УДК 553.981.061.15(575.4)

О генезисе газов Даулетабад-Донмезского газоконденсатного месторождения

Е.Я. ГАВРИЛОВ, В.С. ГОНЧАРОВ, Г.И. ТЕПЛИНСКИЙ (ВНИИгаз)

Красноцветные отложения шатлыкского горизонта (K₁h) в пределах Мургабской впадины и Предкопетдагского прогиба регионально газоносны (месторождения Келийское, Шараплинское, Еланское, Байрамалийское, Майское, Шатлыкское, Даулетабад-Донмезское и др.). О происхождении газовых залежей этого горизонта существуют различные представления, которые сводятся к двум основным положениям: 1) газы генерировались в пачке пород, залегающих между кровлями шатлыкского горизонта, и солей гаурдакской свиты (J₃km-t); 2) источником газов шатлыкского горизонта являются подсолевые юрские отложения (J₃k-о). Интерес к происхождению газов шатлыкского горизонта повысился после открытия крупнейших в Средней Азии Шатлыкского и Даулетабад-Донмезского газоконденсатных месторождений. Последнее выделяется не только значительными запасами газа, большой площадью газоносности, но и необычностью геологического строения. Оно состоит из двух газовых полей. Донмезское поле (высота залежи более 800 м) приурочено к падающей на север моноклинали Донмезского уступа, разделяющего Предкопетдагский и Сандыкачинский прогибы. Даулетабадское поле приурочено к одноименному валу, воздымающемуся и открывающемуся с запада на восток. Коллекторы продуктивного горизонта в сводовой части вала заполнены водой, а вниз по падению - газом, при высоте газовой залежи примерно 250 м. Указанные газовые поля разделены водяным «клином».

На основании структурных и гидродинамических построений сложились представления о структурно-тектоническом (М.К. Мирзаханов и др., 1982 г.; М.Я. Зыкин, Л.Г. Кузьмук, 1982 г.), структурно-гидродинамическом (Р.Г. Семашев, В.С. Гончаров, Б.X. Ганиев, 1980 г.; К.Н. Кравченко, 1983 г.) и «блокированном» (Г.И. Амурский, Н.Н. Соловьев, 1982 г.) типе ловушек Даулетабад-Донмезского месторождения. В последнем случае предполагается, что залежь экранируется двухфазной газожидкостной смесью, образовавшейся в результате разгазирования пластовых вод, поступающих из верхнеюрских (J₃k-о) отложений в песчаники шатлыкского горизонта.

По компонентному составу свободные газы шатлыкского горизонта близки между собой: на 95-98 % они представлены метаном, 1-3 % составляют его гомологи, остальная доля приходится на углекислый газ, азот и инертные газы. С погружением горизонта наблюдается некоторое увеличение концентрации гомологов метана и газовые месторождения (Келийское, Еланское, Майское, Байрамалийское) сменяются газоконденсатными (Шатлыкское, Даулетабад-Донмезское и др.). Одновременно с этим повышается концентрация углекислого газа и снижается содержание азота. Отличительная черта газов Даулетабад-Донмезского месторождения - наличие сероводорода в терригенном коллекторе.

Точки зрения о характере распространения сероводорода, механизме его поступления в залежь и источнике углеводородных газов Даулетабад-Донмезского месторождения различны.

1. По мнению авторов работ [2, 6], концентрация сероводорода в свободных газах Донмезского газового поля закономерно уменьшается с юго-востока на северо-запад от 0,948 % в скв. 48 вплоть до полного исчезновения в скважинах северо-западной части поля, Тогда как в газах Даулетабадского поля наличие сероводорода не установлено. В то же время другие материалы одной из указанных работ [2] дают основание предполагать, что в свободных газах Даулетабад-Донмезского месторождения сероводород встречается и за контуром его распространения. Это фиксируется, в частности, по его присутствию в конденсационных водах. По сведениям [6] и данным УГ СМ ТССР, площадь распространения сероводорода в водах шатлыкского горизонта и его аналогов далеко выходит за пределы месторождения. Так, наличие сероводорода установлено в водах скв. 55, расположенной у северной границы Донмезского поля, и скв. 74, 76, 77, 83, удаленных на десятки километров от ГВК месторождения. Отметим в связи с этим, что присутствие сероводорода в водах аналогов шатлыкского горизонта зафиксировано также на площадях Гельчешме, Ташкепри и месторождении Карабиль (В.Ф. Казаков, 1977 г.). С учетом изложенного площадь распространения сероводорода в водах шатлыкского горизонта и его аналогов охватывает значительную часть территории Карабиль-Бадхызского поднятия.

