Формування вод нафтових і газових родовищ

У багатьох артезіанських басейнах, надра яких нафтогазоносні, спостерігається чітка вертикальна гідрохімічна зональність, яка визначається зростанням мiнералiзацiї підземної води із глибиною. У басейнах, які приурочені до древніх платформ, епігерцинських плит, спостерігається безупинне зростання мiнералiзацiї з глибиною – від прісної води до розсолу хлоридно - кальцієвого – натрієвого складу. У мiжгiрських басейнах гiдрохiмiчна зональність підземних вод буде мати більш складний характер. Однак, тенденція зростання мiнералiзацiї з глибиною буде зберігатись. Тільки в молодих кайнозойських прогинах, якщо у їх розрізі будуть відсутні соленосні товщі, ми інколи можемо спостерігати зворотну зональність – мiнералiзацiя води буде зменшуватись із глибиною. Цьому буде сприяти процес генерації слабо мінералізованих розчинів, які формуються під час ущільнення глибоко занурених глинистих товщ.

У нафтогазоносних басейнах платформенного типу криву зміни соленосності підземної води із глибиною приблизно можна уявити у вигляді 2-х частин. Верхня частина кривої – від початку до точки перегину вигнута догори, а нижня – опуклістю повернута догори. Перший тип кривої характеризує винос солей із породи. А другий тип – накопичення солей у воді і породі.

Із точки зору гідродинамічної зональності – верхня частина кривої до точки максимальної кривизни буде характеризувати зону інтенсивного водообміну. Середня частина кривої між точками максимальної зігнутості буде характеризувати зону утрудненого водообміну – у розрізі басейну ця зона буде відповідати інтервалу глибин залягання регіонального водоупору – це інтервали 250-800 до 1500 м. А нижче по розрізу басейна буде залягати зона дуже утрудненого водообміну.

Води першої зони – це iнфільтрацiйнi води, які формуються за рахунок просочування в породи атмосферних опадів i поверхневої води. За складом – це прісні, або слабо мінералізовані води. Температура їх невелика. Гази, які розчинені в них, мають атмосферне походження: 0₂, N₂, CO₂.

Геохімічна обстановка – окисна. РН – I-8,5 (кисле середовище – слабо лужне середовище). Води цієї зони мають підвищену здатність до розчинювання i окислювання. В умовах значної швидкості фільтрації i великих мас води їх хімічний склад формується за рахунок процесу вилуговування солей із вмiщаючих порід. В таких умовах відбувається руйнування сполук, що вміщують мікроелементи, і виніс їх на денну поверхню у вигляді джерел. Хімічний склад води буде залежати від складу  порід що їх уміщують:

Cl – вода збагачується ;

СаS0₄ – (гіпс) – вода збагачується СаSО₄.

Завдяки широкому поширенню у породах СаСО₃  – вода збагачується СаСО₃ (хоч СаСО₃ погано розчиняється у воді). У районах поширення магматичних, метаморфічних порід буде відбуватись розклад польових шпатів:

       В результаті формується у воді содовий компонент. При вилуговуванні карбонатних порід формуються сульфатно – натрієві води. На формування вод цієї зони впливають кліматичний, фізико-геологічний фактори.

Зона утрудненого водообміну. Розвинуті iнфільтрацiйнi води. Температура їх вже буде підвищена. Це буде впливати на розчинність сольового комплексу порід, що їх умiщують, збагаченості води – Br, B, I, Ra, As та іншими елементами. Умова буде окисно-вiдновлююча, pH – 5,5-8,5. Серед розчинених у воді газів домінує N₂, рідко О₂, Н₂S, СО₂, Н₂.

 

Режим зони мінливий окисне середовище (О₂), відновлювальне середовище (Н₂S). Iнфiльтрацiйні води розчинюють солі вмiщаючих порід в умовах підвищеної температури. Починаються процеси катіонного обміну  на  породи. Часто відбувається процес зміщування інфільтраційних і седиментаційних вод. У зонах поширення вуглеводневих і  – покладів відбувається процес відновлення. Зміна хімічного складу води може відбуватись за рахунок бiохiмiчних процесів – відновлення - іону покладами ВВ, які дають органічні речовини для відновлення. Наприклад:

Кліматичний фактор вже не буде впливати на формування хімічного складу води цієї зони. У цій зоні будуть зустрічатись поклади ВВ, які будуть оточені водами специфічного складу (НСО₃-Na типу), що утворюється під впливом покладу.

