К оглавлению

Гидрогеология нефтегазоносных бассейнов

Карцев А.А., Вагин С.Б., Матусевич В.М. Гидрогеология нефтегазоносных бассейнов. М., Недра, 1986, тираж 2750, цена 85к.

Е.В. СТАДНИК (ВНИИгеоинформсистем), М.И. СУББОТА

Рецензируемая книга вызвала большой интерес не только у специалистов-гидрогеологов, занимающихся поисками и разведкой нефтяных и газовых месторождений, но и у геологов и гидрогеологов широкого профиля. Объясняется это следующими причинами. Гидрогеологические данные и керн, необходимые для изучения глубокозалегающих горизонтов, получают в скважинах, бурящихся в основном для поисков УВ. Информация о гидрохимии, гидродинамике и геотермии нижних этажей осадочного чехла необходима всем геологам, изучающим закономерности формирования любых полезных ископаемых.

Подземные воды становятся все более ценным ископаемым. В связи с развитием промышленности и агропромышленного комплекса, стремительным ростом городов потребность в воде увеличивается. В то же время публикации об условиях залегания подземных вод появляются очень редко и небольшими тиражами.

Данная книга предназначалась в основном для студентов геологических факультетов нефтегазовых институтов. Но по своему содержанию, широте и глубине рассмотрения поставленных в ней проблем она вышла далеко за пределы только учебного пособия. Можно с полным основанием утверждать, что книга представляет собой серьезное научное исследование и ценный справочник для геологов и гидрогеологов любой специализации.

В главе 1 рассматривается весьма спорный вопрос о соотношении между нефтегазоносными, гидрогеологическими бассейнами и геогидродинамическими (водонапорными) системами. В настоящее время применяют два почти равнозначных термина для названия крупных нефтегазоносных территорий: нефтегазоносный бассейн (НГБ), как это принято в данной книге, нефтегазоносная область (НГО) и провинция, объединяющая, как правило, несколько областей. Оспаривать преимущества того или иного термина довольно трудно, тем более что их определения близки между собой. Если учитывать исторический приоритет, то впервые И.М. Губкин (1932 г.) при описании географии нефтяных месторождений выделил нефтяные районы, области и провинции. Значительно позже И.О. Брод (1964 г.) обосновал преимущества термина НГБ. Однако при составлении карт нефтегазогеологического районирования границы НГБ и НГО обычно совпадают или оказываются близкими. Большинство нефтяников Советского Союза предпочитают пользоваться термином НГО. Это нашло отражение в справочнике «Нефтегазоносные провинции СССР» (1983 г.) и на «Карте нефтегазоносности СССР» (главный редактор В.В. Семенович), изданной в 1976 г. Нам представляется, что термин «бассейн» надо сохранить только для названия крупных скоплений подземных и наземных (поверхностных) вод. Поскольку основная масса их является в разной степени минерализованной, целесообразно, как это сделали авторы книги, именовать их водными растворами.

Существует несколько классификаций гидрогеологических бассейнов. Авторы рассматривают одну из них, выделяя бассейны пластовых, грунтовых, трещинных и жильно-трещинных вод. Установлено несколько гидродинамических систем, среди которых инфильтрационные и эксфильтрационные, в том числе элизионные - геостатические, геодинамические и термодегидратационные. Это значительный шаг в дальнейшем развитии науки о геогидродинамических системах.

Глава 2 посвящена формированию подземных водных растворов. Авторы считают, что в большинстве случаев генезисы растворителя и растворенных веществ совпадают. Выделяются следующие типы водных растворов: талассо- (седименто-), атмо- (метео-, гипер-), лито- (ката-), конденсате-, гипо- (метаморфо-, магмато- и мантийно-) и техногенные Палеогидрогеологический анализ многочисленных гидрогеологических НГБ привел авторов к выводу, что в прошлом преобладало накопление талассогенных водных растворов и чаще наблюдался элизионный водообмен. В то же время обнаружено широкое распространение, особенно в глубоких частях бассейнов, литогенных водных растворов с растворителем возрожденного (дегидратационного) происхождения. Эти выводы существенно изменяют широко распространенные в гидрогеологической литературе прежние представления.