2. По мнению некоторых исследователей [2], близость значений сероводорода в нижнемеловых отложениях Даулетабад-Донмезского месторождения и подсолевых карбонатах (J_Зk-o) Чарджоуской ступени позволяет предположить, что сероводород в меловые породы поступает из подсолевых юрских. Это подтверждается тем, что на Даулетабад-Донмезском месторождении установлены тектонические нарушения, по которым могла осуществляться вертикальная миграция газа. Авторы работы [6] также считают, что присутствие сероводорода в газах Даулетабад-Донмезского месторождения обусловлено масштабным перетоком газа из верхнеюрской карбонатной толщи в готеривскую терригенную. При этом подразумевается, что переток наиболее вероятен в юго-восточной части Даулетабад-Донмезского месторождения, так как для нее характерна интенсивная мезотрещиноватость, активно проявлявшаяся в новейшее время.

3. Миграция УВ, сформировавших Даулетабад-Донмезское месторождение, происходила с северо-запада на юго-восток из Предкопетдагского прогиба [4]. Вместе с тем, по мнению других авторов [6], распределение сероводорода в газах месторождения исключает совместное (и в одном направлении) поступление в залежь УВ и сероводорода при миграции и заполнении ловушек, так как в зоне возможной генерации газа, т. е. в приосевой части Предкопетдагского прогиба, распространены залежи бессернистого газа. Необходимо заметить, что свободные газы шатлыкского горизонта в Предкопетдагском прогибе практически не содержат сероводорода, тогда как в газах подсолевых отложений (J₃k-о) и их аналогов его концентрация достигает 4 % (месторождение Хангирен, Иран).

Для уточнения поставленных вопросов нами изучен изотопный состав углерода (ИСУ) метана свободных газов шатлыкского горизонта Мургабской впадины и Предкопетдагского прогиба, в том числе и ИСУ метана Даулетабад-Донмезского месторождения (таблица).

При построении существующих в настоящее время моделей формирования ИСУ природных газов многие исследователи пришли к выводу, что с погружением в зону более высоких температур и давлений по мере превращения ОВ образуется все более изотопно тяжелый метан. Причины этого явления различны [1, 3, 5], однако утяжеление метана с глубиной в пределах одного и того же газоносного комплекса зафиксировано во многих нефтегазоносных регионах.

На рисунке показано изменение ИСУ метана в залежах шатлыкского горизонта на месторождениях Теджен, Восточной Теджен, Моллакер, Шатлык, Майское, Еланское, Келийское в зависимости от глубины отбора газовой пробы.

Исключив пока из рассмотрения газы Даулетабад-Донмезского месторождения, нетрудно заметить, что газы шатлыкского горизонта по мере погружения залежей имеют явную тенденцию изотопного утяжеления углерода метана, что согласуется с представлениями об изотопном утяжелении углерода метана с увеличением степени преобразованности однородного материнского ОВ и, следовательно, о сингенетичности газов вмещающим отложениям.

Переходя к рассмотрению ИСУ метана Даулетабад-Донмезского месторождения (см. рисунок, таблицу), необходимо отметить узкий диапазон значений (от -32,8 до -31,7) на глубинах 3700-2900 м, т. е. сравнительно большому изменению глубин залегания газа (этаж газоносности превышает 800 м) соответствует малый диапазон изменения значений . Из этого следует, что газ Даулетабад-Донмезского месторождения сравнительно однородный по ИСУ метана и, вероятно, имеет единый источник происхождения как в зоне развития сероводородного заражения, так и в зонах отсутствия сероводорода.

