10. Поисковые гидрогеологические критерии нефтегазоносности. ?

Подземные воды играют важную роль в процессах формирова­ния промышленных залежей нефти и газа. Поэтому знание гид­рогеологических закономерностей, безусловно, позволяет более эффективно проводить работы по открытию, разведке и разра­ботке залежей нефти и газа.

Основные цели и задачи гидрогеологических исследований нефтегазоносных районов могут быть изложены в виде следую­щих теоретических положений, являющихся основой нефтегазо­вой гидрогеологии.

Формирование нефтяных и газовых залежей является одним из частных проявлений общего процесса формирования под­земных вод в общепланетарном аспекте. Анализ соотношения между всей массой подземных вод и массой нефти и газа не противоречит этому положению. Ничтожное количество угле­водородов по сравнению с колоссальным объемом подземных вод пластовых водонапорных систем свидетельствует о том, что в природе сравнительно редко складываются благоприятные условия для реализации имеющихся потенциальных возможно­стей образования промышленных скоплений углеводородов. При этом многое зависит от геолого-структурных, геохимических, а также литолого-фациальных условий формирования как водо-вмещающих комплексов, так и подземных вод.

Формирование нефтяных и газовых месторождений опреде­ляется общими закономерностями формирования подземных вод. Последние являются той обязательной средой, без участия которых в природе не образуется промышленных скоплений уг­леводородов, выделяющихся при определенных условиях из фо­новых подземных вод, заполняющих трещинно-поровое про­странство пород. Наличие в природе «сухих» залежей нефти и газа, как будто не связанных с подземными водами, может рассматриваться в качестве одного из возможных этапов их формирования. Предполагается, что в прошлом эти залежи ге­нетически были прямым или косвенным образом связаны с фо­новыми подземными водами.

Важнейшие особенности нефтяных и газовых залежей (фор­ма, размеры, положение в пространстве, давление, температура) и изменение их как в геологическом времени, так и в процессе эксплуатации (режим разработки залежей) обусловлены взаи­модействием этих залежей с подземными водами продуктивных горизонтов, а также горизонтов, гидравлически связанных с ними. Это следует всегда иметь в виду, пытаясь понять слож­нейшую модель природы нефтяных и газовых залежей, их наи-оолее важные параметры.

Обычно считают, что на форму, размеры и положение в про­странстве нефтяных и газовых залежей главное внимание ока­зывают тектонический и литологический факторы. Однако фо­новые подземные воды непосредственно влияют на перераспре­деление залежей путем миграции нефти и газа, высоту этажа газоносности, величину наклона контактов «вода — нефть» и «вода — газ», а также на интенсивность подземного окисления углеводородов.

Залежи углеводородов, возникнув на определенном этапе развития водонапорной системы, в свою очередь оказывают воз­действие на контактирующие с ними подземные воды, обога­щая их нафтеновыми и другими органическими кислотами, тя­желыми углеводородами, метаном и рядом специфических мик­рокомпонентов.

Разработка научно обоснованных методов поисков и раз­ведки залежей углеводородов, изучение их важнейших особен­ностей с целью рациональной эксплуатации, а также установ­ление условий их формирования требуют возможно более полного изучения процессов формирования подземных вод про­дуктивных горизонтов, а также горизонтов, прямо или косвенно связанных с ними на протяжении длительного геологического времени. Иными словами, необходимо возможно полнее изучать среду, в которой формируются залежи углеводородов и кото­рая лредопределяет их основные параметры.

Гидрогеологические закономерности нефтегазоносных райо­нов могут быть наиболее полно установлены при изучении всей водонапорной системы, включающей области питания, стока и разгрузки.

Перечисленные теоретические положения, лежащие в основе методики гидрогеологических исследований нефтегазоносных районов, предусматривают всестороннее изучение водонапорной системы.

На данном уровне развития наших знаний и техники глубо­кого бурения на нефть и газ можно считать, что наиболее важ­ными гидрогеологическими параметрами являются: а) напоры подземных вод (закономерность распределения, направление и скорость движения подземных вод); б) гидрохимические пока­затели (растворенные ионно-солевые комплексы, их взаимо­связь со скоплениями углеводородов, с литолого-фациальными особенностями водовмещающих пород и гидродинамикой); в) газовый состав и газонасыщение подземных вод; г) темпе­ратурные условия.

