Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геохимия водорастворенных газов нефтегазоносных отложений Томской области

ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кропанина, Марина Петровна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ.

2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА.

2.1. Геологическое строение.

2.2. Тектоника.

2.3. Нефтегазоносность.

3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА.

3.1. Основные водоносные комплексы.

3.2. Генезис подземных вод.

4. ГЕОХИМИЯ ВОДОРАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ

4.1. Исходные данные и методика исследований.

4.2. Распространение и зональность водорастворенных газов.

4.3. Геохимическая характеристика отдельных водорастворенных газов.

4.3.1. Метан.

4.3.2. Сумма тяжелых углеводородов.

4.3.3. Азот.

4.3.4. Углекислый газ.

4.3.5. Гелий.

4.3.6. Водород.

5. ГЕНЕЗИС ВОДОРАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ И СВЯЗЬ ИХ С НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬЮ.

5.1. Генезис водорастворенных газов на стадиях диагенеза и катагенеза.

5.2. Связь водорастворенных газов с нефтегазоносностью.

6. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНИМОСТИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ

И ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимия водорастворенных газов нефтегазоносных отложений Томской области"

Актуальность. Исследование водорастворенных газов представляет интерес по нескольким причинам. Во-первых, газы выступают важнейшим показателем стадии преобразования органического вещества, состояния геохимической среды, степени гидрогеологической промытости бассейна, сохранности месторождений и т.д. Во-вторых, водорастворенные газы служат надежным критерием при оценке перспектив нефтегазоносности локальных территорий, площадей и горизонтов. В-третьих, они считаются потенциальными ресурсами будущего.

Как признается большинством исследователей (Л.М. Зорькин, А.Э. Конторович, С.Г. Неручев, И.И. Нестеров и др.), на современном этапе остается важной проблема изучения геохимии водорастворенных газов локальных и региональных нефтегазоносных площадей Западно-Сибирской плиты. Применительно к Томской области изучение газов проводилось давно и многими исследователями А.Д. Назаровым, В.Г. Ивановым, Л.С. Маныловой и др., но проблем, связанных с решением вопросов, касающихся формирования и распространения водорастворенных газов, не уменьшается, а, напротив, возрастает. Проводимая в последние годы переоценка перспективности нефтегазоносности восточных районов Томской области делает эту проблем)' особенно актуальной.

Цель работы. Исследование геохимии водорастворенных газов нефтегазоносных отложений Томской области в связи с их использованием в качестве поискового критерия, а также оценкой перспектив территорий на нефти и газ.

Основные задачи: 1) анализ состава водорастворенных газов основных водоносных комплексов (апт-альб-сеноманский, готерив-барремский, валанжипский, верхнеюрский, нижне-среднеюрский, палеозойский) нефтегазоносных отложений, их распространения и генезиса; 2) выявление связи состава водорастворенных газов с нефтегазоносностыо; 3) рассмотрение газовых параметров состава подземных вод как прямых показателей региональной и локальной оценки перспектив нефтегазоносности основных стратиграфических комплексов Томской области.

Методика исследования и исходные данные. Для выявления закономерностей распространения водорастворенных газов (ВРГ) и оценки их поисковой значимости, автором собран и проанализирован большой объем данных по составу ВРГ стратиграфических комплексов Томской области. Фактический материал собирался в фондах ГГП "Томскнефтегазгеология", Томском отделении СНИИГГиМС и ТФ ИГНнГ СО РАН. При испытании глубоких нефтегазоразведочных и нефтегазопоисковых скважин в пределах Томской области отбирались пробы пластовых вод из водоносных горизонтов и доставлялись в Томск. Начиная с шестидесятых годов, анализ газов проводится в химической лаборатории ТПИ (ныне ТПУ).

Собранные результаты введены нами в банк данных СУБД Paradox для машинной обработки в программах Surfer и Exsel. Всего в настоящее время в банке данных имеется 1500 полных химических анализов, из которых 425 касаются водорастворен-ных газов, в том числе 148 по нижнемеловым отложениям, 227 по юрским отложениям и 50 по доюрским образованиям.

Научная новизна. Впервые составлена электронная серия карт для территории Томской области распределения водорастворенных газов по всем исследуемым водоносным комплексам, выявлена вертикальная и горизонтальная их зональность, статистически выделено 5 типов газов (метановые, метаново-углеводородные, метаново-азотные, азотно-метановые и азотные). Показано, что геологическое строение, гидрогеологические условия, количество и степень катагенеза органического вещества прямым образом влияют на формирование и распространение ВРГ, определяют величину общей газонасыщенности, соотношения тяжелых и легких углеводородов и других параметров. Выявлено, что эффективными прямыми показателями нефгегазонос-ности в условиях Томской области являются величина газового фактора, сумма тяжелых углеводородов, содержание метана, парциальное давление насыщения углеводородными газами в составе водорастворенных, а также многие другие гидрогеологические показатели, свойственные отдельному водоносному комплексу.