Большой интерес вызывает раздел об особенностях взаимодействия твердых и жидких фаз на разных стадиях литогенеза. Однако не только он влияет на гидрогеологические процессы и на формирование водных растворов, но, в свою очередь, и гидрогеология обусловливает течение многих процессов литогенеза. Особенно важно отметить геохимическую активность воды при росте ее температуры и давления. Исключительно важное значение имеют гидрогеохимические факторы в изменении фильтрационно-емкостных свойств горных пород, от которых зависит нефтегазопродуктивность разреза. Этот раздел следовало бы дать подробнее.

Глава 3 отведена гидрогеологической зональности бассейнов. Различаются горизонтальная и вертикальная гидрогеохимическая зональность. Авторами предложена схема литолого-гидрогеологической зональности бассейнов, в разрезе которых выделяются в осадочном чехле акваторий зоны диа- и катагенеза, а на суше соответственно зона гипергенеза и подзоны прото-, мета- и апокатагенеза. Рассмотрено соотношение литолого-гидрогеологической и гидрогеохимической зональности НГБ.

Анализируются особенности гидрогеохимической зональности в гидрогеологических бассейнах, содержащих отложения солей в верхней части разреза. Своеобразный гидрохимический разрез наблюдается в ледовом типе литогенеза, где выделяют криозону и зону гидратообразования. Описывается ранее малоизученное явление уменьшения минерализации водных растворов сверху вниз от зоны диа- или ката- к зоне апокатагенеза. Большое значение в познании закономерностей формирования нефтегазовых месторождений имеет изучение геохимической зональности газообразования в осадочных породах. Этому вопросу в книге уделяется должное внимание. Отмечается, что максимальная газонасыщенность водорастворенного метана наблюдается в зонах диа- и катагенеза (прото- и мезокатагенеза), где идет максимальная генерация метана. Однако известны случаи, когда высокая метанонасыщенность отмечается в водах на очень больших глубинах в зоне апокатагенеза. Причины этого не объясняются.

Интерес вызывает табл. 6, в которой показано соотношение между литолого-гидрогеологической вертикальной зональностью (седименто- и диагенез, прото-, мезо-, апокатагенез) и типами геогидродинамики (элизионный, эксфильтрационный, термодегидратационный), наблюдаемыми при погружении и поднятии земной коры. Рассмотрены условия проявления сверхгидростатического пластового давления, в том числе в областях интенсивного современного прогибания.

В главе 4 описывается на современном научном уровне ОВ и микроэлементы в водах НГБ. Отмечается, что изучение водных ореолов рассеяния многих микроэлементов и водорастворенного ОВ имеет важнейшее значение при гидрогеохимической оценке нефтегазоносности не только локальных структур, но и интервалов разреза при раздельном прогнозировании на нефть, газ и газоконденсат.

В главе 5 рассматривается роль гидрогеологических условий в формировании и разрушении скоплений нефти и газа. Авторы показали, что первичная миграция нефтяных УВ вместе с водными растворами имеет вполне достаточные масштабы для образования в некоторых случаях промышленных скоплений. По их мнению, нет оснований считать водорастворенную форму миграции, особенно для нефтяных УВ, единственной или даже основной. Вопрос первичной миграции УВ изучен слабо, что не позволило более глубоко рассмотреть эту труднейшую проблему. Еще менее изученными являются процессы выделения нефти из раствора в свободную фазу и накопления ее в структурных и других ловушках. Специального изучения и моделирования их в лабораториях не проводилось. В противоположность указанным процессам, условиям консервации уделено достаточное внимание. Убедительно показано, что нефть и метановый газ в определенной обстановке могут длительное время сохраняться от бактериального окисления и других мночисленных агентов разрушения.

