К оглавлению	УДК 553.98:532.31 1.8(574.1)
	© В. В. Ларичев, 1991

Гидрохимические особенности пластовых вод зон СГПД Южного Мангышлака

В. В. ЛАРИЧЕВ (КазНИПИнефть)

Сверхгидростатические пластовые давления (СГПД) в пределах Южно-Мангышлакского нефтегазоносного бассейна установлены сравнительно недавно в результате поисково-разведочных работ, направленных на изучение нефтегазоносности триас - палеозойских отложений (доюрский комплекс). Как правило, сверхгидростатическими считаются давления, удовлетворяющие неравенству [2]

где р_сг - сверхгидростатическое пластовое давление, МПа; Н - глубина замера от устья, м;- средневзвешенная объемная масса водяного столба, г/см³.

При этом относительное отклонение пластового давления от гидростатического выражается коэффициентом сверхгидростатичности

где р_пл - пластовое давление, МПа.

Как показал фактический материал, СГПД в доюрском комплексе широко распространены и установлены в пределах Песчаномысско-Ракушечной зоны сводовых поднятий, Жетыбай-Узенской тектонической ступени, Большой Мангышлакской флексуры, Карагиинской седловины, а также Аксу-Кендырлинской ступени и Жазгурлинской депрессии, т. е. практически во всех тектонических зонах. Необходимым и достаточным условием формирования СГПД является сочетание двух условий [2]. Во-первых, относительная изолированность резервуара, что затрудняет или делает невозможным его связь с зонами разгрузки, т. е. с земной поверхностью. Во-вторых, привнос флюидов в резервуар извне или увеличение массы флюида в резервуаре, а в случае постоянства их массы - увеличение объема флюида или уменьшение объема резервуара, причем последние два варианта могут проявляться одновременно. Увеличение массы флюидов может быть обусловлено привносом новых его количеств из нижележащих горизонтов земной коры, а увеличение объема - повышением температуры, ростом газонасыщенности за счет метаморфизма ОВ и т. п. Уменьшение объема резервуара происходит при процессах вторичной цементации пор, механической деформации скелета и т. д. Сочетание этих условий на месторождениях и структурах Южного Мангышлака подтверждается большим фактическим материалом. Так, замкнутость вторично-наложенных эпигенетических резервуаров, размеры которых не превышают, как правило, размеры структур, подтверждается бурением скважин на крыльях и периклиналях, когда вскрываются не затронутые процессами выщелачивания блоки пород с остаточной водонасыщенностью, почти лишенные проницаемости [3]. Макро- и микроскопические исследования керна свидетельствуют о широком развитии процессов вторичной цементации (кальцитизации, доломитизации, ангидритизации), которые значительно сокращают объемы порового пространства.

В большинстве случаев проявления СГПД сопряжены с гидрохимическими аномалиями, что является следствием привноса дополнительных количеств флюидов и приводит к увеличению объема последних в замкнутых резервуарах. Привнос флюидов обусловливает формирование СГПД и гидрохимических аномалий [3, 4].

Воды зон СГПД по многим гидрохимическим показателям отличаются от вод вышележащих отложений, причем контрастность гидрохимических отличий экспоненциально связана с коэффициентом сверхгидростатичности [4]. Основное и главное отличие пластовых вод зон распространения СГПД - резкое (в 2-10 раз и более) снижение величины их общей минерализации, а также значительные различия по содержанию микрокомпонентов. Иногда снижение общей минерализации не наблюдается (порой она может даже возрасти), но остаются различия в микрокомпонентном составе.

О закономерном снижении минерализации с глубиной в зонах СГПД свидетельствуют данные химических анализов вод. При этом коэффициент сверхгидростатичности составил 1,25-1,4, а в скв. 1 Западное Тенге зафиксирована и геотермическая аномалия (Р.Г. Семашев, 1978 г.). На глубине 4000 м температура составила 167 ⁰С на фоне 150-155 °С.

СГПД в разрезе доюрского комплекса установлены на многих площадях и структурах, а статистика гидрохимических данных насчитывает более 200 анализов. Остановимся лишь на характеристике результатов исследований, проведенных на площадях Пионерская, Западное Тенге и Оймаша, привлекая для сравнения данные и по другим структурам. На площади Пионерской пробурено шесть скважин, из которых три (4, 10, 12) были ликвидированы без спуска колонны, а в скв. 2 замеры пластового давления не проводились. В скв. 1 пластовые давления замерены в интервалах 4640-4662, 4540-4569 и 4352-4397 м, где они составили 62,8; 62 и 59,4 МПа соответственно. В скв. 8 пластовое давление в интервале 4580-4627 м превысило 61,5 МПа, пластовые температуры при этом изменялись в пределах 162-148 °С. Величина коэффициента сверхгидростатичности довольно постоянна: 1,38 в скв. 1 и 1,39 в скв. 8. Получены притоки пластовых вод гидрокарбонатно-натриевого (ГКН) типа (по В.А. Сулину) с минерализацией 5,9-10,1 г/л. Для сравнения отметим, что в залегающих выше юрских горизонтах повсеместно распространены хлоркальциевые (ХК) рассолы с минерализацией 150-180 г/л. Все пробы отобраны глубинным способом при переливающих притоках с дебитами 4,1-7 м³/сут (скв. 1) и 52 (скв. 8). В водах отмечаются высокие концентрации гидрокарбонатов (1952-3050 мг/л) и повышенные (до 415 мг/л) содержания сульфатов на фоне резкого снижения содержания магния (12-96 мг/л) вплоть до полного его отсутствия в интервале 4640-4662 м. Из микроэлементов отмечаются повышенные концентрации двухвалентного железа (20,2 мг/л), бора (60-122,5 мг/л), причем если для вод зон распространения нормальных (близким к гидростатическим) пластовых давлений содержание таких микроэлементов, как йод, бром, бор, описывается неравенством Вr>В>I, то в зонах СГПД оно имеет вид В>I>Вr или В>Вr>I.