В работе защищаются следующие основные положения:

1. Во всех водоносных комплексах нефтегазоносных отложений Томской области доминируют газы нефтяного ряда: метановые, метаново-углеводородные, метано-во-азотные. Значительно реже встречаются азотно-метановые и азотные. Все другие газы имеют спородическое локальное распространение.

2. Параметры подавляющей части региональных гидрогеологических и гидрогеохимических показателей нефтегазоносности Томской области специфичны для каждого водоносного комплекса, что отражает разную их гидрогеологическую историю.

3. Значения газового фактора, содержания суммы тяжелых углеводородов и метана, общая газонасыщенность являются наиболее эффективными прямыми показателями нефтегазоносности в условиях Томской области.

Практическая значимость и реализация работы. Газовые критерии оценки перспектив нефтегазоносности для Томской области целесообразно использовать на стадии оценочных и поисково-разведочных работ на нефть и газ в Западной Сибири. К настоящему времени материалы диссертации использованы в отчетах по хоздоговорным темам: при изучении геохимии водорастворенных газов юго-востока Западной Сибири (1994-1995), при разработке гидрогеохимических критериев поиска месторождений нефти и газа в Томской области (1996-1997), при анализе гидрогеологических условий размещения залежей нефти и газа и оценке перспектив нефтегазоносности нижне-среднеюрских отложений Томской области (1998-2000).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференции ТПУ по многоцелевым гидрогеохимическим исследованиям в связи с поисками подземных ископаемых и охране подземных вод (Томск, 1993 г.), на IV Объединенном международном симпозиуме по проблемам прикладной геохимии (Иркутск, 1994 г.), на научно-производственной конференции посвященной перспективам нефтегазоносности слабоизученных комплексов отложений ю-в Западно-Сибирской плиты (Томск, 1995 г.), на научно-производственной конференции "Природокомплекс Томской области" (Томск, 1996 г.), на научной конференции "'Проблемы геологии Сибири" (Томск, 1996 г.), на научной конференции "Молодежь и проблемы геологии" (Томск, 1997 г.), на XV совещании по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (Тюмень, 1997), на научной конференции "'Актуальные вопросы геологии и географии Сибири" (Томск, 1998 г.), на научно-практической конференции "Проблемы и пути освоения минерально-сырьевой базы Сибири и Дальнего Востока" (Томск, 2000 г.), на региональной конференции геологов России (Томск, 2000 г.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем 162 страницы, включая 70 рисунков, 21 таблицу и список литературы (более ста наименований).

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Кропанина, Марина Петровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной многолетней работы по исследованию геохимии во-дорастворенных газов нефтегазоносных отложений Томской области, автором предложено решение некоторых теоретических и практических вопросов. Основные результаты этой работы сводятся к следующему:

1. Для подземных вод Томской области характерным является метановый тип во-дорастворенных газов, который имеет максимальное распространение во всех гидрогеологических комплексах. Кроме метановых в регионе также развиты метаново-углеводородные, метаново-азотные, азотно-метановые и азотные газы. Автором составлена серия электронных карт распространения водораствореиных газов по водоносным комплексам нижнего гидрогеологического этажа и выявлена их вертикальная и горизонтальная газовая зональность.

2. Обобщения имеющихся данных, позволило предложить оптимальный комплекс гидрогеологических и гидрогеохимических показателей для оценки перспектив нефтегазоносности как крупных территорий, так и локальных геологических структур и площадей. Удалось конкретизировать показатели для каждого водоносного комплекса. Применительно к Томской области прямыми показателями нефтегазоносности являются: газовый фактор, содержания суммы тяжелых углеводородов и метана, общая газонасыщенность и другие гидрогеологические показатели, свойственные каждому гидрогеологическому этажу.

3. Установлено, что основная составляющая водораствореиных газов, в первую очередь метан и ТУ, генетически связана с процессами нефтеобразования и может служить региональным поисковым критерием при оценке перспектив территорий на нефть и газ. По комплексу водно-газовых и гидрогеологических показателей Вездеходной площади дана оценка перспектив нефтегазоносности Владимировского свода и выделены в качестве перспективных отложения нижне-средней юры и палеозоя.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Кропанина, Марина Петровна, Томск

1. Белянин Г.Н. Контроль за разработкой Игольско-Талового месторождения нефти. -Томск: ТомскНИПИнефть, 1994.

