Новиков Д.А.
Гидрогеологическим исследованиям Западно-Сибирской плиты посвящены работы крупнейших российских исследователей Б.П. Ставицкого, М.С. Гуревича, Н.М. Кругликова, А.Э. Конторовича, В.В. Нелюбина, С.В. Егорова и многих других. Результатом их явилось установление основных гидрогеологических закономерностей бассейна, в частности его зональности, специфики формирования ионно-солевого состава, особенностей вод нефтяных и газовых месторождений и других. Тем не менее, несмотря на существование ряда сводных работ по гидрогеологии и гидрогеохимии Западно-Сибирского мегабассейна [1-5], гидрогеология подземных вод нефтегазоносных отложений северных районов остаётся слабо изученной, поскольку большинство исследований последних десятилетий касались гидрогеологии осадочного чехла южной половины мегабассейна. Поэтому любые новые данные по гидрогеологии и гидрогеохимии севера Западной Сибири представляют несомненный научный интерес.
Последняя четверть 20-го века была ознаменована бурным развитием нефтегазового комплекса Западной Сибири, вследствие этого здесь накоплен обширный фактический материал по составу подземных вод и гидрогеологии в целом. В настоящей работе использованы данные по гидрогеологии и гидрогеохимии подземных вод нефтегазоносных отложений Пякупурского куполовидного поднятия, преимущественно структур приуроченных к Комсомольскому, Барсуковскому, Известинскому и Вьюжному месторождениям.
Пякупурское куполовидное поднятие является структурой второго порядка осложняющей структурный план Северного свода, который расположен в северной зоне центральной части бассейна (рис. 1) и по седиментологическим, фациальным, тектоническим и другим характеристикам является типичной структурой этого региона. В нефтегазоносной части данного региона, как и Западно-Сибирского бассейна в целом, выделяется три основных водоносных комплекса: апт-альб-сеноманский, неокомский и юрский. Некоторые общие сведения о водоносных горизонтах приведены в таблице 1. Апт-альб-сеноманский гидрогеологический комплекс представлен отложениями покурской свиты, сложенными в верхней части уплотнёнными песками, серыми, зеленовато-серыми песчаниками, тёмно-серыми, серыми алевритистыми глинами с прослоями ракушечников, гравелитов и конгломератов. Нижняя часть комплекса сложена преимущественно серыми, тёмно-серыми песчаниками, чередующимися с тёмно-серыми глинами и алевролитами.
Подземные воды апт-альб-сеноманского комплекса относятся к хлоридному натриевому или хлоридно-гидрокарбонатному натриевому типам с минерализацией 6,5-20,3 г/л (табл.2). В катионном составе доминирующее положение занимает Na+, составляя до 7,1 г/л. Среди анионов преобладает Cl-, концентрации которого достигают 11,7 г/л. Газонасыщенность подземных вод изменяется в широком интервале и составляет 1-3 л/л. Какой либо закономерности в изменении газонасыщенности вод апт-альб-сеноманского комплекса по латерали или глубине не отмечено, поскольку даже в пределах одного пласта она непостоянна и может меняться в два и более раз. ВРГ имеют метановый состав с содержанием метана до 98 об.%, среднее содержание азота составляет 1,5 об.%, водорода 0,03 об.%, гомологов метана до 0,6 об.%.
Термобарические условия рассматриваемого комплекса изменяются значительно. Так, температура подземных вод возрастает с глубиной от 25 до 58 °С, а пластовые давления от 8,5 до 17,0 МПа.
Неокомский гидрогеологический комплекс имеет сложное формационное строение и включает проницаемые пласты группы А и группы Б. Первые представлены верхней подсвитой тангаловской свиты, сложенной серыми глинами, иногда зеленовато-серыми, чередующимися с серыми песчаниками и алевролитами; вторые - средней, нижней подсвитами тангаловской свиты и отложениями сортымской свиты, сложенными преимущественно серыми глинами, чередующимися с серыми песчаниками и алевролитами с линзовидными прослоями песчаников. В нижней части сортымской свиты выделяется ачимовская глинисто-алеврито-песчаная толща, имеющая клиноформное строение.