Получить достоверные фактические данные по перечислен­ным параметрам — первостепенная задача гидрогеологов в об­ласти методики изучения нефтегазоносных районов. Не менее важны интерпретация установленных фактов и внедрение ре­зультатов исследования в практику работ разведочных органи­заций для наиболее эффективного их использования.

ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ.

Этот вопрос сравнительно сложен и требует тщательного ана­лиза всего гидрогеологического материала. Однако любому ис­следователю и производственнику вполне доступны такого рода анализ и интерпретация результатов гидрогеологических иссле­дований. Кратко об истории этого вопроса.

По мере накапливания фактических данных по гидрогеоло­гии нефтегазоносных районов уже давно предпринимались мно­гочисленные попытки использовать эти результаты для оценки перспектив нефтегазоносности. Весьма важная проблема пред­сказания наличия или отсутствия в недрах залежей углеводо­родов по особенностям подземных вод временами казалась близкой к разрешению. Однако получение новых фактов непре­станно отодвигало ее однозначное решение.

Детальное изучение водонапорной системы, как было пока­зано выше, позволяет решить множество важных вопросов, представляющих научный и практический интерес. Однако по своей масштабности в первую очередь к ним относится оценка перспектив нефтегазоносности.

В проблеме оценки перспектив нефтегазоносности по гидро­геологическим критериям можно выделить ряд вопросов, соот­ветствующих этапам ее развития в поступательном порядке. Так, на первом этапе оценка перспектив нефтегазоносности проводилась по гидрохимическим критериям. В дальнейшем основную роль стала играть газонасыщенность подземных вод. Наконец, в последние годы наряду с перечисленными факто­рами установлена необходимость комплексного учета влияния различных параметров водонапорной системы на динамику формирования залежей углеводородов. Кроме того, очень ши­рокое развитие в течение двух последних десятилетий получили также методы оценки перспектив нефтегазоносности по содер­жанию в подземных водах органического вещества. Одно время казалось, что именно здесь ключ к решению этой важнейшей задачи нефтегазовой гидрогеологии.

Нужно полагать, что в формировании запасов; вод нефтяных место­рождений принимают участие воды разнообразного происхождения.

В зависимости от геологического строения месторождения и его геологической истории водные ресурсы его формируются главным образом или за счет погребенных вод седиментации или за счет аккумуляции в нем поверхностных вод.

Известное участие в бразовании вод нефтяных месторождений, несомненно, принимает и вода организмов, выделяющаяся при разло­жении органических остатков. Все эти воды разнообразного происхождения имеют и разнообразный химический состав. Так, состав вод седиментации находится в тесной зависимости от состава вод бассейна седиментации.

Имеющийся материал позволяет дать известную схему процессов, унифицирующих состав вод нефтяных месторождений.

Установление основных типов природных вод как земной поверх­ности, так и земных недр, и выяснение условий их образования и залегания в недрах позволяют нам подойти к рассмотрению условий образования и классификации вод нефтяных месторожде­ний.

По существу эта задача в общем плане нами уже решена. Необ­ходима только некоторая систематизация и детализация материалов. Воды нефтяных месторождений ассоциированы с нефтью. Место пребывания их в природе определяется местонахождением нефти. Промышленные скопления нефти привязаны к закрытым геологи­ческим структурам, недра которых изолированы от дневной поверх­ности. Этим определяется природная обстановка нахождения нефти и вод нефтяных месторождений и придает водам нефтяных месторожде­ний их специфический облик.

Чем более раскрыта структура, содержащая нефть, чем сильнее проявляется воздействие земной поверхности на недра нефтяного ме­сторождения, тем беднее месторождение нефтью, тем обычно тяжелее, смолистее становится нефть.

То же происходит и с водами. Чем более изолированы воды от днев­ной поверхности, тем более приближаются они по составу к предель­ным типам глубинного концентрирования вод. Чем большую связь имеют воды нефтеносных недр с земной поверхностью, тем дальше идет процесс опреснения вод, тем ближе их состав к составу вод земной по­верхности.