2. Богомяков Г.П., Нуднер В.А., Ставицкий Б.П., Толстиков Г.А. Гидрогеологические критерии нефтегазоносное™ в условиях Западно-Сибирского артезианского бассейна. /Труды ЗапСибНИГЫИ, 1967, вып.З, с.188-193.

3. Воды нефтяных и газовых месторождений СССР. Справочник /Под ред. Л.М.Зорькина. М.: Недра, 1989. - 382 с.

4. Гаттенбергер ЮЛ. Гидрогеология и динамика подземных вод с основами гидравлики. М.: Недра, 1990, 171 с.

5. Гидрогеология СССР / Под ред. В.А.Нуднера. Том XVI, Западно-Сибирская равнина. М.: Недра, 1970, 367 с.

6. Гуревич М.С. Нефтепоисковое значение геохимической зональности подземных вод. /Сб.: Геохимические методы поисков нефтяных и газовых месторождений. М.: Изд. АН СССР, 1959.

7. Гуревич М.С. Гидрогеохимические и гидрогеологические показатели нефтегазоносно-сти. /Проблема нефтегазоносное™ Средней Азии, вып.2, Гостоптехиздат, 1961, с.393-421.

8. Дальберг Э.Ч. Использование данных гидродинамики при поисках нефти и газа : Пер. с англ. Е.В.Кучерука М.: Недра, 1985,- 149 с.

9. Жукова Т.А., Манылова U.C. Сравнительная характеристика гидрогеологических условий ловушек антиклинального и неантиклинального типов с целью выработки критериев их поиска (Томская область). /Сб. Подземные воды Востока России. Тюмень.: 1997, с.44.

10. Зорькин Л.М. Геохимия газов пластовых вод нефтегазоносных бассейнов. М.: Недра, 1973,222 с.

11. Зорькин Л.М., Стадник Е.В., Сошников В.К, Юрин Г.А. Гидрогеохимические показатели оценки перспектив нефтегазоносности локальных структур. М.: Недра, 1974. Зорькин Л.М., Стадник Е.В., Суббота М.И. Нефтегазопоисковая гидрогеология. М.: Недра, 1982,216 с.

12. Зингер A.C. Газогидрогеохимические критерии оценки нефтегазоносности локальных структур (на примере Нижнего Поволжья). Саратов, изд-во Сарат. Ун-та, 1966. -475с.

13. Иванов ВТ. и др. Отчет ''Геохимия подземных вод палеозойских и мезозойских отложений Томской области в связи с оценкой перспектив нефтегазоносное™ этой территории". Томск, 1980. 368 с.

14. Иванов В.Г. и др. "Разработка комплекса гидрогеологических и гидрогеохимических признаков нефтегазоносности мезозойских и палеозойских отложений на территории Томской области." Томск, 1979г, 351с.

15. Иванов В.Г., Данилова В.П. "Аквабитумоиды палеозойских отложений юго-востока Западно-Сибирской плиты." Сборник исследований в области органической, гидрого-химии нефтегазоносных бассейнов. М., Наука, 1982г., 4с.

16. Иванов ВТ. Гидрогеологические и геокриологические условия Малореченского нефтяного месторождения. Томск: ТомскНИПИнефть, 1989.

17. Иванов ВТ. Гидрогеологические и геокриологические условия Первомайского нефтяного месторождения. Томск: ТомскНИПИнефть, 1991.

18. Rapide A.A., Вагин С.Б., Матусевич В.М. Гидрогеология нефтегазоносных бассейнов: Учеб. для вузов. М.: Недра, 1986. - 224 с.

19. Карцев A.A., Вагин С.Б., Шугрин В.П. Нефтегазовая гидрогеология. М.: Недра, 1992, 208 с.

20. Карцев A.A. (ред). Теоретические основы нефтегазовой гидрогеохимии / A.A. Карцев, Ю.П. Гаттенберг, J1.M. Зорькин и др. М.: Недра, 1992 - 208с.

21. Конторович А.Э., Нестеров И.И., Салманов Ф.К. и др. Геология нефти и газа Западной Сибири. М.: Недра, 1981.

22. Конторович А.Э. Геохимические методы колличественного прогноза нефтегазоносности. /Тр.СНИИГГ и MC, вып.229/, М.: Недра, 1976 228.

23. Конторович А.Э. Редкие и рассеянные элементы в пластовых водах нефтеносных отложений Западно-Сибирской низменности. Литология и полезные ископаемые, 1963, №2, с.282-287.