Подземные воды неокомского комплекса относятся к хлоридному натриевому или хлоридно-гидрокарбонатному натриевому типам с минерализацией 3,2-24,0 г/л (табл.2). Среди катионов, как и в апт-альб-сеноманском комплексе, доминирующее положение занимает натрий до 9,1 г/л. В анионном составе резко преобладает хлор до 14,2 г/л, при среднем значении 7,1 г/л. Но, в хлоридно-гидрокарбонатно-натриевом типе существенно возрастает роль гидрокарбонат-иона, концентрации которого достигают в некоторых точках 2,4 г/л. Газонасыщенность подземных вод изменяется довольно широко, интервал колебаний составляет от 0,3 до 3,2 л/л, причём как и в апт-альб-сеноманском комплексе не отмечено каких-либо закономерностей её изменения. ВРГ комплекса имеют метановый состав, причём доля его гомологов увеличивается по сравнению с вышезалегающим комплексом и достигает 5-7 об.%. В то же время на смежных площадях их содержания ещё выше, достигают в среднем 10 об.%, а средние в отдельных точках до 35 об.% [6].
Таблица 1.
Гидрогеологическая характеристика водоносных комплексов
| Показатели | Гидрогеологические комплексы | ||
| Апт-альб-сеноманский | Неокомский | Юрский | |
| Свита | покурская | тангаловская, сортымская | баженовская, георгиевская и другие |
| Пласт | ПК1-22 | АП7-11, БП1-22 | Ю1-23 |
| Температура, оС | 25-58 | 56-89 | 86-105 |
| Пластовые давления, МПа | 8,5-17,0 | 16,0-30,5 | 30,0-38,0 |
| Солевой состав вод (по Щукареву) | Cl-Na, Cl-HCO3-Na | Cl-Na, Cl-HCO3-Na | Cl-Na |
| Минерализация, г/л | 6,5-20,3 | 3,2-24,0 | 39,1-62,6 |
| rNa/rCl, среднее | 0,95 | 0,98 | 0,9 |
| Cl/Br, среднее | 238 | 257 | 272 |
| Газонасыщенность, л/л | 1,0-3,0 | 0,3-3,2 | 0,7-3,3 |
| Водорастворённые газы | Метановые | Метановые | Метановые |
| Число анализов | 14 | 95 | 3 |
Термобарические условия комплекса довольно изменчивы, т.к. температура колеблется в широком диапазоне от 56 до 89 оС, а пластовое давление от 16,0 до 30,5 МПа (табл.1).
Юрский гидрогеологический комплекс представлен отложениями баженовской, георгиевской, васюганской, тюменской, котухтинской, ягельной и береговой. Верхняя часть комплекса сложена морскими трансгрессивными осадками, представляющими собой переслаивание тёмно-серых аргиллитоподобных глин с песчаниками и алевролитами. Нижняя часть комплекса сложена континентальными озёрно-аллювиальными и прибрежно-морскими песчано-глинистыми отложениями заводоуковской серии.
Подземные воды юрского комплекса относятся к хлоридному натриевому типу с минерализацией 39,1-62,6 г/л (табл.2). Среди катионов доминирует натрий, содержания которого достигают в некоторых случаях 21,4 г/л. В анионном составе лидирующая роль принадлежит хлору, концентрации которого составляют 23,0-37,6 г/л. Газонасыщенность подземных вод изменяется незакономерно по разрезу и площади свода, составляя при этом 0,7-3,3 л/л. ВРГ комплекса имеют метановый состав с его содержанием в среднем 85 об.%. В составе ВРГ роль гомологов метана является довольно высокой и составляет в среднем 11 об.%.