Глубинная обстановка хлоркальциевого типа вод, континенталь­ная обстановка гидрокарбонатнонатриевого типа вод — основные об­становки существования вод нефтяных месторождений.

Морская обстановка хлормагниевого типа и континентальная об­становка сульфатнонатриевого типа — частные обстановки нахожде­ния вод нефтяных месторождений: верхние участки нефтяного место­рождения, в зависимости от степени раскрытости разреза, охватыва­ются континентальной обстановкой сульфатнонатриевого типа и мор­ской — хлормагниевого типа. Здесь, в зависимости от местных гео­лого-географических условий, могут быть представлены любые группы вод. В условиях средних широт — это обычные гидрокар­бонатные кальциевые воды сульфатнонатриевого типа.

По мере углубления в недра идет преобразование вод от гидрокар­бонатной группы через сульфатные и хлоридные. Сульфатнонатриевый тип вод в условиях раскрытости структур сохраняется. Обычно в верх­них участках зоны затрудненного водообмена имеет место пе­реход сульфатнонатриевого типа в хлормагниевый тип в условиях резкой засоленности разреза месторождений (например, Бугуруслан). Воды нефтяных месторождений в зоне затрудненного водообмена и даже в нижних участках зоны свободного водообмена испытывают процессы десульфирования. В условиях малой сульфатности разреза сульфатнонатриевый тип вод переходите гидрокарбонатнонатриевый. По мере углубления в недра гидрокарбонатная группа вод суль­фатнонатриевого типа преобразуется в хлоридную группу.

На больших глубинах гидрокарбонатнонатриевый тип вод лерестает существовать. Появляется хлормагниевый тип вод, как промежуточная ступень преобразования вод в конечный глубинный хлоркалыщевый тип; или же гидрокарбонатнонатриевый тип непос­редственно переходит в тип хлоркальциевый.

Вот основные условия образования вод нефтяных месторождений.

Солевой состав вод, как показатель нефте­носности. Рассмотрение условий образования природных вод и, в частности вод нефтяных месторождений, позволило установить ос­новные генетические типы этих вод.

В частности, нами было показано, что гидрокарбонатнонатриевый и хлоркальциевый типы вод особенно распространены в недрах нефтя­ных месторождений. Следовательно, наличие в недрах этих типов вод могло бы служить в качестве благоприятного показателя возможной нефтеносности недр.

Высокая минерализация вод, принадлежность их к резко выражен­ной хлоридной группе, значительное содержание хлоридов щелочных земель, незначительное содержание или полное отсутствие сульфатов в водах, наряду с содержанием в них иода, нафтеновых кислот, брома, бора, делают подобный состав вод благоприятным показателем нефте­носности в случае нахождения его в недрах.

Наличие в недрах хлоркальциевых вод высокой минерализации, но с значительно выраженной сульфатностью и не содержащих иода или нафтеновых кислот, характеризует лишь высокую закрытость недр. Сама по себе закрытость недр является, конечно, необходимым условием формирования нефтяных месторождений. Но наличие в нед­рах нефти в промышленных количествах должно, кроме того, опреде­ляться возможностью нефтеобразования в данных геологических усло­виях и присутствием в разрезе пород, характеризующихся хорошими коллекторскими свойствами.

Констатация минерачьных источников хлоркальциевого типа долж­на всегда привлекать к себе внимание геологов-нефтяников. Но само собой разумеется, наличие подобных источников далеко не всегда го­ворит о безоговорочной промышленной нефтеносности недр. Особенно подозрительны случаи нахождения вод хлоркальциевого типа, но весьма слабой минерализации.ставящей эти воды в один ряд с пресными водами. В большинстве случаев подобный состав вод определяется ис­ключительно погрешностями анализа.

Среди выявленных гидрогеохимических критериев газонеф­теносности следует выделить два наиболее общих, представ­ляющих значительный практический интерес. Прежде всего ус­тановлено, что состав растворенного газа для нефтегазоносных областей преимущественно углеводородный. Вторым является вывод о том, что для регионов, характеризующихся весьма ма­лыми промышленными запасами или их отсутствием, состав растворенных газов пластовых вод преимущественно азотный или азотно-кислый.