Кратко изложена теория формирования гидродинамических ловушек и экранированных залежей нефти и газа. Вопрос этот новый, гидродинамическим ловушкам стали уделять внимание сравнительно недавно. Поэтому в книге следовало бы подробно остановиться на этой проблеме.

В главе 6 рассмотрены водные растворы НГБ как полезные ископаемые. В народном хозяйстве могут использоваться термальные воды для обогрева городов и теплиц, минеральные воды и рассолы для добычи иода, брома, бора, лития, стронция, рубидия, цезия, магния и других элементов, минеральные воды для лечебных целей. В настоящее время термальные воды применяются для обогрева только в отдельных районах, в целом же им не уделяется должного внимания. Очень слабо используются минеральные воды для добычи полезных ископаемых. Совершенно недостаточно применяются минеральные лечебные воды на курортах страны. В этой же главе очень кратко описываются геохимия водных растворов и генезис ряда полезных ископаемых.

Глава 7 посвящена гидрогеологическим аспектам техногенеза (изменениям геологической среды в результате деятельности человека). Масштабы его в гидрогеологических бассейнах, особенно нефтегазоносных, весьма велики и непрерывно увеличиваются. Постепенно разрушается природное гидродинамическое равновесие и далеко не всегда с положительным результатом. В большом количестве закачиваются в недра жидкости для поддержания пластового давления в процессе эксплуатации УВ-месторождений. При этом захватывается зона осадочных пород до глубины 5-8 км и больше. Постепенно вся относительно рыхлая осадочная толща теряет свою чистоту. Особенно пагубно влияет закачка в недра химически, вредных, и тем более, радиоактивных отходов производства. Негативные последствия этого могут проявляться сотни лет. Даже глубокие недра, в настоящее время гидродинамически изолированные от поверхности, при неразумном вмешательстве в значительной мере могут оказаться загрязненными. Эту сторону влияния техногенных процессов (охрану недр) следовало бы серьезно усилить.

В главе 8 кратко изложены методы гидрогеологических исследований. Основы их методики обычно изучаются в специальном курсе «Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений». В этой же главе приводятся новейшие научные достижения, относящиеся к методике. Более подробно рассмотрены водорастворенные газы. Однако совершенно недостаточно описаны гидродинамические исследования глубокозалегающих водоносных горизонтов и их взаимодействие с верхними этажами разреза. Это наиболее слабо изученный вопрос гидрогеологии, и ему необходимо было уделить больше внимания. Подробно изложены палеогидрогеологические исследования. В целом этот раздел имеет ознакомительный характер, в нем не дается конкретная методика.

Палеогидродинамические карты рекомендуется составлять на основе анализа распределения мощностей осадков. Допускается, что градиенты напоров перпендикулярны к изолиниям мощностей и направлены от зон максимального прогибания к зонам минимальных мощностей, принимаемых за палеопьезоминимумы. При этом не учитываются возможные фациальные изменения осадков, наличие тектонических нарушений, особенности водоупоров. В результате карты палеогидродинамических напоров слабо отражают истинную картину гидродинамики прошедших эпох.

В главах 9-12 описывается гидрогеология отдельных НГБ преимущественно Советского Союза. Здесь следовало бы более строго придерживаться выбранной классификации (гл. 1) бассейнов, которая не всегда соблюдается. Например, в Западно-Сибирском гидрогеологическом мегабассейне выделяются три наложенных один на другой самостоятельных бассейна по возрасту отложений: кайнозойский мезозойский и палеозойский, в Южно-Каспийском - Азербайджанский, Западно-Туркменский и расположенный между ними участок акватории Каспия. Гидрогеологические особенности различных бассейнов описаны не по единому плану, и это затрудняет сравнение их характеристик. Гидрогеохимическое районирование бассейнов не всегда четко сопоставляется с их фактической нефтегазоносностью и перспективами открытия новых залежей.

Несмотря на отмеченные недостатки, книга в целом оценивается нами очень высоко. Она будет полезна не только для студентов геологических факультетов нефтегазовых вузов, но и для геологов и гидрогеологов любой специализации.