ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 556.3(571.5)
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ВЕРТИКАЛЬНАЯ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ХАТАНГСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА1
© 2014 г. А. А. Кох, Д. А. Новиков
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН 630090 Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3 E-mail: kokhAA@ipgg.sbras.ru Поступила в редакцию 25.07.2012 г.
Приведены результаты гидрохимических исследований нефтегазоносных отложений западной части Хатангского артезианского бассейна. Формировавшаяся в течение длительного геологического времени гидрогеологическая структура осложнена разными типами гидрогеологического разреза. Впервые установлены границы их распространения и проведено детальное гидрогеологическое районирование.
Ключевые слова: подземные воды, тип гидрогеологического разреза, гидрогеологическое районирование, структура гидродинамического поля, аномально-высокие пластовые давления, вертикальная гидрогеохимическая зональность
Б01: 10.7868/80321059614040099
Гидрогеологическая стратификация и районирование лежат в основе любых гидрогеологических исследований. Изучение гидрогеологической стратификации и гидрогеохимических особенностей западной части Хатангского артезианского бассейна (ХАБ) началось в связи с нефтепоиско-выми работами в Усть-Енисейском районе в 1936 г. и в дальнейшем продолжилось в [8, 10, 11, 13, 22, 25].
ХАБ выполнен мощной толщей терригенных мезо-кайнозойских отложений (до 6—12 км) [12] и структурно приурочен к Енисей-Хатангскому региональному прогибу, отделяет Таймырскую систему дислокаций от Сибирской платформы [15, 21], относится к перспективным по нефти и газу территориям (рис. 1,2). В гидрогеологическом отношении исследуемый район входит в состав Восточно-Сибирской артезианской области [1].
В мезо-кайнозойской части разреза во многом повторяются особенности геологического строения прилегающих районов Западно-Сибирского мегабассейна; отложения ниже палеозойских толщ — аналог палеозойских осадочных отложений прилегающих структур Сибирской платформы. В этой связи при гидрогеологическом расчле-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 14-05-00868-а)
нении мезо-кайнозойских отложений изучаемой части ХАБ были применены принципы гидрогеологической стратификации прилегающих районов Западной Сибири [6, 7, 14, 16, 18, 24, 26].
В пределах нижнего (мезозойского) гидрогеологического этажа выделяют пять гидрогеологических комплексов (сверху вниз): апт-альб-сено-манский, неокомский, верхнеюрский, нижне-среднеюрский, и триас-палеозойский (рис. 2). От зоны активного водообмена (гипергенеза) вышеперечисленные комплексы изолированы выдержанным по простиранию турон-олигоценовым во-доупором, экранирующие свойства которого нарушаются в прибортовых частях бассейна при литологическом замещении на песчаные разности. На исследуемой территории установлены все комплексы. При этом распространение и выдержанность отдельных водоносных горизонтов и водоупоров неодинакова.
В рамках настоящей работы впервые для западных районов ХАБ была проведена типизация гидрогеологических условий и составлена гидрогеоло-го-стратификационная схема. Выявлена сложная гидрогеологическая структура бассейна, обусловленная размывом водоупорных и водопроницаемых толщ и дизъюнктивной тектоникой. По полноте разреза выделено восемь типов гидрогеологиче-
375
3*
Рис. 1. Местоположение района исследований. 1 — линии гидрогеологического разреза.
ских структур (рис. 3) [19, 20]. Ниже приводится их описание.
Первый тип гидрогеологического разреза характеризуется наличием всех водоносных горизонтов и водоупоров от нижней юры до верхнего мела. Особенность второго типа — глинизация верхнеюрского водоносного комплекса. Третий тип характеризуется глинизацией нижнехетского и нижнехетско-суходудинского резервуаров не-окомского комплекса. В четвертом установлены размывы всех четырех гидрогеологических комплексов. Для пятого типа установлен частичный или полный размыв отложений верхнеюрского комплекса. В шестом типе, в отличие от пятого, из разреза выпадают нижнехетский и нижнехетско-суходудинский резервуары нижней части неоком-ского комплекса. В седьмом типе отсутствует нижняя часть нижне-среднеюрского комплекса и, как во втором и третьем типах, заглинизирован верхнеюрский комплекс и низы неокомского. Восьмой тип гидрогеологического разреза характеризуется минимальной мощностью осадочного чехла и отсутствием в разрезе юрских отложений.
На основе приведенной типизации с учетом тектонических и литологических факторов было выполнено гидрогеологическое районирование западной части Хатангского артезианского бассейна (рис. 4). Влияние типа гидрогеологической структуры на гидродинамический режим и вертикальную гидрогеохимическую зональность является определяющим. Изменение минерализации пластовых вод по латерали и разрезу имеет зональный характер (таблица). Рассмотрим подробнее выявленные закономерности.
Первый тип приурочен к восточному борту ХАБ и осложнен Малохетско-Балахнинско-Рас-сохинским глубинным разломом, где наблюдается разгрузка подземных вод, совпадающая с зоной повышенных геотермических градиентов (до 3.3°С/100 м) (рис. 4). Разрез характеризуется гидростатическими пластовыми давлениями. Величина общей минерализации подземных вод снижается с глубиной с 17 до 2—3 г/дм3. Состав пластовых вод — преимущественно хлоридный натриевый и гидрокарбонатно-хлоридный натриевый (по классификации С.А. Щукарева: название химического типа подземных вод дано по преобладающим катионам и анионам (более 25%-экв.)) (таблица; рис. 5). В целом здесь — на Лодочной, Рассохин-ской и Сузунской площадях — доминирует инверсионный тип вертикальной гидрогеохимической зональности и более сложный — на Северо-Ван-корской и Токачинской площадях (рис. 6), что было установлено ранее для некоторых площадей изучаемого района [3, 4, 8, 10, 22].
