НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ СССР

Д.Ш. Новосельцева, Г.П. Якобоон, И.П. Мясникова,И.Н. Егорова (ВНИГНИ)

В сб. «Методы и направления исследования органических веществ подземных вод», ч.2, вып. 96. М. 1975.- с.4-12.

Изучение закономерностей распределения органических веществ проводилось в водах различных районов европейской части СССР: Урало-Поволжья, Предкавказья, Крыма, Белоруссии, Центральных районов Русской платформы. Эти районы существенно отличаются по геологический, геохимическим и гидрогеологическим условиям и, как следствие, по концентрациям как суммарным, так и отдельных компонентов органического вещества. В водах определялись Сорг.общ., Сотгона, Nорг и его формы, фенолы летучие и нелетучие, бензол, органические кислоты: летучие жирные, нафтеновые, гуминовые, а также сложные эфиры и органический фосфор. Использовались в основном методы, предложенные Барс и Коган /I/, и некоторые другие.

Анализ распределения органических веществ в подземных водах позволяет установить зависимость суммарного содержания органических веществ (Сорг.общ.) главным образом от таких факторов, как обогащенность органическим веществом пород вмещающих отложений, геохимические условия их формирования, глубина залегания, пластовая температура, солевой состав вод и гидрогеологическая закрытость отло­жений.

В настоящей статье будут рассмотрены лишь некоторые, существенные, по нашему мнению, закономерности по отдельным районам, где они проявляются наиболее четко.

Ранее нами /б/ была выявлена зональность в распределении створенных органических веществ (РОВ)[1] по площади и по разрезу для территории Волго-Уральского нефтегазоносного бассейна. Установлено, что содержание Сорг.общ в водах средне-верхнедевонского водоносного комплекса и терригенной толщи нижнего карбона увеличивается о севера-северо-запада на юг и юго-восток. Это обусловлено геохимическими условиями осадкообразования водовмещающих отложений, увеличением степени восстановленности пород и ростом в них содержания рассеянного органического вещества в указанном направлении. Различия в содержании органических веществ в водах терригенных комплексов С1 и Д23 наиболее заметно проявляющиеся в Пермском Прикамье, также связаны с изменением количества рассеянного органического вещества в породах и неодинаковыми условиями их формирования.

В пределах Центральных районов Русской платформы (Московская синеклнэа) наибольший интерес представляют отложения нижнего палеозоя и верхнего протерозоя. Воды вендских отложений (преимущественно из редкинской свиты), а также котлинской свиты и верхней части волынской серии на большей части территории центральных и северо-восточных районов Московской синеклизы наиболее обогащены РОВ по сравнению с водами рифейского комплекса. Это, прежде всего, обусловлено регионально более высокими концентрациями рассеянного органического вещества в породах валдайской серии, чем в породах рифея на всей территории их развития.

В распределении Сорг.общ рассматриваемых отложений отчетливо прослеживается определенная направленность - содержание его возрастает с юго-запада на северо-восток. Максимальные количества свойственны водам Солигаличского прогиба.

Наибольшее влияние на накопление в водах вендских отложений этого района РОВ при близких концентрациях рассеянного органического вещества в породах оказывают геотермические условия, глубина залегания и гидрогеологическая закрытость комплекса.

Зависимость содержания РОВ от глубины залегания подземных вод показана на рис.1.

По данным Е.С. Ларской и Д.В. Жабрева /4/, наиболее активно процесс новообразования битумов и углеводородов в органическом веществе пород проявляется начиная с температуры 50-60° и давления 300 ат.

В центральных областях Русской платформы такие температуры наблюдаются на глубинах 1900-2000 м (Ярославль). С этой точки зрения наиболее благоприятные для нефтегазообразования термодинамические условия в отложениях валдайской серии существовали на территории Солигаличского прогиба и в смежных с ним районах. Наши данные по РОВ рассматриваемых отложений подтверждают это положение. Хорошая гидрогеологическая закрытость, условия весьма замедленного водообмена, высокие температуры (50-80°С) и давление (до 200 -250 атм и выше) /5/ благоприятствовали накоплению в водах продуктов преобразования рассеянного органического вещества пород, в том числе и битуминозных компонентов, даже при невысоких концен­трациях органического вещества в породах.

Аналогичные закономерности в распределении Сорг.общ. наблюдаются ж в водах Западного Предкавказья (нижний. мел, юра). Данные изменения в содержании Сорг.общ. в водах нижнемелового комплекса по территории хорошо согласуются с данными по обогащенности пород органическим веществом.

В мезозойских отложениях этого района отмечается явное возрастание Сорг. в породах от южной части Западно-Кубанского прогиба и Калужской зоны к Восточно-Кубанскому прогибу, Адыгейскому выступу и Ейско-Березанскому поднятию. В этом же направлении возрастает Сорг.общ.. от 38 мг/л в среднем в водах южной части Западно-Кубанского прогиба до 200 мг/л и более в районе Ейско-Березанской зоны поднятий. Кроме высокого содержания Сорг в породах зоны, здесь, по-видимому, существенную роль в обогащении вод органическими веществами играет их солевой состав воды - воды здесь гидрокарбонатно-натриевого типа, залегающие на значительной глубине при сравнительно высокой температуре (более 100°С).

Помимо геохимических и гидрохимических условий отложений, на содержание органических веществ в водах, как отмечалось выше, существенно влияет пластовая температура. При прочих равных или близких условиях Сорг.общ. воды тем выше, чем глубже залегают водовмещающие отложения и чем соответственно выше их температура. Такая закономерность для вод хлоридно-кальциевого и хлоридно-натриевого типов с минерализацией 20 - 56 г/л показана на рис.2.

