.

Изучение артезианских и нефтегазоносных бассейнов в их естественно-исторических границах позволяет однозначно устанавливать пределы возможно нефтегазоносных территорий и основные направления поисково-разведочных работ на нефть и газ. Сочетание детального изучения с широкими региональными исследованиями должно помочь открыть крупные месторождения нефти и газа на первых же этапах поисково-разведочных работ, что даст значительный экономический эффект.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.     Борщевский Г.А. Гидрогеологические исследования на нефть и газ в комплексе с поисково-разведочными работами. Сб. «Перспективы нефтегазоносности и направление геологоразведочных работ в западных районах Средней Азии». Гостоптехиздат, 1960.

2.     Борщевский Г.А. Гидрогеологические условия. Кн. А.А. Геодекян, В.В. Денисевич, А.И. Анцыфоров, Г.А. Борщевский и др. «Геологическое строение и нефтегазоносность Прибалханской зоны поднятий». Изд. АН СССР, 1960.

3.     Брод И.О. Нефтегазоносные бассейны и зоны нефтегазонакопления. Кн. И.О. Брод и Н.А. Еременко «Основы геологии нефти и газа». Изд. МГУ, 1953.

4.     Брод И.О. Теоретические предпосылки поисков новых нефтегазоносных областей в СССР. «Советская геология», № 47, 1955.

5.     Брод И.О. Принципы классификации скоплений нефти и газа (залежи, месторождения и зоны нефтегазонакопления). Доклад на XX сессии Международного геологического конгресса. Мексика, сентябрь 1956. Материалы по геологии нефти, т. 1. Гостоптехиздат, 1959.

6.     Брод И.О. Диагностические признаки процессов битумообразования и нефтегазообразования. ННТ, Геология, № 9, 1959.

7.     Корценштейн В.Н. Гидрогеология газоносной провинции центрального Предкавказья. Гостоптехиздат, 1960.

8.     Кротова В.А. Волго-Уральская нефтеносная область. Гидрогеология. Тр. ВНИГРИ, нов. серия, вып. 94, Гостоптехиздат, 1956.

9.     Овчинников А.М. О геотермическом изучении месторождений минеральных вод. Сб. «Проблемы геотермии», т. 1, Тр. 1 геотермического совещания, 1956. Изд. АН СССР, 1959.

10. Овчинников А.М. Основные принципы гидрогеологического районирования. Сб. «Проблемы гидрогеологию. Доклады к собранию международной ассоциации гидрогеологов. Госгеолтехиздат, 1960.

ИГиРГИ, НИЛНефтегаз Главгеологии РСФСР, МГУ, МГРИ

 

Рис. 1. Схематическая обзорная карта Средне-Каспийского и Южно-Каспийского артезианских и нефтегазоносных бассейнов.

А - границы Средне-Каспийского и Южно-Каспийского артезианских бассейнов и смежных природных водонапорных систем: а - установленные; б - намеченные приближенно; Б - границы Средне-Каспийского и Южно-Каспийского нефтегазоносных бассейнов по наиболее распространенному водонапорному комплексу: а - установленные, б - намеченные приближенно; В - совпадающие границы нефтегазоносных и артезианских бассейнов в пределах погребенных барьеров: а - установленные, б - намеченные приближенно; Г - границы нефтегазоносных областей; Д - границы антиклинальных зон нефтегазонакопления: а - установленные, б - предполагаемые; Е - некоторые из наиболее крупных месторождений: а - нефтяные, б - газовые, в - нефтяные с газовой шапкой.

Природные водонапорные системы, нефтегазоносные и предположительно нефтегазоносные области, основные зоны нефтегазонакопления, наиболее крупные месторождения нефти и газа.

 

1.     Средне-Каспийский артезианский и нефтегазоносный бассейны

I - нефтегазоносная область южной части погребенного кряжа Карпинского. Олейниковско-Промысловская зона: 1 - Цубукское, 2 - Олейниковское. Ачинеро-Каспийская зона: 3 - Ики-Бурульское. II - Северо-Ставропольская область. Кугультинская зона: 4 - Кугультинское. Благодарненская зона: 5 - Северо-Ставропольское, 6 - Казинское, 7 - Грачевское, 8 - Петровское, 9 - Благодарненское. III - Прикумская область. Северо-Прикумская зона: 10 - Максимокумское, 11 - Величаевское, 12 - Зимнеставкинское, 13 - Озек-Суатское, 14 - Южно-Сухокумское. Южно-Прикумская зона: 15 - Мирненское, 16 - Чкаловское, 17 - Прасковейское, 18 - Правокумское, 19 - Ачикулакское. IV - Южно-Ставропольская область. V - Терско-Сулакская область. Моздокская зона: 20 - Журавкинское. VI - Терско-Сунженская область. Терская зона: 21 - Малгобекско-Вознесенское, 22 - Гора-Горское, 23 - Эльдаровское, 24 - Брагунское, 25 - Горячеисточненское, 26 - Гудермесское. Сунженская зона: 27 - Заманкульское, 28 - Карабулакско-Ачалукское, 29 - Серноводское, 30 - Старогрозненское, 31 - Гойтенкорт.

