К оглавлению

Палеогидрогеологические исследования при поисках нефти и газа

М.И. СУББОТА (ВНИГНИ), Е.В. СТАДНИК (ВНИИЯГГ)

Недавно опубликованная Я.А. Ходжакулиевым и Л.А. Абуковой книга (Ходжакулиев Я.А., Абукова Л.А. Палеогидрогеологические исследования при поисках нефти и газа. М„ Недра, 1985, 1300 экз., 85 к.) по палеогидрогеологии привлекла внимание геологов-нефтяников. Весь ее тираж (1300 экз.) моментально разошелся. Такой успех объясняется не только актуальностью темы, но и содержанием книги. В ней палеогидрогеология впервые рассматривается в теоретическом и методическом планах, а также дается подробное описание практических результатов ее применения.

Нефтегазопоисковая палеогидрогеология как наука появилась более 20 лет назад. На первой научной конференции по палеогидрогеологии, прошедшей под руководством Я.А. Хеджакулиева в 1966 г. в г. Ашхабаде, один из ее организаторов А.М. Овчинников в своем докладе отметил, что она является исторической, так как впервые оформила содержание новой отрасли науки - палеогидрогеологии. В решениях конференции было записано о необходимости подготовить методическое руководство по палеогидрогеологическим методам исследований месторождений нефти и газа.

В рецензируемой книге методическим вопросам уделено много внимания. Можно убедиться на приводимом материале в практической эффективности подобных работ, в необходимости проведения палеогидрогеологических исследований во всех нефтегазоносных областях.

Она состоит из четырех глав: 1) теоретические основы, 2) задачи и методика комплексных палеогидрогеологических исследований, 3) результаты исследований в Каракумском бассейне, 4) количественная оценка палеогидрогеологических условий нефтегазообразования и перспективы газонефтеносности.

В гл. 1 отмечается, что в гидрогеологической истории любой территории принято выделять гидрогеологические циклы и этапы. Это проводится на основе анализа литолого-стратиграфической характеристики и изменения тектонико-структурных элементов территории и сведений о палеогеографических условиях. В каждом цикле выделяются седиментационный (а в следующем цикле - элизионный) и инфильтрационный этапы. Инфильтрационный этап начинается с регрессии моря. В зависимости от площади и глубины гидрогеологического бассейна инфильтрующиеся по пористому пласту воды проникают на разное расстояние от областей питания и сменяют седиментационные и элизионные воды. Надо было бы отметить, что полная смена вод одного генезиса водами другого на всей площади гидрогеологического бассейна практически невозможна по разным причинам. И главная из них - литологическая невыдержанность пористых и водоупорных пластов на больших расстояниях и тектонические нарушения, разрывающие и сдвигающие (разобщающие) пласты-коллекторы.

Именно разобщенность по площади водоносных горизонтов приводит к тому, что на разных участках одного гидрогеологического бассейна могут действовать одновременно различные гидродинамические режимы, а именно - элизионный, инфильтрационный и стабильный (длительное время застойный).

Реконструировать палеодинамику и палеогидрохимию бассейна очень трудно. Помимо учета всех гидрогеологических факторов необходимо знать границы и площадь гидрогеологического бассейна, расположение областей его внешнего питания и особенно разгрузки.

В гл. 2 описана методика комплексных палеогидрогеологических исследований. Высоко оценивая изложенный материал в целом, сделаем ряд замечаний. При описании условий нахождения воды в литосфере и взаимосвязи свободной и связанной ее форм в осадочных породах не затронут вопрос о месте поровых растворов (с. 8-10). Поровые (горные) растворы авторы почему-то рассмотрели отдельно, в другом разделе (с. 35-36). Определение поровым растворам дано недостаточно четкое: «горными растворами мы называем связанные воды водоупорных и проницаемых пород, а также защемленные свободные воды, которые сингенетичны содержащим их породам...». Известно, что связанные воды не обладают способностью растворять какие-либо вещества. В то же время одна из важнейших характеристик поровых растворов заключается в высокой агрессивной способности растворять не только различные соли, но и кварц, газы, жидкие УВ. Необходимо было объяснить это кажущееся противоречие.