Рассмотренные на примере отдельных районов закономерности распределения Сорг.общ. в подземных водах наблюдаются и при сопоставлении данных по различным районам европейской части СССР. Наиболее высокие его содержания отмечаются в водах Предкавказья (нижний мел, юра). Сопоставление этого района с Урало-Поволжьем, где нефтематеринские отложения терригенного девона и карбона также богаты органическим веществом, показывает, что на накопление в водах повышенных концентраций Сорг.общ. (Предкавказье), очевидно, наиболее существенное влияние оказывают высокие температуры - до 100 -150°С (в Волго-Уральоком бассейне до 35-45°С), более молодой геологический возраст вмещающих отложений, а также более низкая минерализация пластовых вод. Более высокие концентрации РОВ одновозрастных отложений Волго-Уральского нефтегазоносного бассейна по сравнение с районами Московской синеклизы (при близких термодинамических условиях) обусловлены наличием в разрезе палеозоя Волго-Урала нефтематеринских отложений о повышенным содержанием рассеянного органического вещества, хорошей гидрогеологической закрытостью) - весьма замедленным водообменом.

Известное влияние на содержание Сорг.общ. оказывает также наличие и близость залежей углеводородов. Обогащенность вод продуктивных структур органическим веществом происходит, в основном, за счет таких его компонентов, как битуминозные вещества, фенолы, бензол, на концентрацию которых близость залежей углеводородов влияет особенно заметно.

Ограниченный объем настоящей статьи не позволяет рассмотреть особенности распределения всех изученных компонентов органических веществ, поэтому остановимся линь на особенностях распределения сравнительно мало изученного компонента Рорг. Это соединение Рорг. было определено более чем в 50 пробах подземных вод различных районов (Северное Урало-Поволжье, Нредкавказье, Белоруссия, (табл.1) по методике Дацко и Семенова, модифицированной нами. По нашим данным четкие различия в содержании Рорг. между прикоитурными водами нефтяных месторождений и водами непродуктивных отложений не прослеживаются, что не позволяет рекомендовать Рорг. в качестве показателя нефтегазоносносности.

Наблюдается качественное различие в характере фосфорорганических соединений в водах Урало-Поволжья и Предкавказья. В первом случав (Пермская область, Удмуртия) практически весь Рорг. входит в битуминозную часть органического вещества (хлороформенный экстракт). В водах Предкавказья Рорг. хлороформенного экстракта составляет лишь около 50% от общего содержания Рорг. Остальная его часть приходится, очевидно, на летучие органические соединения.

А.А. Карцевым и А.И. Сладковын /3/ высказано мнение о том, что в нефтях именно дистиллятный фосфор является унаследованным от исходного органического вещества, в то время как фосфор нелетучих соединений связан со вторичными процессами. Можно предположить, что это справедливо и для рассеянного органического вещества пород, являющегося, как мы полагаем, во многих случаях основным источником РОВ. Действительно, в водах Урало-Поволжья, контактирующих с древними породами и нефтями, практически весь Рорг. связан с нелетучими соединениями (хлороформенный экстракт), а в водах более молодых мезозойских отложений Предкавказья присутствует, по-видимому, некоторое количество «дистиллятного» фосфора, унаследованного от исходных органических веществ.

В табл.2 приведены данные сравнения состава органических веществ подземных вод с составом органических веществ, переходящих в водную фазу при контакте ее с нефтями и породами. Представляют интерес относительные количества отдельных компонентов, так как концентрация их в каждом случав зависит от количества водной фазы (от разбавления).

Данные, приведенные в табл.2, свидетельствуют о том, что даже в пластовых водах, контактирующих с нефтями, лишь часть органического вещества, и притом далеко не основная, поступает из залежей. Основная же их масса связана с рассеянным органическим веществом пород.

Рассмотренный материал подтверждает также высказанное рядом исследователей и нами ранее мнение о том, что при поисках залежей углеводородов преимущественное

значение имеют такие компоненты органического вещества подземных вод, как битуминозные вещества, фенолы, бензол. В то время как Сорг.общ. и летучие жирные кислоты свидетельствуют о наличии в разрезе нефтематеринских свит и развитии процессов нефтеобразования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Барс Е.А., Коган С.С. Органическое вещество подземных вод нефтегазоносных областей (методика анализа и интерпретации). М., Недра, 1965. 92 с.
  2. Дацко В.Г., Семенов А.Д. К определению фосфора в природных водах. "Гидрохимические материалы", т.29, изд. .АН СССР, 1959, C.2I9-229.
  3. Карцев А.А., Сладков А.И. Органический фосфор в нефтях. ДАН СССР, т.118, 5, 1958, с.998-999.
  4. Ларская Е.С., Жабрев Д.В. О влиянии температур и давления пластов на состав рассеянного органического вещества (на примере мезо-кайнозойоких отложений Западного Предкавказья). ДАН СССР, т.157, К 4, 1964, с.897-900.
  5. Мухин Ю.B. Основные результаты глубинных гидрогеологических исследований в Среднерусском седиментационном бассейне в связи с оценкой перспектив его газонефтеносности. Труды ВНИИГаза, вып.33/41, 1970, с.156-228.
  6. Новосельцева Д.Ш., Мясникова И.П., Якобсон Г.П. Органические вещества подземных вод Волго-Уральского бассейна в связи с его нефтегазоносносностью. Труда ВНИГНИ, вып.89, 1970, с.64-77.


1 Здесь я в остальных статьях сборника РОВ - растворенное органическое вещество в подземных водах.