|
УДК 552.53.061.15 |
А.И. ТКАЧЕНКО, Д.Ф. КОЗЛОВА (ВолгоградНИПИнефть)
Прикаспийская впадина - один из перспективных районов для поисков залежей нефти и газа. Здесь уже открыты Астраханское, Карачаганакское, Тенгизское, Жанажольское и другие месторождения.
Характерная особенность разреза впадины - наличие мощной соленосной толщи нижнепермского (кунгурского) возраста, которая разделяет его на два структурно-формационных комплекса: подсолевой и надсолевой. Общая мощность подсолевого комплекса по данным геофизических исследований изменяется от 3 км в прибортовых зонах до 13 км в ее центральной части. Особый интерес в отношении нефтегазоносности представляют подсолевые отложения. Соленосная толща состоит преимущественно из каменной соли, содержащей прослои и пачки ангидритов и гипсов, реже алевритов, глин и песчаников. Мощность соли в ядрах соляных куполов, расположенных в центральной части впадины, достигает 9 км, а соленосной толщи в пластовом залегании, вероятно, составляет 3-4 км [2].
Многочисленные данные о водах пермских отложений получены в Саратовском Заволжье и северо-западной прибортовой части Прикаспийской впадины. Их химический состав имеет довольно сложный характер, а вопросы происхождения вод изучены явно недостаточно.
Исследование химического состава рассолов межсолевых линз представляет существенный интерес как в гидрохимическом отношении, так и для оценки перспектив нефтегазоносности подсолевых и надсолевых отложений впадины. Строгое термодинамическое обоснование равновесного состояния системы рассолы - горная порода на разных этапах ее эволюции пока не разработано.
В настоящей статье дается приближенная оценка возможных условий накопления и концентрирования в межсолевых рапных линзах СаСl2 - легкорастворимой соли и взаимосвязь этих рассолов с водами типично нефтеносных пород.
Существует несколько гипотез формирования (магматогенное, седиментогенное и седиментогенно-инфильтрогенное) состава концентрированных хлоридных кальциевых и магниевых рассолов. Проблема формирования состава столь уникальных рассолов давно привлекает внимание исследователей, однако до настоящего времени она окончательно не решена [3]. Указанные гипотезы придают исключительное значение одним факторам и недостаточно учитывают другие, не менее важные. Ни одна из них не отрицает влияния ионно-солевого комплекса вод бассейнов седиментации на первых этапах их развития, и в то же время каждая учитывает последующее преобразование в системе вода - порода.
С позиции седиментогенно-инфильтрогенной гипотезы справедливо известное положение В.А. Сулина (1948 г.), который считал хлоридно-кальциевые рассолы конечным продуктом концентрирования природных вод на больших глубинах. Сторонники этой гипотезы считают, что метаморфизация рассолов происходит следующим образом. Галогенные формации содержат кальциевые породы - карбонаты и ангидрит. Когда с ним контактируют рассолы, предельно насыщенные NaCl (минерализация 320 г/л), создаются условия для образования и концентрирования СаСl2. Рассол сначала превращается в хлоридный кальциево-натриевый, а затем в хлоридный кальциевый [3]. Источником получения кальция, по-видимому, является ангидрит (С.А. Шварцев, 1975 г.). Концентрирование кальция приводит к нарушению карбонатного равновесия, которое было установлено в рассолах до начала сульфатредукции Восстановление сульфатов как раз и является причиной высокого содержания сероводорода в хлоридных кальциевых рассолах. Процесс облегчается абиогенным восстановлением сульфат-иона до сероводорода с его удалением, после чего реакция способствует накоплению кальция в растворе, что возможно при высоком парциальном давлении СО2 и низкой активности НСО3 [3].
Повышенное содержание кальция может быть обусловлено и катионным обменом. Различают континентальный и морской облик состава поглощенных оснований. Первый характеризуется резким преобладанием кальция над натрием, второй - наоборот (Е.В. Посохов, 1965 г.).
Обязательным условием концентрирования рассолов считаются продолжительность (геологическая) процесса, восстановительная обстановка и термодинамическая ситуация, свойственные зоне весьма затрудненного водообмена. Одним из главных условий, формирующих геохимические типы вод в пределах соленосных толщ, является сложность минералогического состава соленосных залежей [1].
Появление больших количеств хлористого магния в рассолах объясняется выщелачиванием пермских соленосных толщ, содержащих преимущественно магниевые соли (бишофит), что подтверждается анализами проб по скв. 10 Лободинская, 89 Горно-Балыклейская, 7 Светлоярская и др. Результаты пересчета ионного состава рассолов из этих скважин приводятся в таблице.
Различие химического состава хлор-кальциевых и хлормагниевых рассолов проявляется в разном количестве щелочноземельных металлов и микроэлементов. Так, в хлоркальциевых рассолах концентрациях (г/л) натрия в среднем до 100, калия 1-12, брома - до 0,75 и йода - до 0,168, в хлормагниевых содержание (г/л) щелочных металлов очень низкое: натрия 1,5-19, калия 0,006-0,019, иод практически отсутствует (0-0,005), зато много брома (до 12). Отмечается, что чем меньше сульфат-иона, тем больше кальция, что подтверждает наличие в природных условиях обратной зависимости между этими элементами.
Совокупность приведенных характеристик позволяет отнести рассматриваемые рассолы к типично нефтяным, приуроченным к зонам весьма затрудненного водообмена.
Выводы
1. Неодинаковый химический состав рассолов проявляется в различном содержании щелочноземельных металлов и микроэлементов, что отражает влияние минералогического состава пород.
2. Накопление в рассолах хлористого кальция возможно в условиях катионного обмена, сульфатредукции и термодинамического метаморфизма, т. е. процессов, присущих зонам весьма затрудненного водообмена.
3. Совокупность характеристик химического состава позволяет отнести вышеописанные рассолы хлоридно-кальциевого состава к типично нефтяным, подтверждающим закрытость резервуара.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Капченко Л.Н. Связь нефти, рассолов и солив земной коре. Л., Недра, 1974.
2. Фомкин K.В. Геохимические особенности нефтегазоносности Прикаспийской впадины.- Труды ВНИГНИ. М., 1985, вып. 251, с. 6-14.
3. Шварцев С.А. Основы гидрогеологии. Гидрохимия. Новосибирск, Наука, 1982.
Таблица Химический состав рассолов нижнепермских межсолевых линз
|
Месторождение, площадь |
Глубина опробования, м |
Минерализация, г/л |
Содержание основных солей, % |
Микроэлементы, мг/л |
|||
|
NaCl |
MgCl2 |
СаСl2 |
I |
Br |
|||
|
Лободинское |
2469 |
468,3 |
0,1 |
92,8 |
6,8 |
_ |
8791,2 |
|
Горно-Балыклейское |
1004 |
356,7 |
15,7 |
78,2 |
5,8 |
- |
5860,0 |
|
Светлоярское |
1241 |
473,0 |
6,6 |
92,0 |
- |
- |
12320,0 |
|
Восточно-Сарпинское |
3097 |
316,8 |
70,2 |
6,9 |
22,0 |
168,0 |
623,6 |
|
Доссор |
3273 |
332,0 |
57,0 |
6,0 |
37,0 |
8,4 |
481,8 |
|
Тенгиз |
3825 |
320,0 |
63,6 |
4,7 |
31,5 |
38,5 |
52,0 |
|
Александровская |
3640 |
541,8 |
1,5 |
57,4 |
41,0 |
4,6 |
3605,2 |