Авторы правы в выводах о том, что палеогидрогеологические исследования только тогда могут дать практический эффект, если будут проводиться комплексно. В их обязательный состав входят: 1) периодизация гидрогеологической истории развития бассейна с выделением циклов и этапов водообмена, 2) количественная оценка масштабов элизионного и инфильтрационного водообменов, 3) изучение поровых растворов, 4) реконструкция палеотемпературных условий, 5) восстановление палеогидрохимических условий бассейна для каждого цикла водообмена, 6) изучение состава и количества водорастворимых газов на каждом гидрогеологическом этапе, 7) восстановление палеогидродинамических условий в течение всей истории бассейна с районированием гидродинамических режимов различных участков, 8) выявление количественных показателей условий нефтегазонакопления.

В современной палеогидрогеологии основным приемом для реконструкции является количественная оценка масштабов элизионного и инфильтрационного водообменов. Этому вопросу в книге уделяется особое внимание. Авторы правильно замечают, что масштабы элизионного водообмена зависят от мощности глинистых отложений и перекрывающих их толщ, под влиянием которых происходит процесс уплотнения. На основании этого делается вывод, что максимальные значения элизионного водообмена обычно приурочены к участкам максимальных прогибаний (с 13). С последним согласиться полностью нельзя. Максимальный водообмен и промытость наблюдаются в пластах-коллекторах на транзитных путях к областям разгрузки пластовых вод. На участках отсутствия условий для разгрузки вод надолго сохраняются застойные гидродинамические условия и растут АВПД даже при относительно небольших глубинах (2- 3 км) погружения пластов.

Очень ценным является раздел, посвященный методике восстановления палеогазонасыщенности подземных вод. Для реконструкции газонасыщенности в основу положены палеотемпературы, сильно влияющие на растворимость газов в воде, а также давление и минерализация пластовых вод. Большое значение придается литолого-фациальным и другим условиям во время накопления ОВ, из которого формируются углеводородные газы. Для количественной оценки влияния различных факторов на газонасыщенность принят метод множественной регрессии. Желательно было бы более детально описать эту методику в расчете на инженеров, не полностью владеющих методами машинной обработки данных. Из текста неясно, как рассчитать фоновую и максимальную концентрации растворенных газов в разные периоды гидрогеологических циклов и как определить время высвобождения главных масс растворенных газов в свободное состояние. Неясно также, как устанавливались древние очаги разгрузки подземных вод. Это исключительно сложный и спорный вопрос даже для решения на современном этапе гидрогеологического развития большинства крупных нефтегазоносных бассейнов, когда многие параметры хорошо изучены. В тексте превалирует назидательный тон изложения: указывается, что нужно сделать, но не всегда достаточно разъясняется, как это делается.

В гл. 3 дан пример реализации методики палеогидрогеологических исследований на опыте Каракумского гидрогеологического бассейна. После необходимых сведений о геологическом строении, нефтегазоносности и современной гидрогеологии рассматривается периодизация гидрогеологической истории. На схеме гидрогеологических циклов (рис. 14) допущена ошибка в обозначении элизионных и инфильтрационных этапов водообмена. Очень интересный материал дан при количественной оценке элизионного водообмена. Подсчитано число полных элизионных водообменов за всю историю в юрских и меловых водоносных комплексах. Следует отметить, что при расчете авторы за исходные данные приняли для всех водоносных комплексов песчанистость пород для Каракумского сегмента бассейна, равную 80 %, для Амударьинского и Мургабского сегментов - 90 %. В результате подсчетов получено, что юрский водоносный комплекс Амударьинского сегмента на первом (юрском) элизионном этапе имел 0,12 полных водообменов, на меловом этапе 0,06 и на палеогеновом 0,63 полного водообмена. Для Каракумского сегмента на первом (юрском) этапе произошло 0,28 полных водообменов, на втором - 0,27 и на третьем - 0,13 водообменов. Эти исключительно низкие элизионные водообмены объясняются тем, что объем песчаных плохо сжимаемых пород значительно превышает объем глинистых пород, дающих основную массу элизионных вод. Почти такая же закономерность фиксируется в меловых водоносных комплексах всех сегментов Каракумского бассейна.

