К ВОПРОСУ ИЗУЧЕНИЯ СОЛЕВОГО СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД КАК НАПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ ГИДРОМИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

О.И. Леухина

«Актуальные проблемы геологии горючих ископаемых осадочных бассейнов Европейского Севера России»: М-лы I Всерос. конф., 26-28 апр. 2000 г. –  Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2000. – С. 256-257.

В связи с обострением проблемы расширения сырьевой базы нефтегазовой промыш­ленности на Европейском северо-востоке России, падающей добычи углеводородов (УВ), сложности социально-экономической обстановки в стране и необходимости обеспечения промышленности сырьевыми ресурсами важнейшим направлением в решении во­проса ра­ционального ис­пользования недр Тимано-Печорского региона является комплексный подход к вовлечению в хозяйственную деятельность минеральных ресурсов подземных вод, являющихся одним из важных источников гидроминерального химического сырья, в частности, ценных компонентов пластовых и попутных вод (в том числе редких и рассеянных микроэлементов, извлекаемых при разработке месторождений УВ). Своеобразие солевого состава подземных вод разведочных площадей и месторождений углеводородов Республики, уникальных по содержанию в них макро- и мик­роэле­ментов, дает основание рассматривать их, наряду с другими полез­ными ископаемыми, в качестве ценнейшей составляющей общего по­лезного минерально-сырьевого потенциала, получаемого из недр. Поэтому, касаясь вопроса комплексного использования недр, в настоящее время акцентируется внимание на фактах получения достаточных све­дений не только о пластовых, но и о попут­ных водах рассматриваемого ре­гиона в целях изучения до­пол­нительной возмож­ности их перспективного использо­вания. Для решения данного вопроса необходима надежная оценка состава подземных вод (гидроминерально-сырьевой базы) с целью определения в дальнейшем ассортимента, потребности и конкурентоспособности различных продуктов, получение которых возможно из имеющегося гидроминерального сырья.

Задача использования информации о содержании микроэлементов в во­дах при изучении месторождений УВ была поставлена еще В.И. Вернадским (1909 г.). Значимость поисково-геохимической интерпретации данных о микроэлементах пластовых и попутных вод в нефтегазовой геологии доказана исследованиями многих ав­торов. Существующее несоответствие во взглядах к оценке распределения полезных компонентов в подземных рассолах, минерализованных и попутных водах на различных площадях, месторождениях и структурах как в разрезе, так и в плане, а также возможностях переработки гидроминеральных компонентов не умаляют важности подобной работы.

Для оценки качества гидроминерального сырья в работе используются возможности корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов эмпирических данных и графоаналитической обработки состава пластовых рассолов различных флюидоносных комплексов и попутных вод Вуктыльского НГКМ. Основанный на современных методах математической статистики прогноз концентраций промышленно ценных микроэлементов позволяет с достаточной точностью спрогнозировать и оценить качество гидроминерального сырья на площадях, где нет полных химических анализов пластовых вод и выведенных из бурения. В связи с малым числом полных анализов вод и не всегда качественным опробованием, возникает необходимость оптимизации прогноза по имеющемуся аналитическому материалу путем выявления связей между различными гидрохимическими показателями. Обработка данных велась с помощью ПЭВМ класса IBM PC/XT с использованием специализированного пакета математико-статистических программ “STATGRAF” (с набором встроенных программ). Для оценки формы корреляционной зависимости или типа уравнения регрессии (уравнения связи) рассмотрено четыре вида функ­ций: линейная, степенная, показательная и дробно-линейная. Качество аппроксимационной формулы регрессии проверялось с помощью дисперсионного анализа. Выявление корреляционных связей между компонентами солевого состава позволило рассчитать прогнозные концентрации ряда промышленно ценных микроэлементов (брома, йода, бора, лития, стронция, калия) в пластовых и попутных водах различных площадей и месторождений нефти и газа Тимано-Печорского региона, позволяющие оптимизировать прогноз их концентраций на слабоизученных площадях. Тем самым появляется возможность определения содержаний более широкого спектра мик­роэлементов в многочисленных пробах, исследованных сокращенными анализами, что в итоге позволяет расширить общий объем информации о микроэлементном составе подземных вод провинции.

Математико-статистическим анализом солевого состава вод для каждого флюидоносного комплекса Тимано-Печорского региона установлены корреляционные связи между содержанием макро- и микроэлементов, общей минерализацией, а также глубиной отбора проб, подчиняющиеся распределению по прямой зависимости или степенной функции. С помощью аппарата математической статистики уточнены закономерности в распределении промышленно ценных микроэлементов (брома, йода, бора, лития, стронция, калия) в попутных водах Вуктыльского НГКМ, представленных высокоминерализованными хлоридными натриевыми рассолами с широким спектром макро- и микроэлементов, перспективных для промышленного извлечения, что позволило прогнозировать их концентрации при изучении качества гидроминерального сырья, добываемого совместно с жидкими и газообразными УВ. Их переработка при соответствующей технологии позволит расширить минерально-сырьевую базу Республики.