Температура подземных вод в пластовых условиях изменяется в диапазоне 86-105 оС. Дифференциация теплового поля в одних случаях носит четкий характер (структуры и даже их участки резко различаются по величине геотермического градиента), в других - нечеткий (геотермические условия близки и различаются в деталях). Пластовые давления варьируют от 30,0 до 38,0 МПа.
Таблица 2.
Химический состав подземных вод Пякупурского куполовидного поднятия и смежных территорий
| Структура, месторождение | Значение | pH | Элементы, мг/л | М г/л | rNarCl | Cl Br | Число анализов | |||||||||||
| Ca | Mg | Na | K | NH4 | Cl | HCO3 | B | Br | I | F | SiO2 | |||||||
| Апт-альб-сеноманский гидрогеологический комплекс | ||||||||||||||||||
| Пякупурское куполовидное поднятие | Min. | 7,4 | 106 | 15 | 2366 | 24 | 3 | 3688 | 73 | 4 | 13 | 3 | 0,5 | 6 | 6,5 | 0,79 | 185 | 14 |
| Max. | 8,8 | 593 | 120 | 7167 | 144 | 24 | 11702 | 878 | 10 | 50 | 15 | 1,8 | 16 | 20,3 | 1,01 | 248 | ||
| Среднее | 7,8 | 236 | 56 | 4084 | 58 | 14 | 7041 | 402 | 6 | 31 | 8 | 1,1 | 11 | 11,8 | 0,95 | 238 | ||
| Смежные структуры | Min. | 6,5 | 60 | 13 | 2083 | 14 | 4 | 3191 | 171 | 1 | 10 | 2 | 0,2 | 5 | 6 | 0,76 | 136 | 41 |
| Max. | 8,5 | 1390 | 150 | 7199 | 101 | 60 | 12411 | 1684 | 14 | 52 | 15 | 6,8 | 38 | 20,5 | 1,11 | 321 | ||
| Среднее | 7,5 | 262 | 58 | 4433 | 50 | 17 | 7134 | 700 | 5 | 30 | 6 | 1,6 | 19 | 12,7 | 0,97 | 243 | ||
| Среднее по комплексу | 7,6 | 237 | 68 | 4951 | 57 | 20 | 7857 | 808 | 5 | 34 | 8 | 1,5 | 18 | 14 | 0,98 | 236 | 55 | |
| Неокомский гидрогеологический комплекс | ||||||||||||||||||
| Пякупурское куполовидное поднятие | Min. | 6,1 | 22 | 2 | 1149 | 6 | 2 | 1631 | 49 | 4 | 6 | 1 | 0,1 | 2 | 3,2 | 0,77 | 139 | 95 |
| Max. | 9 | 1402 | 243 | 9112 | 200 | 72 | 14184 | 2440 | 43 | 57 | 20 | 4,5 | 58 | 24 | 1,17 | 284 | ||
| Среднее | 7,6 | 274 | 31 | 4508 | 53 | 22 | 7114 | 714 | 18 | 33 | 10 | 1,5 | 18 | 12,8 | 0,98 | 257 | ||
| Смежные структуры | Min. | 5,5 | 114 | 1 | 2719 | 20 | 5 | 3972 | 12 | 2 | 14 | 1 | 0,4 | 14 | 7,6 | 0,58 | 142 | 61 |
| Max. | 7,8 | 2792 | 85 | 6274 | 124 | 51 | 13829 | 732 | 58 | 61 | 10 | 8 | 96 | 22,6 | 1,05 | 312 | ||
| Среднее | 7,2 | 1175 | 18 | 4571 | 63 | 21 | 9024 | 512 | 15 | 39 | 6 | 2,4 | 41 | 15,4 | 0,81 | 239 | ||
| Среднее по комплексу | 7,5 | 504 | 36 | 4818 | 62 | 23 | 7837 | 840 | 18 | 36 | 9 | 1,9 | 26 | 14,1 | 0,85 | 235 | 156 | |
| Юрский гидрогеологический комплекс | ||||||||||||||||||
| Пякупурское куполовидное поднятие | Min. | 6,5 | 1150 | 97 | 13714 | 198 | 75 | 23049 | 610 | 5 | 84 | 2 | 0,5 | 16 | 39,1 | 0,87 | 254 | 3 |
| Max. | 7,8 | 2180 | 207 | 21400 | 290 | 150 | 37588 | 854 | 14 | 147 | 26 | 8,9 | 62,6 | 0,91 | 286 | |||
| Среднее | 7,2 | 1567 | 150 | 17546 | 229 | 105 | 30141 | 748 | 10 | 112 | 14 | 3,2 | 50,4 | 0,9 | 272 | |||