VII - Область Дагестанского клина. Нараттюбинская зона: 32 - Тернаирское, 33 - Махачкалинское. Западно-Дагестанская зона: 34 - Байкенезское (Гашинское); 35 - Селлинское. Восточно- Дагестанская зона: 36 - Ачи-Су; 37 - Избербашское, 38 - Каянкентское, 39 - Берикейское, 40 - Дузлакское, 41 - Дагогнинское, 42 - Хошмензильское. VIII - нефтегазоносная область северного Прикарабогазья. IX - возможно нефтегазоносная область западного Прикарабогазья. X - возможно нефтегазоносная область восточного Прикарабогазья. XI - возможно нефтегазоносная область южного Прикарабогазья.

 

2.     Южно-Каспийский артезианский и нефтегазоносный бассейны

I - Ширакско-Аджиноурская нефтегазоносная область. Мирзаано-Ширакская зона: 1 - Мирзаани, 2 - Патара-Шираки, Кавтис-Хеви-Чатминско-Геокчайская зона: 3 - Норио-Марткоби. II - Ки- ровабадская нефтегазоносная область. Казанбулакская зона: 4 - Казанбулак; Нафталанская зона: 5 - Нафталан, 6 - Мирбашир. III - Ленкоранская нефтегазоносная область. IV - Шемахино- Кобыстанская нефтегазоносная область. Южно-Кобыстанская зона: 7 - Умбаки. Дуваннинская зона: 8 - Дуванный. Баридаш-Хамамдагская зона: 9 - Пирсагат. V - Нижнекуринская нефтегазоносная область. Мишовдаг-Бяндованская зона: 10 - Мишовдаг. Кюровдаг-Нефтечалинская зона: 11 - Кюровдаг, 12 - Хиллы, 13 - Нефтечала. VI - Апшеронская нефтегазоносная зона с многочисленными месторождениями нефти, в том числе: 14 - Локбатан, 15 - Нефтяные Камни. VII - Прибалханская нефтегазоносная область. Прибалханская зона: 16 - Челекен 17 - Котур- Тепе, 18 - Небит-Даг, 19 - Кизыл-Кум, 20 - Кум-Даг, VIII - Кеймиро-Чикишлярская нефтегазоносная область. Окаремская зона: 21 - Камышлджа, 22 - Окарем-Кеймир. IX - Аладаг-Мессерианская возможно нефтегазоносная область, X-Кизыл-Атрекская возможно нефтегазоносная область.

3.                     Азово-Кубанский бассейн

4.                     Северо-Каспийский бассейн

5.                     Устюртский бассейн

6.                     Восточно-Черноморский бассейн

7.                     Каракумский бассейн

8.                     Араксинская природная водонапорная система преимущественного развития трещинных вод

9.                     Иранский бассейн

 

Рис. 2. Схема соотношения нефтегазоносного и артезианского бассейнов.

1 - природная водонапорная система артезианского типа; 2 - нефтегазоносный бассейн; 3 - области современного питания; 4 - внешняя область питания; 5 - область современной инфильтрации и создания напоров; 6 - четвертичные и неогеновые отложения (дренированы или содержат воды окислительной обстановки); 7 - палеогеновые глины (водоупор); 8 - пески, песчаники с невыдержанными прослойками глин; 9 - глины альба (водоупор); 10 - пески, песчаники с невыдержанными прослойками глин; 11 - известняки; 12, 13 - чередование глинисто-алевролитовых и песчаных пород; 14 - верхняя трещиноватая зона (древняя кора выветривания) пород фундамента; 15 - породы фундамента; 16 - разрывные нарушения; 17 - границы водонапорных комплексов нефтегазоносного бассейна; 18 - нефтегазовые залежи; 19 - фронт между водами, характеризующимися восстановительной и водами окислительной обстановки; граница нефтегазоносного бассейна в данном водонапорном комплексе; граница перехода водоносного комплекса в водонапорный; 20 - направление движения подземных вод; 21 - уровень (пьезометр) подземных вод; 22 - очаги разгрузки подземных вод.

Водонапорные комплексы: 1 - Терригенный верхнемеловой; 2 - Терригенный аптский; 3 - карбонатный мальм-неокомский; 4 - чередующихся глинисто-алевролитовых и песчаных пород средней юры - неокома и коры выветривания пород фундамента.