Зона дуже утрудненого водообміну. У межах цієї зони будуть розвинуті давньоiнфiльтрацiйнi води i седиментаційні води, іноді глибинні епiтермальнi води. Тип води хлоридно – кальцієвий i гідрокарбонатно – натрієвий. Геохімічна умова – вiдновлююча, рН 5,5-8,5.

Серед розчинених газів – N₂, H₂S, СO₂, СН₄, і його важкі гомологи. Присутні також Аr, Не (інертні гази), які утворюються за рахунок глибинних геохімічних процесів. Вплив кліматичного фактору нульовий. В умовах слабої рухомості підземних вод йде процес глибинного концентрування води (високі температури i тиски), а також метаморфiзацiя вод за схемою:  води на  породи. Процесу сприяють умови тривалого контакту вода-порода. При наявності у воді MgCl₂, буде відбуватися доломітизація порід, які вміщують карбонатний компонент – СаСО₃ (вапно) за схемою:

Внаслідок процесу доломітизації вона буде збагачуватись CaCl₂.

Поклади нафти і газу розміщуються у глибинних частинах артезіанських басейнів – зони утрудненого і дуже утрудненого водообміну, для яких будуть характерні води з підвищеною солоністю і найчастіше це будуть розсоли. Розсоли будуть поширені у глибинних частинах майже всіх артезіанських басейнів і вони є суттєвою частиною природного середовища, де розміщуються поклади ВВ. Потужність зони розповсюдження глибинних розсолів може досягати декількох кілометрів. А в басейнах, що вміщують соленосні товщі, розсоли можуть зустрічатися порівняно не на великій глибині. Їх особливості: підвищена мiнералiзацiя – 300-320 г/л, підвищена температура, домінує NaCl, а тип хлоридно - кальцієвий (за класифікацією В.І. Сулiна). Розсоли можуть поширюватись у нафтогазоносних басейнах, що не вміщують соленосні товщі. Як пояснити їх формування? Можливо припустити, що їх формування відбувається за рахунок вилуговування легкорозчинних солей. Але розрахунки показали, що в таких умовах ми можемо одержати води з максимальною мiнералiзацiєю до 20-22 г/л. Друга гіпотеза – глибинні розсоли – це води давніх реліктових басейнів палеозойського часу, які мали CaCl₂ в складі. Але планетарне розповсюдження розсолів відкидає таке припущення. У палеозої басейни з водою хлоридно – кальцієвого складу мали розвиток тільки в окремих зонах літосфери. Остання гіпотеза – глибинні розсоли нафтогазоносних басейнів – це седиментаційні води, які формували свій хімічний склад під впливом великих температур i тисків в умовах дуже малої рухливості води – їх називають таласогенними розсолами (це глибоко перетворені седиментаційні води). Спочатку вони мали мінералізацію води басейну біля 32-36 г/л (вода морських басейнів), а далі, під дією тектонічних процесів (прогинання) вони занурювались на велику глибину, де йшла їх глибинна метаморфізація і концентрування. Концентрування відбувалось під впливом 3-х факторів:

1) розчинення солей i їх накопичення;

2) підземного випаровування;

3) під дією фільтраційного ефекту, коли молекули  

       розчинених речовин у воді відстають від молекул води,   

       яка рухається через слабопроникні породи (глинисті

       алевроліти).

Питання для сомоперевірки

1 Назвіть основні чинники формування вод нафтогазоносних басейнів.

2 Які шляхи формування седиментаційних вод?

3 Назвіть природні процеси, які формують особливості хімічного складу підземних вод нафтогазоносних басейнів.

4 Розкажіть про процеси відновлення сульфатів підземних вод, природні умови, в яких відбувається цей процес.

5 Розкажіть про умови формування і поширення глибинних розсолів у межах нафтогазоносних басейнів.

 

Лекція 7

ПАЛЕОГІДРОГЕОЛОГІЯ