Значительны различия и в содержании редких щелочей. Так, отношение Rb/M (М - минерализация, мг/л) в юрских горизонтах составляет 0,02-0,03, а в триасовых 0,04-0,06; Cs/M - 0,002 и 0,02 соответственно, a Rb/Cs - 8,7 и 0,75.

На площади Западное Тенге СГПД установлены в скв. 1, где с глубины 4180 м получен переливающий (с дебитом около 600 м³/сут) приток пластовых вод ГКН типа с минерализацией 19,9 г/л. Скважина работала открытым стволом (аварийный выброс), и пластовое давление на глубине 4130 м составило 55 МПа, температура 175 °С, коэффициент сверхгидростатичности 1,33. В пластовых водах отмечаются повышенные содержания гидрокарбонатов (1213 мг/л), сульфатов. (497 мг/л), бора (113,6 мг/л) при отношении rNa/rCl= 1,1. Понижены концентрации брома (29 мг/л), аммония (12,4 мг/л), а также магния (26,6 мг/л). К сожалению, в водах не определялись редкие земли и по этим элементам их идентифицировать невозможно.

Общим для вод зон СГПД является их кислая реакция, поскольку величина рН составляет, как правило, 4,9-6,1. Однако во времени значение рН непостоянно. Кислая реакция характерна для случаев определения показателя сразу после отбора (влияние высокого содержания углекислого газа), а по истечении времени рН возрастает до 7,4 и 8 (скв. 8). Возможно, это связано с высоким щелочным резервом вследствие гидрокарбонатно-железо-натриевого состава вод.

Воды рассматриваемых площадей характеризуются близкими значениями коэффициентов макросостава (по В.А. Сулину). Так, отношение rNa/rCl составляет 1,1-2,3, коэффициент сульфатности (r-SO₄/rCl*100)-3,4-20, a rCa/rMg - 1,0-5,5. Интересно отметить, что близкие значения этих коэффициентов характеризуют гидрохимические аномалии зон АВПД в Днепровско-Донецкой впадине, которые составляют 1,49; 2,3 и 2 соответственно (скв. 500 Мачехская, интервал 5194-5247 м), где также были получены притоки маломинерализованных (2,5-12,3 г/л) вод ГКН типа и зафиксированы гидродинамическая (Ксг=1,88) и геотермическая (Т=132°С) аномалии [1].

Состав водорастворенного газа площадей Пионерской и Западное Тенге отличается по содержанию неуглеводородных газов. Так, углекислый газ составляет 36,4 и 72,3, азот 29,7 и 15,4, метан 14,4 и 10,4 % соответственно. Близкие значения получены по водорастворенным газам на Бектурлах (скв. 100), где концентрации СО₂ достигали 35, азота 41,6, а метана лишь 20,2 %; на Северо-Ракушечном месторождении (скв. 22) содержание углекислоты также высокое (26,3 %), причем здесь же были получены притоки маломинерализованных вод ГКН типа, а Ксг превысил 1,22 (скв. 22, интервал 3968-3985 м). Воды обеднены магнием (от 12 мг/л до полного отсутствия), а содержание двухвалентного железа достигает 336 мг/л. Причем отношение Fe/M во всех случаях довольно постоянно (0,003-0,008).

Несколько иная картина складывается на месторождении Оймаша. Здесь зоны СГПД отмечаются как в триасовых продуктивных горизонтах, так и в гранитном теле. Значения Ксг составляют 1,17- 1,27, пластовые температуры 135-145 °С, на фоне которых в скв. 20 фиксируется геотермическая аномалия (156 °С). Однако пластовые воды как триасовых отложений, так и гранитов по макрокомпонентному составу весьма близки к водам юрских горизонтов, характеризующимся нормальными пластовыми давлениями. В скв. 22 (интервал 3483-3506 м) после торпедирования получен приток минерализованных (97,6 г/л) вод ХК типа. При внешнем сходстве макрокомпонентного состава этих вод отмечаются и различия, причем довольно контрастные. Так, если в юрских водах rNa/rCl составляет 0,73-0,76, то здесь оно возрастает до 0,82, более высокое содержание и бора (80 мг/л), невысокое для данной минерализации содержание магния (936 мг/л), поскольку Mg/M (0,009) весьма близко к водам площадей Пионерской и Западное Тенге.

