Гидрогеологические и палеогидрогеологические показатели

Изучение закономерностей формирования и сохранности скоплений нефти и газа невозможно без детального изучения динамики и химизма пластовых и трещинных вод не только в современных геологических условиях, но и в палеогеологическом плане.

В.П.Батурин «…для того чтобы давать сейчас прогнозы нефте(газо)носности, мало знать палеогеографию бассейна, тектонику и свойства коллекторов, надо научиться также разгадывать движение подземных водных масс в геологическом прошлом» – т.е. создать историческую гидрогеологию [60, 83].

Находящиеся в породах воды по своему генезису могут быть:

- эндогенными – образовавшимися непосредственно в горных породах за счет химических реакций;

- экзогенными, попавшими в породы при их формировании в процессе седиментации (седиментационные воды) или с поверхности, в результате фильтрации (инфильтрационные воды).

Роль этих вод существенно различна!

Главное значение при первичной миграции УВ из нефтегазопроизводящих отложений в породы-коллекторы и формировании залежей имеют седиментационные воды; инфильтрационные воды – обусловливают переформирование залежей и часто их разрушение.

Природные процессы … протекают весьма сложно и неоднородно!

С течением времени одни процессы накладываются на другие, воды одного генезиса сменяются водами другого происхождения и т.д.

В природе происходит непрерывный водообмен, характер и интенсивность которого определяются режимом и направленностью тектонических движений в пределах седиментационных бассейнов (ОБ) и окружающих их областей сноса.

При погружении осадочные породы испытывают давление вышележащих пород, приводящее к уменьшению их объема и выжиманию седиментационных вод, которые мигрируют из плохопроницаемых пород (например, глин) в хорошо проницаемые (песчаники) и затем из области больших давлений перемещаются в зоны меньших давлений.

Указанный процесс Н.Б.Вассоевич (1970) назвал элизионным (греч сл. «элизио» - выжимаю). В результате элизионного процесса в недрах происходит движение огромных – огромнейших масс воды.

Процесс проникновения в горные породы поверхностных инфильтрационных вод называются инфильтрационным водообменном.

Стадии (циклы) литогенеза, нефтегазообразования, нефтегазонакопления … и формирования подземных вод генетически связаны друг с другом и обусловливаются одним общим процессом – режимом и направленностью тектонических движений [5,6, 62, 83].

Первая часть гидрогеологического цикла (А.А.Карцев, 1969) начинается погружением территории, трансгрессией моря и накоплением осадков и заканчивается воздыманием, регрессией и денудацией водоносных пород в какой-либо части региона.

В элизионный этап происходят формирование седиментационных вод и элизионнный водообмен.

При денудации водоносных комплексов происходит инфильтрация поверхностных вод, которая знаменует собой начало второго - инфильтрационного этапа гидрогеологического цикла, при котором начинается инфильтрационный водообмен и формируются инфильтрационные воды, постепенно или частично вытесняющие седиментационные воды.

Инфильтрационный этап продолжается в течении всего периода, при котором водоносные горизонты выходят на поверхность, и заканчивается в начале регионального погружения, когда эти водоносные горизонты перекрываются более молодыми отложениями.

В процессе геологического развития гидрогеологические циклы и составляющие его этапы могут неоднократно повторяться, причем в одних регионах по времени может преобладать один этап, в других – другой и т.д. В зависимости от того, какой этап гидрогеологического цикла испытывает в данный момент определенный водоносный комплекс, который относят или к элизионной … или инфильтрационной природной водонапорной системе.

I Напор вод создается за счет выжимания вод из уплотняющихся осадков вследствие геостатического давления.

II Напор вод происходит в результате превышения гидростатической нагрузки, создаваемой при фильтрации поверхностных вод в водоносные комплексы, над пластовым (геостатическим или геодинамическим) в более погруженных его частях.

При инфильтрации поверхностные воды выбирают наиболее легкие пути, перемещаясь по проницаемым участкам породы и обходя менее проницаемые, т.е. на инфильтрационном этапе содержащиеся в водоносных комплексах седиментационные воды полностью не вытесняются инфильтрационными водами и их значительный объем остается в породах.

Начальная (первичная) миграция УВ из нефтегазопродуцирующих толщ в коллекторы связана с элизионным этапом палеогидрогеологической истории.

Последующая миграция флюидов в природном резервуаре также в значительной мере контролируется палеогидродинамическими условиями.

В инфильтрационные этапы палеогидрогеологической истории, наступающие в фазы развития движений воздымания, развивается инфильтрационный водообмен, в связи с чем происходит разрушение или перераспределение ранее сформировавшихся скоплений нефти и газа.

В зависимости от режима тектонических движений одни бассейны осадконакопления в течение длительного геологического времени (веков, эпох) могут оставаться в условиях непрерывного развития элизионного гидрогеологического этапа, а другие – находиться в обстановке неоднократного чередования элизионного и инфильтрационного этапов.

Указанными особенностями палеогидрогеологической истории могут отличаться отдельные области и районы одного и того же бассейна седиментации.

Территории, где элизионный этап гидрогеологической истории был геологически сравнительно длительным, будут отличаться более благоприятными палеогидрогеологическими условиями для регионального нефтегазообразования и нефтегазонакопления по сравнению с территориями, испытавшими развитие преимущественно инфильтрационных этапов или частое чередование элизионного и инфильтрационного этапов.

Поэтому для прогнозирования распределения регионально нефтегазоносных территорий и зон нефтегазонакопления необходимо выяснение указанных особенностей палеогидрогеологической истории каждой исследуемой территории.

К основным гидрогеологическим показателям оценки региональной нефтегазоносности недр относятся [83]:

* условия распространения в разрезе и пространстве зон и областей затрудненного и интенсивного водообмена и гидрогеологически застойного режима;

* степень промытости инфильтрационными водами отложений отдельных структурных этажей в пространстве и в геологическом времени.

Гидрогеологическая закрытость каждого оцениваемого структурного этажа – важнейший фактор для положительной оценки перспектив нефтегазоносности недр.

Степень промытости отложений одного и того же структурного этажа в пределах одной и той же водонапорной системы – от области питания до области разгрузки – может быть весьма различной.

В комплексе гидрогеологических исследований имеет значение изучение:

* состава природного газа;

* упругости (давления насыщения) растворенного газа;

* количества растворенного газа в пластовых водах.

Основным показателем существования нефтяных и газовых залежей является наличие УВ-газов и в первую очередь ТУВ. Присутствие в УВ – газах СО₂, Н₂S и N свидетельствуют о происходящих процессах разрушения нефтяных и газовых залежей. Присутствие кислорода, являясь отрицательным показателем нефтегазоносности, указывает на поверхностный состав вод.

При оценке газоносности района основную роль играет величина упругости растворенных газов. При положительной оценке перспектив нефтегазоносности по упругости растворенных газов обычно исходят из превышения давления насыщения растворенных газов над гидростатическим давлением пластовых вод.

Только при этом условии, по законам фазового равновесия, может происходить выделение газа из воды в свободную фазу и формирование скоплений нефти и газа.

При установлении превышения упругости растворенного газа над статическим давлением подземных вод в определенных горизонтах и при наличии благоприятных структурных форм район исследований считается перспективным в газоносном отношении (Гатальский, 1986).