Очень низкое число полных элизионных водообменов свидетельствует о том, что в юрских и меловых водоносных комплексах сохранились основные массы седиментогенных и первичных элизионных вод и вместе с ними УВ. Следует напомнить, что отток элизионных вод при уплотнении пород идет вверх по пластам не сплошным потоком, а по отдельным «подземным руслам», имеющим протяженные (сотни километров) хорошо проницаемые коллекторы. Причем, как показывают фактические наблюдения, разгрузка чаще всего происходит не на выходах пласта на поверхность, а по зонам тектонических нарушений в вышерасположенные коллекторские горизонты или в приповерхностные молодые отложения.

В книге отмечается, что в Каракумском бассейне инфильтрационные этапы водообмена были сравнительно непродолжительными. Они свидетельствуют о незначительных масштабах этого водообмена и второстепенной роли в прошедших циклах водообмена в целом. Из-за недостаточного объема фактических данных составлена только одна палёогидродинамическая схема для неоком-аптского водоносного комплекса на инфильтрационном этапе палеогенового цикла. На этой карте основные источники инфильтрации показаны в горных сооружениях на месте современных Гиссарского, Зеравшанского и Туркестанского хребтов. Поток пластовых вод прослеживается на северо-запад до Центрально-Каракумского свода. Из текста и карты (рис. 32) можно понять, что гидродинамический напор инфильтрационных вод отмечался на всей территории Каракумского бассейна, однако элизионные воды успели смениться инфильтрационными на очень ограниченной территории вблизи зон инфильтрации. Это надо было показать на представленной карте (рис. 32).

На палеогидродинамических картах элизионных этапов всех мезозойских водоносных комплексов сохраняются постоянными главные области создания напоров и палеопьезоминимумы, принимаемые за области разгрузки. Было бы интересно сравнить представленные карты за прошедшие геологические эпохи с картой современной гидродинамики, построенной тем же методом.

Заслуживает внимания палеогидрохимические карты Каракумского бассейна, а также методика их составления и интерпретации. Интересны палеогеотермические карты и их использование для реконструкции гидрохимических условий и определения газонасыщенности пластовых вод на разных стадиях истории бассейна.

Карты палеогазонасыщенности подземных вод представляют особый интерес. Они впервые составляются с такой подробностью. Рассмотрены участки, характеризующиеся максимальной упругостью растворенного газа, где он мог выделиться в свободную фазу и образовать залежи. Карты были бы еще более значимы, если бы авторы в полной мере использовали данные о распределении РОВ и процессов генерации метана и других газообразных УВ на различных фазах нефте- и газообразования.

В гл. 4 освещены методические приемы и результаты количественной оценки палеогидрогеологических условий нефтегазообразования и нефтегазонакопления и перспективы газонефтеносности. Данные палеогидрогеологических реконструкций были подвергнуты математической обработке по программе «Исследователь». В результате машинной обработки материала построены схематические карты перспектив газонефтеносности юрского, неоком-аптского и альб-сеноманского водоносных комплексов. Эти карты существенно уточняют гидрогеологические карты перспектив, составленные на основании только современных показателей нефтегазоносности. Выделены зоны четырех категорий перспектив и бесперспективные территории. Авторы обращают внимание на тот факт, что наиболее погруженные зоны генерации УВ являются главными поставщиками нефти и газа, которые накапливаются в залежах по пути оттока флюидов не только из максимально отжимаемых зон к областям разгрузки по склонам бассейна, но и в самых глубоких зонах погружения в благоприятных структурных условиях.

В результате сделан вывод о том, что наиболее полное освещение условий формирования и сохранения залежей УВ возможно лишь при комплексном учете всех звеньев палеогидрогеологического анализа, а не какого-либо одного его вида. Опыт работы в Каракумском бассейне, выполненный авторами, наглядно доказывает этот вывод.

Книга в целом представляет собой крупное научное обобщение накопленных данных по палеогидрогеологии и ее применению для повышения эффективности геологоразведочных работ. Она встречена с большим интересом в среде геологов-нефтяников, гидрогеологов и геохимиков. Особенно ценна ее практическая направленность на дальнейшее развитие нефтяной и газовой промышленности. По образному выражению А.М. Овчинникова, если гидрогеологию сравнить с математикой, то палеогидрогеология подобна высшей математике. И хотя сделаны еще только первые шаги, вышедшая книга представляет собой крупное достижение в развитии этой науки. Можно рекомендовать переиздание книги после отдельных отмеченных доработок и расширения ее объема.