Действительно, если сероводород поступал в Даулетабад-Донмезскую залежь вместе с метаном из подсолевых (I₃k-о) отложений, то можно ожидать отличия в ИСУ метана, мигрировавшего в залежь латерально из Предкопетдагского прогиба и вертикально в районе самого месторождения. В этом случае, т. е. при поступлении газа в месторождение из разных источников, должна проявляться зависимость ИСУ метана от концентрации сероводорода в зоне его распространения. Такой зависимости не установлено. Нельзя исключить также возможность совпадения ИСУ метана газов шатлыкского горизонта и верхнеюрских отложений (I₃k-о). Естественно, разрешить этот вопрос можно только сравнением ИСУ метана тех и других. Однако подсолевые породы в рассматриваемом регионе еще слабо изучены, поэтому мы имеем только одно определение ИСУ метана растворенных газов из указанных отложений на площади Байрамали (-41,5). Можно отметить, что проведенные нами исследования свободных и водорастворенных газов юрских пород Амударьинской синеклизы в пределах Чарджоуской ступени показали весьма близкие значения метана.

Характерно, что диапазон колебания метана на Даулетабад-Донмезском месторождении соответствует таковому на месторождениях Восточный Теджен, Моллакер, Шатлык, которые по глубинам залегания находятся на уровне нижней части Даулетабад-Донмезского месторождения. Из этого следует, что газ Даулетабад-Донмезского месторождения не представляет собой генетической аномалии среди газов шатлыкского горизонта, и можно предположить, что образование его связано с толщей пород, заключенных между кровлями шатлыкского горизонта и солей гаурдакской свиты (J₃km-t).

Отметим, что утяжеление метана с глубиной зафиксировано не только для газовых залежей, но и для извлеченного из закрытых пор осадочных пород [7]. При этом зависимость ИСУ метана от глубины взятия пробы носит линейный характер. Все это еще раз подтверждает закономерную зависимость ИСУ метана от глубины при сингенетичном залегании газа

В связи с широким распространением сероводорода в газах терригенного коллектора Даулетабад-Донмезского месторождения целесообразно остановиться на возможном механизме поступления сероводорода в залежи. Как показано выше, многие исследователи появление сероводорода в газах Даулетабад-Донмезского месторождения объясняют перетоком свободных газов и вод из регионально сероводородсодержащих подсолевых карбонатных(J₃k-о) отложений и их аналогов в надсолевые терригенные (k₁h). Межпластовые перетоки флюидов за линией выклинивания солей - характерная черта бассейнов, в разрезе которых развиты сульфатно-галогенные толщи. Эти перетоки приводят к расширению не только этажа промышленной нефтегазоносности, но и диапазона распространения сероводорода (Амударьинская синеклиза, Афгано-Таджикская впадина, Средне-Каспийский бассейн и т. д.). Следовательно, эти перетоки возможны и в пределах Карабиль-Бадхызского поднятия, тем более что такое предположение не противоречит гидродинамическим условиям. Однако, как известно, отложения шатлыкского горизонта газопродуктивны не только за линией выклинивания соляно-ангидритовых пород гаурдакской свиты (I₃km-t), но и в области их распространения (месторождения Байрамали, Майское, Келийское и т. д.). Кроме того, сведения по ИСУ метана газов шатлыкского горизонта, как отмечалось, не подтверждают возможность перетока сероводородсодержащих газов из верхнеюрских отложений (J₃k-о) в песчаники горизонта в районе Даулетабад-Донмезского месторождения.

На основании изотопных исследований, результаты которых приведены в работе [2], можно заключить, что происхождение сероводорода Даулетабад-Донмезского месторождения связано с абиогенной сульфатредукцией. Однако вывод о том, что сероводород образовался именно в верхнеюрских карбонатах, а не в сульфатсодержащих породах нижнего мела, едва ли можно считать однозначно решенным.

Вывод авторов [2] сделан на основании сопоставления изотопного состава серы сероводорода газов нижнемеловых пород Даулетабад-Донмезского месторождения и залежей верхнеюрских отложений Чарджоуской ступени, что вряд ли правомерно, принимая во внимание территориальную удаленность этих регионов. К тому же, изотопный состав серы сероводорода Даулетабад-Донмезского месторождения (+9,3+15,8) отличается от такового для газов Чарджоуской ступени (около +18) [2].

