РОЛЬ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ НЕФТЕГАЗОПОИСКОВЫХ РАБОТАХ В ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

А. А. Карцев

«Развитие учения академика И.М.Губкина в нефтяной геологии Сибири». Новосибирск: Наука, СО АН СССР, 1982, с.83-89.

Гидрогеологические исследования получили довольно широкое распространение в практике поисковых работ на нефть и газ в большинстве районов СССР. Как показывает опыт, использование гидрогеологических исследований весьма способствует успеху в открытии нефтяных и газовых месторождений и целых нефтегазоносных зон. Нефтегазопоисковая гидрогеология выделилась в особую отрасль на стыке гидрогеологии, с одной стороны, и геологии нефти и газа, с другой.

За последние годы ряд рекомендаций по направлениям нефтегазопоисковых работ на основе гидрогеологических исследований был реализован в виде открытия новых нефтегазоносных зон, нефтяных и газовых месторождений, отдельных залежей нефти и газа. Так, газоносная зона в отложениях палеозоя по западному, северо-западному и северному обрамлению Прикаспийской впадины (включающая Оренбургское и Астраханское газовые месторождения) была рекомендована в свое время как перспективная на основе гидрогеологических исследований, в частности по определению предельного насыщения вод метановыми газами.

По данным бурения одной поисковой скважины, вскрывшей водоносную часть пласта, даются рекомендации на основе выявления водных ореолов рассеяния отдельных залежей. Такие рекомендации подтвердились открытием некоторых месторождений и залежей нефти и газа, например, в пределах юго-востока Русской плиты, Западно-Сибирской плиты и в других регионах.

Немаловажное экономическое значение имеют и отрицательные заключения на основе гидрогеологических нефтегазопоисковых исследований, способствующие прекращению работ в бесперспективных районах (в Московской синеклизе, районах Западной Сибири и на отдельных локальных площадях, например, на юго-востоке Русской плиты).

В будущем особенно перспективно использование локальных нефтегазопоисковых гидрогеологических показателей, с которыми связано обнаружение залежей нефти и газа также в ловушках неструктурного типа, в так называемых геогидродинамических ловушках, в обнаружении которых за гидрогеологическими исследованиями вообще решающее слово.

Арсенал локальных гидрогеологических нефтегазопоисковых исследований, опирающихся на изучение водных ореолов рассеяния залежей, в последние годы существенно обогатился, главным образом, за счет привлечения нефтяных углеводородов и микроэлементов. Большие успехи в использовании этих новых показателей достигнуты в Западной и Восточной Сибири (А. Э. Конторович, В. М. Матусевич).

В настоящее время ставится вопрос о необходимости определения рационального комплекса нефтегазопоисковых гидрогеологических исследований, общего для всех условий (стандартного минимума), а также нескольких дополнительных для наиболее типичных вариаций геолого-гидрогеологических обстановок (или некоторых крупных и важных регионов, как Западная Сибирь, Восточная Сибирь и т. п.). Попытки подобного рода сделаны в работах М. И. Субботы с соавторами и Е. В. Стадника. Однако предлагаемый М. И. Субботой [4] универсальный комплекс требует существенного уточнения. В системе нефтегазопоисковых гидрогеологических показателей должна быть предусмотрена целесообразность и особенность их использования не только вообще, но также и на отдельных этапах поисковых работ. В связи с этим рациональные комплексы нефтегазопоисковых гидрогеологических исследований необходимо модифицировать для различных стадий поисково-разведочных работ.

По вопросу о видах гидрогеологических  исследований на различных этапах нефтегазопоисковых работ в части гидрогеохимических исследований некоторые обобщения были сделаны сотрудниками ВНИИЯГГа [5]. Предложенная ими схема может быть дополнена включением других: видов гидрогеологических исследований (т. е. не гидрогеохимических). Следуя предложенной  схеме, выделяются: 1) региональные  нефтегазопоисковые гидрогеологические исследования, 2) прогнозно-рекогносцировочные  гидрогеологические  исследования, 3) поисково-оценочные исследования; кроме того, всем этапам сопутствуют тематические и опытно-методические гидрогеологические исследования.

Для каждого этапа — вида нефтегазопоисковых гидрогеологических исследований — комплекс используемых показателей будет несколько отличаться. Так, например, показатели, смысл которых связан с локальными ореолами рассеяния залежей нефти и газа, должны иметь основное значение для стадии поисково-оценочных гидрогеологических исследований.