Второй тип разреза распространен в северных и западных районах изучаемого региона и в гидродинамическом плане характеризуется повышенными и аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) в пределах неокомского и нижне-среднеюрского комплексов в центральной части исследуемой территории (рис. 4). Максимальные значения пластовых давлений установлены на Турковской площади (более 55 МПа в интервале глубин 3300—3450 м). Уменьшение минерализации с глубиной установлено на Казан-цевской, Пеляткинской, Средне-Яровской, Тур-ковской, Ушаковской и Южно-Мессояхской
Рис. 2. Гидрогеологические разрезы. а — I—I: скважины Нанадянская (№ 310) — Суходудинская (№ 2); б — II—II: Голь-чихинская (№ 1) — Восточно-Мессояхская (№ 49). 1 — скважины; 2 — региональные флюидоупоры (а — меловые, б — юрские); 3 — проницаемые комплексы (а — меловые, б — юрские); 4 — многолетнемерзлые породы; возраст отложений: 5 — верхнемеловой, 6 — нижнеюрский, 7 — триас-палеозойский (фундамент); 8 — дизъюнктивные нарушения.
Рис. 3. Гидрогеолого-стратификационная схема западной части Хатангского артезианского бассейна. Породы: 1 — водоупорные, 2 — водопроницаемые (резервуар), 3 — отсутствие отложений.
к О
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
о
к
=к
М о
о ¡^
о ч о о
1-е
о
Л
ч
1-е
=к
Я *
Н
к К
Долганс
Яковлев
М.
7='
Верхн
далохетсю
Нижн
€емалохетск]
Верхне
уходудинсю
Ниж сухо,
У дуд
Нижнехет
)-суходуда
Сиговский
Малышев ский
Вымскш
Надоях
Шарап
Зимни!
I
площадях. Здесь величина общей минерализации не превышает 16 г/дм3 при закономерном уменьшении с глубиной (например, на Пеляткин-ской площади — до 2.8 г/дм3 на глубине 2655 м). По составу преобладают хлоридные натриевые и хло-ридно-гидрокарбонатные натриевые воды. С глубиной происходит увеличение содержания гидрокарбонат-иона (по мере приближения к загли-низированным отложениям верхней юры).
В гидродинамическом отношении гидрогеологические разрезы третьего и четвертого типов
характеризуются пластовыми давлениями, близкими к гидростатическим.
Разрез третьего типа распространен локально на Нанадянской, Пайяхской и Яровской площадях. Минерализация подземных вод здесь варьирует от 2.2 до 9 г/дм3 при среднем значении в меловой части разреза 5.4 г/дм3. На Пайяхской и Яровской площадях выявлен инверсионный тип вертикальной гидрогеохимической зональности с закономерной сменой с глубиной горизонтов вод хлоридного натриевого типа преимущественно
Рис. 4. Карта гидрогеологического районирования западной части Хатангского артезианского бассейна. 1 — граница распространения мезозойско-кайнозойского осадочного чехла; 2 — разломы; месторождения: 3 — нефтяные, 4 — газовые, 5 — газонефтяные, 6 — газоконденсатные, 7 — нефтегазоконденсатные, 8 — зона АВПД; тип гидрогеологического разреза: 9 — первый, 10 — второй, 11 — третий, 12 — четвертый, 13 — пятый, 14 — шестой, 15 — седьмой, 16 — восьмой.
Тип гидрогеологической структуры
I II III IV V VI VII VIII
Комплекс Апт-альб сеноманский
Резервуар
\л
Мощность, м 571—840 636—972 774—827 8— 380 645—983 673—833 285—913 430—614
Т, °с 0—40 5—55 15—35 0— 5 0—40 10—40 0—65 0—25
Гсред, °С/100 м 2.6 2.8 2.8 3.3 2.9 2.7 2.8 2.2
Ка, д.е. 0.85—1.00 0.95—1.10 0.95—1.05 0.95—1.05 0.95—1.05 0.95—1.05 1.00—1.05 0.95—1.05
М, г/дм3 (10.3—17)/13.6 (0.4—23.3)/6.3 * 5.6 (11—16.4)/12.9 (6—7.1)/6.7 (4.7—15.5)/12.2 *
Состав вод а—№ а—№ а—нсо3—ш * а— № а—№ Cl—Na Cl—Na Cl—HCO3—Na *
Количество проб 3 23 * 1 4 4 12 *
Комплекс Неок омский
а—
№
Резервуар
Мощность, м 999—2025 1021—2012 1346—1869 489—701 610—1228 920—940 1023—2408 601—1100
Т, °С 5—80 25—95 25—90 0—30 5—70 35—80 10—100 0—50
Гсред, °С/100 м 2.6 2.8 2.8 3.3 2.9 2.7 2.8 2.2
Ка, д.е. 0.95—1.05 0.95—1.80 0.85—1.55 0.80—0.95 0.80—1.05 0.85—0.95 0.95—1.25 0.95—1.05
М, г/дм3 (3.8—13.1)/8.2 (1.0—11.7)/4.9 (2.2—11.0)/6.3 (4.2—12.0)/9.3 (1.3—11.5)/ 4.1 (3.5—10.5)/6.6 (2.1—9.2)/5.7 (7.0—10.0)/8.65
Состав вод Cl—Na а—№ Cl—HCO3—Na Cl—HCO3—Na а—№ Cl—Na Cl—HCO3—Na Cl—Na Cl—
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.