Источником поступления сероводорода в свободные газы Даулетабад-Донмезского месторождения могли быть сероводородсодержащие пластовые воды. При этом нельзя исключить возможность образования сероводорода на некоторых участках непосредственно в надсолевых отложениях, поскольку для этого имеются необходимые предпосылки: наличие сульфатов и УВ, термодинамические условия, мало отличающиеся от условий подсолевых отложений, и пр. Так, в Мургабской впадине в пачке пород, залегающих между подошвой шатлыкского горизонта и кровлей гаурдакской свиты, широко развиты ангидриты вплоть до самостоятельных пластов мощностью 15-25 м (В.Я. Соколов, 1967 г.). В пределах Даулетабад-Донмезского месторождения аналогами этих ангидритов являются ангидритизированные алевролиты, залегающие на 20-50 м ниже подошвы газоносных песчаников.

Кроме того, в водах шатлыкского горизонта практически повсеместно обнаружено присутствие сульфат-иона в концентрациях, обычно превышающих 500 мг/л и иногда достигающих 1500 мг/л.

Таким образом, проведенные исследования подтверждают предположение о сингенетичности газов шатлыкского горизонта надсолевым отложениям.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Галимов Э.М. Изотопы углерода в нефтегазовой геологии. М., Недра, 1973.

2. Генезис сероводорода Даулетабад-Донмезского газового месторождения / В.В. Семенович, С.П. Максимов, Р.Г. Панкина и др.- Геология нефти и газа, 1983, № 6, с. 32-37.

3. Метан / Ф.А. Алексеев, В.С. Лебедев, Г.И. Войтов, 3.Н. Несмелова. М., Недра, 1979.

4. Направление геологоразведочных работ на нефть и газ на Бадхыз-Майманинском поднятии / Л.И. Смирнов, К.Н. Кравченко, Н.И. Кошелев и др.- Труды ВНИГНИ. М.,1980, вып. 220, с. 5-39.

5. Прасолов Э.М., Лобков В.А. Об условиях образования и миграции метана (по изотопному составу углерода).- Геохимия, 1977, № 1, с. 122-135.

6. Сероводород Даулетабад-Донмезского месторождения: особенности распространения / Г.И. Амурский, И.П. Жабрев, Г.А. Зотов и др.- Газовая промышленность, 1982, № 11, с. 16-17.

7. Reitsema R.H., Kaltenback А.I., Lindberg F. A. Source and migration of light hydrocarbons indicated by carbon isotopic ratios,- AARG Bulletin, 1981, v. 65, № 9, p. p. 1536-1542.

Таблица ИСУ метана газов шатлыкского горизонта Мургабской впадины и Предкопетдагского прогиба

Месторождение, площадь, поле	Номер скважины	Интервал перфорации, м
Даулетабадское	16	2966-1950	-32,8
»	19	3178-3168	-32,6
»	51	2997-2989	-31,7
Донмезское	56	3578-3568	-31,8
»	44	3661-3652	-32,5
»	45	3635-3698	-32,7
»	43	3592-3497	-32,3
»	20	3684-3676	-32,6
»	37	3412-3404	-31,6
»	32	3136-3106	-32,0
»	63	2903-2886	-31,7
Келийское	1	2570-2580	-35,0
Еланское	1	2862-2864	-34,8
»	4	2862-2864	-34,9
Майское	10	3045-3337	-34,6
Западно-Шатлыкское	11	3383-3337	-32,8
Восточно-Шатлыкское	7	3460-3461	-33,0*
Моллакерское	4	3781-3795	-31,7
Восточно-Тедженское	1	3814-3808	-31,5
Тедженское	1	3885-3893	-29,6
Байрамалийское**	11	4471-4192	-41,5*

* Газы, растворенные в воде ** Верхнеюрские отложения (J₃k-o)

Рисунок График изменения метана свободных газов шатлыкского горизонта с глубиной.

а - величина метана свободных газов Келийского (1), Еланского (2) и Майского (3) газовых, Шатлыкского (4) Моллакерского (5), Восточно-Тедженского (6) и Тедженского (7) газоконденсатных месторождений, б - то же, Даулетабад-Донмезского газоконденсатного месторождения, в поле значений метана Даулетабад-Донмезского месторождения