При поисках нефти и газа в пределах Восточной Сибири имеются большие перспективы использования гидрогеологических исследований. Проведенные в этом регионе пока в очень ограниченном объеме исследования показали, что гидрогеология может дать там достаточно надежные нефтегазопоисковые критерии. По мнению А. С. Анциферова, гидрогеологическим исследованиям в Восточной Сибири необходимо уделять самое серьезное внимание и шире использовать их как для выявления и конкретизации наиболее перспективных участков, так и для уточнения точек заложения скважин при разведке уже выявленных залежей, особенно при разведке литологически экранированных [2], Из числа проводившихся в последние годы в пределах Восточной Сибири нефтегазопоисковых гидрогеологических исследований в первую очередь нужно отметить работы ВНИГРИ (Л. А. Грубов), СНИИГГИМСа [1], ВостСибНИИГГИМСа [2 и др.], Севморгео.

Учитывая имеющийся опыт и общие соображения, необходимо обратить внимание на своеобразные условия Восточной Сибири, заставляющие по-новому подходить к использованию там некоторых известных гидрогеологических нефтегазопоисковых показателей, разрабатывать новые критерии, а также модифицировать методику проведения исследований. К числу таких условий относятся:

а) практически повсеместное развитие и во многих местах чрезвычайно большая мощность геокриозоны, что ведет к необходимости использовать особую отрасль гидрогеологии -криогидрогеологию;

б) мощное развитие во многих районах сверхкрепких рассолов, аномально обогащенных некоторыми микроэлементами;

в) развитие на обширных пространствах явлений траппового магматизма, создающее совершенно особые условия разгрузки водоносных горизонтов.

Уже сейчас можно конкретно говорить об отдельных модификациях нефтегазопоисковых гидрогеологических показателей и отчасти методики исследований в связи со специфичными условиями в Восточной Сибири. В общем почти все наиболее важные и известные нефтегазопоисковые гидрогеологические показатели можно использовать в ее пределах с некоторыми коррективами. Так, с условиями, характеризующими наличие геокриозоны и вообще низких температур, связаны некоторые особенности поведения ряда компонентов в водных растворах, содержание которых используется (прямо или косвенно) в качестве показателей нефтеносности и газоносности. К числу таких компонентов относятся углеводороды (гомологи метана) и сульфаты.

На поведение в водных растворах геокриозоны метана и гомологов метана было обращено внимание  В. П. Якуцени и другими, а не значение соответствующего вопроса, касающегося сульфатов, было указано  А. А. Карцевым и В. П. Шугриным еще около 25 лет тому назад.

Связанные с низкими температурами явления гидратообразования могут непосредственно влиять на интерпретацию в первую очередь следующих нефтегазопоисковых газогидрогеохимических показателей:

а) общую и относительную газонасыщенность подземных вод;

б) соотношение между метаном и его гомологами в водорастворенных газах;

в) газоводяные ореолы рассеяния газовых и нефтяных залежей.

Так,  например, в результате расхода водорастворенных углеводородов на гидратообразование общая  (а следовательно и относительная) газонасыщенность подземных вод понижается, и поэтому даже сравнительно низкая газонасыщенность не может рассматриваться как отрицательный показатель.

Эти теоретико-методические положения необходимо обосновать фактическими материалами. Но уже сейчас можно сказать, что, например, в пределах Хапчагайского мегавала (где мощность геокриозоны максимальна) даже в самых верхних газоносных горизонтах наблюдаемые температуры таковы, что никакого сдвига в соотношениях отдельных газообразных углеводородов не отмечается. По-видимому, учет охарактеризованных явлений «вымерзания» и гидратирования низкомолекулярных углеводородов важен в первую очередь при геохимических съемках, проводимых выше нефтегазоносных горизонтов в приповерхностных зонах (в надмерзлотной зоне, внутри мерзлой толщи).

Далее следует остановиться на влиянии подземных рассолов, обогащенных микроэлементами. Такие рассолы, как известно, широко развиты в нижнепалеозойских отложениях Сибирской платформы, что создает высокий фон концентраций ряда микроэлементов, используемых в качестве нефтегазопоисковых показателей.