Из редкоземельных элементов отмечаются высокие концентрации лития, рубидия (8,5 мг/л) и цезия (6,2 мг/л) при невысоком содержании стронция (550 мг/л), a Rb/M, Cs/M и Rb/Cs составляют 0,087; 0,063 и 1,3 соответственно, что также близко к водам ГКН типа. В сточных водах триасовых залежей (скв. 9) определены близкие к юрским содержания йода и брома.

В гранитном теле чисто водонасыщенные интервалы не вскрыты и притоки пластовых вод получены вместе с нефтью в процессе разработки. Поскольку пластовые давления в залежах на 13,3 МПа превышают нормальное гидростатическое, можно говорить о наличии здесь зоны СГПД, к тому же и гидрохимический облик вод весьма специфичен. Наиболее представительный материал накоплен по скв. 12, которая вот уже пять лет работает фонтанным способом, несмотря на 60 %-ную обводненность продукции, что свидетельствует о высоком гидродинамическом потенциале подземного резервуара. Вплоть до сдачи скважины для восстановительных и профилактических ремонтных работ среднесуточная добыча нефти составляла 23-54 т/сут.

Минерализация вод гранитного тела несколько выше, чем в триасе (104-173 г/л), однако степень метаморфизации их ниже и величин rNa/rCl составляет 0,83-0,87 при ХК типе. Общим для этих вод являются невысокие концентрации магния (360-600 мг/л) и Mg/M (0,002-0,004), т. е. несколько ниже. Кроме того, заметно снижаются концентрации йода и брома (1 и 31 мг/л соответственно). Из редкоземельных элементов зафиксированы очень высокие концентрации лития, рубидия и цезия, соотношение которых составляет 100:6:7, что не находит объяснения с точки зрения процессов седиментационного выщелачивания. Это соотношение не коррелируется ни с минерализацией вод, ни с их температурой, а цезий и литий не контролируются равновесием системы вода - минерал. Отношения Rb/M, Cs/M и Rb/Cs равны 0,087; 0,11; 1,52, а по некоторым пробам 0,28; 0,24; 0,86 соответственно при содержании цезия до 36, а рубидия - 42,8 мг/л (С.А. Медведев, 1986 г.).

На рассмотренных примерах видно, что зонам СГПД Южного Мангышлака отвечают гидрохимические аномалии, выражающиеся в снижении минерализации пластовых вод на порядок и выше при специфическом их составе.

Специфика состава таких вод выражается как в макрокомпонентном, так и в микрокомпонентном составе. Помимо высоких значений коэффициентов метаморфизации (rNa/rCl=1,1-2,3) и ГКН типа, на фоне которых встречаются и ХК воды при rNa/rCl=0,82-0,87, для них характерны неравенство В>I>Вr, стабильные, несмотря на различия в минерализации, отношения Mg/M, Rb/M, Cs/M, Rb/Cs, повышенное содержание сульфатов и высокие концентрации бора и редких земель.

Генезис аномальных вод зон СГПД рассматривался в различных публикациях [1, 3, 4], однако единая точка зрения еще не выработана. Возможно, это воды зон глубокого метаморфизма и метагенеза, проводниками которых служат многочисленные разломы, осложняющие локальные структуры, о чем свидетельствуют высокие концентрации бора, лития, а в ряде проб ртути (до 0,19-0,31 мг/л), никеля (18 мкг/л) [1]. Отметим, что практически во всех случаях гидрохимические аномалии в разрезе доюрского комплекса Южного Мангышлака сопряжены не только с зонами СГПД, но и зонами нефтегазонакоплений (месторождения Оймаша, Северо-Ракушечное, Северное Карагие, Каменистое и другие, промышленные притоки УВ на площадях Жартах, Пионерской, Западное Тенге). Это позволит рассматривать гидрохимическую инверсию зон СГПД как важный нефтегазопоисковый критерий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глубинная гидрогеологическая аномалия в Днепровско-Донецкой впадине / В.В. Глушко, А.Е. Лукин, В.А. Кривошея и др.-ДАН УССР. Сер. Б,- 1988,-№ 6,-С. 10-14.

2. Колодий В.В. Сверхгидростатические пластовые давления и нефтегазоносность // Советская геология.- 1981.- № 6,- С. 21-30.

3. Ларичев В.В. Генезис опресненных вод триаса и палеозоя Южного Мангышлака // Советская геология.- 1987,- № 6.- С. 114-120.

4. Ларичев В.В. Формирование гидрохимических аномалий в доюрском комплексе Южного Мангышлака // Геология нефти и газа,- 1988.- № 8.- С. 44-47.

Abstract

Hydrochemical peculiarities of formation waters in zones of superhydrostatic reservoir pressures (SHRP) are considered in the South Mangyshlak examples. It is shown that the hydrochemical (both positive and negative) anomalies, characterized by fairly constant coefficients of Mg/M, Rb/M, Cs/M, and Rb/Cs and by high concentrations of boron, hydrocarbonates and, in the composition of water-dissolved gases, carbon dioxide, respond to SHRP zones.