| Смежные структуры | Min. | 6,4 | 272 | 12 | 5915 | 115 | 5 | 10106 | 366 | 2 | 40 | 1 | 0,3 | 8 | 17,7 | 0,83 | 156 | 38 |
| Max. | 8,5 | 1638 | 201 | 14936 | 920 | 60 | 25531 | 1830 | 39 | 113 | 15 | 5,9 | 72 | 42,9 | 1,03 | 406 | ||
| Среднее | 7,1 | 848 | 104 | 10444 | 211 | 47 | 17535 | 923 | 10 | 69 | 4 | 1,2 | 21 | 30 | 0,9 | 263 | ||
| Среднее по комплексу | 7,2 | 796 | 94 | 10614 | 191 | 41 | 17678 | 892 | 10 | 71 | 3 | 1,3 | 20 | 30,5 | 0,93 | 271 | 41 | |
Таким образом, в пределах Пякупурского куполовидного поднятия развиты солёные преимущественно хлоридно-натриевые воды с общей минерализацией 10-20 г/л в апт-альб-сеноманских и 40-65 г/л в юрских отложениях. Наиболее интересными с точки зрения геохимии являются воды неокомского комплекса. Их минерализация изменяется в широком интервале от 5 до 25 г/л составляя в среднем 12,6 г/л. Существующую гидрогеохимическую аномалию можно связать с влиянием конденсатогенных вод. Как правило, такие аномалии прослеживаются в разрезе большинства многопластовых месторождений неокома Надым-Тазовского междуречья [3]. Вследствие этого появление вод пониженной минерализации в неокомском гидрогеологическом комплексе Пякупурского куполовидного поднятия можно объяснить влиянием углеводородных залежей Комсомольского, Барсуковского, Известинскоо, Вьюжного и других месторождений. По значениям Cl/Br и rNa/rCl коэффициентов (рис. 3.) изученные подземные воды можно отнести к седиментационным с относительно невысокой степенью метаморфизации. По газовому составу это метановые воды, в которых содержание азота в единичных точках превышает 10, а в подавляющем большинстве случаев составляет 1-3 об.%. Все другие газы, кроме тяжёлых углеводородов, содержатся в ещё меньших количествах. Содержания последних с глубиной существенно возрастают. Более подробно поведение ведущих химических элементов с глубиной отражено на рис. 2. Как видно, содержания большинства элементов и общей минерализации растут с глубиной, лишь вод воды неокомского комплекса, подверженные влиянию конденсатогенных вод выбиваются из этого ряда. Так, для группы щелочных и щелочно-земельных элементов наблюдается практически идентичное поведение по характеру накопления в водоносных горизонтах. Содержания калия увеличиваются с 25-100 в апт-альб-сеноман-ском до 190-290 мг/л в юрском комплексе, а натрия в ещё большей степени с 6 до 16 г/л. Наблюдается рост кальция с 100-300 в апт-альб-сеноманском до 1000-2000 мг/л в юрском комплексе, что несколько необычно по сравнению с подземными водами соседних структур, поскольку в их пределах его максимальная концентрация отмечена в водах неокомского комплекса, где она составляет до 2,3 г/л [2, 6,7]. Поведение хлора и брома, как и следовало ожидать с глубиной является идентичным.