Наибольший интерес в качестве нефтегазопоисковых показателей представляют (что следует подчеркнуть!) те микроэлементы, которые образуют ореолы рассеяния нефтяных залежей. К числу таких относятся в первую очередь, как показано В. М. Матусевичем в Западной Сибири, никель, ванадий, кобальт, в некоторых случаях также ион аммония [3]. При сопоставлении выявленных ореольных величин концентраций названных металлов и фоновых концентраций их в сверхкрепких рассолах Сибирской платформы видно, что они одного порядка (например, для никеля первые десятки мкг/кг), а следовательно, образования сколько-нибудь заметных ореолов рассеяния в водах этих отложений ожидать нельзя — залежь не может дать больше, чем имеется за ее пределами. Поэтому использовать названные показатели в данных условиях невозможно. То же относится к аммонию и некоторым другим компонентам.

Следует сказать о специфике применения в пределах Сибирской платформы палеогидрогеологических нефтегазопоисковых исследований. Большое место, занимаемое инфильтрационными этапами, абсолютная их длительность (более 200 млн. лет!) и ограниченные методические возможности характеристики их с точки зрения условий существования нефтяных и газовых скоплении заставляют с большой осторожностью подходить к использованию нефтегазопоисковых палеогидрогеологических исследований для подобных условий. В этом направлении необходимы дополнительные методические усилия. Несколько лучше обстоит дело с мезозойскими комплексами Вилюйского бассейна.

Наряду с ограниченным использованием нефтегазопоисковых гидрогеологических показателей, для специфических условий Восточной Сибири и Якутии можно указать и некоторые дополнительные возможности в этой части. Здесь следует остановиться на таком своеобразном показателе, как пьезоминимумы, сформировавшиеся, или «разросшиеся», под влиянием геокриозоны.

Как известно, пьезоминимумы, т. е. участки и зоны относительно пониженных пластовых давлений и напоров, служат положительными гидрогеологическими показателями нахождения нефтяных и газовых залежей. Этот нефтегазопоисковый показатель впервые был предложен В. А. Кудряковым. Причем с самого начала подчеркивалось, что для выявления пьезоминимумов в возможно нефтегазоносных горизонтах требуются сравнительно очень точные данные по гидродинамическим параметрам, которых часто не имеется. Впоследствии в Восточной Сибири и на крайнем севере Западной Сибири были обнаружены обширные участки развития аномально-низких (ниже гидростатических) пластовых давлений иногда, возможно, представляющие как бы усиленно выраженные пьезоминимумы. Их формирование довольно удовлетворительно объясняется «вымораживанием» части воды и образованием вследствие этого дефицита напоров в водоносных горизонтах. Пьезоминимумы в таких условиях могут быть рельефнее, чем в обычных обстановках — вне области развития геокриозоны.

В пределах Непско-Ботуобинской антеклизы А. Б. Фукс показал связь залежей нефти и газа с аномально разросшимися пьезоминимумами и тем самым важность и перспективность использования этого показателя при поисках газа и нефти в Восточной Сибири. Если это подтвердится в дальнейших исследованиях, то такой нефтегазопоисковый гидрогеологический показатель в условиях Восточной Сибири может и должен иметь гораздо большее значение, чем в других регионах.

Однако, как показывает анализ данных в работе А. Б. Фукса и других материалов по району, количество и качество материалов, позволяющих здесь выявлять и оконтуривать рельефно выраженные (аномальные!) пьезоминимумы, оставляет желать большего и лучшего. К этому вопросу надо подходить весьма осторожно и тщательно, тем более, что появляются данные о мозаичности распределения пластовых давлений, находящейся под частичным влиянием неравномерностей мощности геокриозоны.

В методике проведения некоторых видов нефтегазопоисковых гидрогеологических исследований в Восточной Сибири должны учитываться определенные особенности местных условий и в соответствии с этим следует применять некоторые особые модификации работ и специфические методические приемы. Это относится как к съемочным работам, так и к исследованиям в глубоких поисковых и параметрических скважинах.