С целью установления закономерных связей между концентраци­ями компонентов солевого состава пластовых вод и прогнозирования содержания в них промышленно ценных микроэлементов ввиду малого числа полных анализов по изучаемой территории использован массив данных для всей Тимано-Печорской провинции [1]. После отбраковки использовано 236 проб. Статистическая обработка результатов полных анализов вод выполнена для террито­рии провинции по пяти водоносным комплексам (от ордовикско-нижнедевонского до верхнепермско-триасового) и общему массиву данных. Для пластовых вод различных флюидоносных комплексов рассмотрено 864 уравнения. Для каждого комплекса проанализировано по 144 уравнения связи между компонентами солевого состава. Исходная информация по составу попутных вод Вуктыльского месторождения составила 36 проб и обработано 144 уравнения связи между компонентами солевого состава [2]. При этом анализировалась связь между микрокомпонентами (Br, J, B, Li, Sr, K), с одной стороны, и постоянно определяемыми макрокомпонентами в образцах попутных вод всегда определяемых при со­кращенном анализе (Cl, Na, Ca, Mg), общей минерализацией и глубиной опробования проб - при обработке данных пластовых вод комплексов, с другой стороны. По ряду мате­матических критериев отобраны уравнения, рекомендуемые в прогностических целях, т. е. для оценки концентраций микрокомпонентов в пробах воды, охваченных сокращенным анализом. Ярко выраженным связям свойственны высокие коэф­фициенты корреляции (0,7 - 0,9).

Выявленные зависимости в сочетании с материалами прямых определений компонентов соле­вого состава использованы при составлении серии гидрогеохимических карт и разрезов, позволяя представить более полную пространственную картину распределения микроэлементов (Br, J, B, Li, Sr, K), и рекомендуются к практическому применению для прогнозной оценки концентраций микроэлементов на менее изученных площадях. Это позволяет повысить уровень геолого-экономической оценки гидроминерального сырья, а также использовать указанные построения при общей обработке гидрогеологических материалов с целью обоснования перспективных участков для поисков УВ сырья – при использовании данных о микроэлементах подземных вод в качестве общей гидрогеологической составляющей прогноза. Результаты расчетов применимы для прослеживания вариаций микрокомпонентного состава попутных вод в процессе разработки Вуктыльского НГКМ. Кроме того, их можно рекомендовать для выявления генетических связей между элементами, содержащимися в растворе. Возможен прогноз микроэлементного состава пластовых вод в любой точке рассматриваемой территории в различных флюидоносных комплексах на различной глубине для каждого района, дана качественная оценка гидроминеральных ресурсов, получены представления о распределении микрокомпонентов в пластовых водах по каждому нефтегазоносному району для всех комплексов. Карты прогноза содержания микрокомпонентов в пластовых водах для всех рассмотренных флюидоносных комплексов позволяют выявить региональные закономерности распределения пластовых вод в каждом из них.

Предложенная система интерпретации гидрохимических данных по микроэлементному составу позволяет прогнозировать изменение их концентраций по площади и разрезу и выделить наиболее перспективные участки с точки зрения промышленных содержаний Br, J, B, Li, Sr, K, так и выделить участки, благоприятные для поисков углеводородных скоплений. По эмпирическим данным и результатам, полученным расчетным методом, установлено, что в пределах рассматриваемой территории практический интерес представляют воды следующих флюидоносных комплексов: от каменноугольно-нижнепермского до верхнепермско-триасового. Наиболее перспективными являются площади и структуры с относительно неглубоким залеганием водоносных комплексов, содержащими многокомпонентные промышленные воды. Особый практический интерес вызывают западный борт и северная центриклиналь Верхнепечорской впадины, где перспективные водоносные комплексы залегают на умеренных глубинах (до 2,5-3,0 км), что имеет большое значение для технических и экономических показателей разведки и эксплуатации. Перспективны для освоения также промышленные воды южной части Печоро-Кожвинского мегавала и севера Среднепечорского поперечного поднятия.

Литература

  1. Леухина О.И., Гуревич С.В. Прогноз концентраций промышленно-ценных компонентов в подземных водах Тимано-Печорского региона // Народное хозяйство Республики Коми. - Сыктывкар,1992. - Т.1, № 2. - С. 329-332.
  2. Леухина О.И. Использование ЭВМ для решения задач оценки гидроминерального сырья на примере Вуктыльского месторождения //Сб. науч. тр. “Геология и разработка газовых месторождений“ (по мат. науч.-практ. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения профессора В.М. Сенюкова, г. Ухта,1997)/ИРЦ Газпром.-1998. С.164-171.