 Работами сотрудников ряда организаций, а в последнее время ВНИИЯГГа показана возможность и целесообразность проведения  нефтегазопоисковых гидрогеохимических съемок в условиях развития криозоны и траппового магматизма (Тунгусский бассейн, Т. Н. Бабинцева, 1979 г.). В то же время на территории развития геокриозоны выявляется целесообразность широкого использования особой модификации гидрогеохимических съемок по поверхностным водоемам — рекам. Речные долины в зоне многолетней мерзлоты чаще всего являются участками развития таликов, где осуществляется связь между земной  поверхностью  и  подмерзлотными горизонтами. На практике получили развитие уже несколько разновидностей таких съемок, из которых надо назвать: а) съемку по придонным водам рек (Т. Н. Бабинцева, ВНИИЯГГ) и б) съемку по донным речным осадкам («метод ворошения» — Л. А. Грубов, С. С. Филатов, ВНИГРИ). Методические вопросы проведения этих и некоторых других видов гидрогеологических работ и интерпретация их результатов требуют дальнейшего изучения. Однако уже сейчас можно сказать, что эти методы дают определенные результаты. Так, по данным систематического опробования донных осадков левых притоков Вилюя, проведенных сотрудниками ВНИГРИ, выявлены гидрогазовые аномалии в районе зоны выклинивания доюрских отложений. Содержание метана возрастает к центру зоны выклинивания, где наблюдаются и наиболее интенсивные газопроявления.

Полезная для нефтегазопоисковых работ информация о водах глубокозалегающих водоносных горизонтов может быть получена при исследованиях наледей, широко распространенных в районах Восточной Сибири. Однако методическая сторона таких исследований пока не разработана.

На основе изложенного рациональный комплекс нефтегазопоисковых гидрогеологических исследований для условий Якутии может быть представлен в следующем виде.

Региональные исследования. Маршрутные гидрогеологические исследования естественных и искусственных водопунктов, а также отбор проб вод из придонных слоев по рекам и озерам, отбор проб вод и газов из донных речных и озерных осадков, гидрогеологические исследования в опорных скважинах. Исследования проб вод и рассолов на содержание метана в его гомологов, двуокиси углерода, сероводорода, азота, аргона, гелия, главных классов нефтяных углеводородов (парафиновых, нафтеновых, ароматических), бензола и его гомологов, общего органического углерода, аквабитумоидов, аммония, йода, главных ионов.

Палеогидрогеологические исследования и построения с использованием разнообразных геологических материалов.

Прогнозно-рекогносцировочные исследования. Профильные и площадные гидрогеологические съемки по неглубокозалегающим горизонтам на площадях с аномальными характеристиками гидрогеологических показателей нефтегазоносности и на структурных поднятиях, установленных региональными геолого-геофизическими исследованиями (при достаточно благоприятных гидрогеологических и геокриологических условиях с точки зрения сообщаемости неглубокозалегающих горизонтов с глубокими). Гидрогеологические исследования в структурных и параметрических скважинах. Исследования проб вод и рассолов на содержание тех же компонентов, что и при региональных исследованиях.

Гидрогеологические построения до материалам региональных и прогнозно-рекогносцировочных исследований.

Поисково-оценочные исследования. Площадные гидрогеологические съемки по опорным горизонтам (при достаточно благоприятных условиях — см. выше) на площадях с аномальными характеристиками нефтегазопоисковых гидрогеологических показателей, выявленных прогнозно-рекогносцировочными исследованиями, или на структурных поднятиях, установленных геолого-геофизическими работами. Гидрогеологические исследования глубоких поисковых скважин. Исследования проб вод и рассолов на содержание тех же компонентов, что и при региональных и поисково-оценочных исследованиях, а для глубоких скважин и на содержание летучих и нелетучих жирных кислот, спиртов, органической серы и органического фосфора, радия.

Предлагаемый комплекс в дальнейшем должен совершенствоваться и дополняться. Наибольшее внимание следует обратить на разработку методических вопросов гидрогеологических исследований (опробование) в глубоких скважинах с учетом специфических условий Восточной Сибири (аномально-низкие давления, кольматация солями и др.).

ЛИТЕРАТУРА

  1. Вожов В. И. Подземные воды Тунгусского бассейна. М.: Недра, 1977. 81 с.
  2. Гидрогеологические показатели нефтегазоносности докембрийских отложений Иркутского нефтегазоносного бассейна. М.: Недра, 1978. 127 с.
  3. Матусевич В. М. Геохимия подземных вод Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. М.: Недра, 1976.
  4. Методы обработки и интерпретации гидрогеологических данных при поисках нефти и газа. М.: Недра, 1980. 223 с.
  5. Прямые геохимические и геофизические методы поисков месторождений нефти и газа. Н.: ОНТИ ВНИИЯГГ, 1977. 150 с.