24. Конторович А.Э., Зимин Ю.Г. Об условиях формирования химического состава подземных вод Западно-Сибирской низменности. /Материалы по литологии и геохимии нефтегазоносных бассейнов Сибири. Тр. СНИИГГ и МС, сер. литол. и геохимия, в.78, 1968, с.83-95.

25. Конторович А.Э., Берман E.JJ. и др. Геохимия юрских и нижнемеловых отложений Западно-Сибирской низменности.: Недра, 1971.

26. Конторович А.Э. и др. Геология нефти и газа Западной Сибири. М.: Недра, 1975, 679с.

27. Конторович А.Э., Данилова В.П., Иванов В.Г., Худорожков Г.П. Распределение и состав аквабитумоидов в отложениях Тымско-Кетского доюрского осадочного бассейна. /Тр.СНИИГГ и МС, вып.255, 1977, с.63-70.

28. Крайнов С.Р., Швец В.М. Гидрогхохимия. Учебник для вузов. М.: Недра, 1992, 463с. Крец Э.С. Подсчет запасов нефти и растворенного газа Игольско-Талового и Карай-ского месторождений. - Томск: Т.Т.Г.Ф., 1985.

29. Кротова В.А. Роль гидрогеологических факторов в образовании, сохранении и разрушении нефтяных залежей. Гостоитехиздат, 1957.

30. Кротова В.А. Геотермические аномалии земной коры и разгрузка подземных флюидов. Сб.: Геотермические условия осадочного чехла нефтегазоносных бассейнов. Тр.ВНИГРИ, вып. 369, Л.: 1975, с.7-23.

31. Кротова В.А., Капченко Л.Н., Лагунова И.А. и др. Гидрогеологические показатели перспектив нефтегазоносности Печорской впадины, Сибири и Дальнего Востока. Фонды ВНИГРИ, 1975.

32. Кругликов Н.М. Гидрогеология северо-западного борта Западно-Сибирского артезианского бассейна. Л.: Недра, 1964, 165 с.

33. Назаров А.Д. Гидрогеохимические условия нефтегазоносных районов Томской области. Автореферат диссертации, представленной на соискание ученой степени канд. геол.-минерал, наук. Томск: 1972, 21 с.

34. Назаров АД., Рассказов Н.М., Удодов П.А., Шварцев С.Л. Гидрогеологические условия формирования болот/ Научные предпосылки формирования болот Западной Сибири. М.:Наука, 1977.С.93-103.

35. Назаров А.Д., Удодов П.А., Рассказов Н.М., Быков ВТ. Гидрогеологические условия нефтегазоносных районов Томской области. Известия Томского политехнического института, т.297, Томск, 1975, с. 118-123.

36. Назаров АД. Гидрогеологические показатели нефтегазоносное™. /Методы и средства разведки месторождений полезных ископаемых. Межвузовский научно-технический сборник. Томск: 1977, с.10-12.

37. Назаров АД. и др. Отчет «Выявление крупных зон нефтегазоносное™ в юрских и меловых отложениях Томской области на основе палеогидрогеологического анализа.» Томск, 1997, с.

38. Розин A.A. Подземные воды Западно-сибирского артезианского бассейна и их формирование. Наука, Сиб. отд., 1977.

39. Ростовцев H.H., Гуревич М.С. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносное™ Западно-Сибирской низменности. Л.: ВСЕГЕИ, 1954.

40. Pocmoeifee H.H. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносное™ Западносибирской низменности. Информационный сборник ВСЕГЕИ, №2, 1955.

41. Ростовцев H.H., Симоненко Т.Н. О поисках нефти и газа в Западно-Сибирской низменности. Геология нефти и газа, №6, 1959.

42. Ростовцев H.H., Ставыцкый Б.П. Глубинные воды Западно-Сибирской низменности в связи с оценкой ее нефтегазоносности. /Вопросы специальной гидрогеологии Сибири и Дальнего Востока, вып.1, 1962, с.32-36.

43. Савченко В.П., Виноградов В.Л., Яковлев Ю.И. Лобовой и тыловой эффект и его неф-тепоисковое значение. Геол. нефти и газа, 1965, N7, с.36-40.

44. Ставгщкий Б.П., Матусевич В.М. Палеогидрогеология и условия солевого и газового состава подземных вод Западно-Сибирского артезианского бассейна. ЗАПСибНИГ-НИ, Тюмень, 1967.

45. Ставгщкий Б.П. Палеогидрогеологические условия формирования современной гидрохимической зональности подземных вод Западно-Сибирского артезианского бассейна. Бюллетень научно-технической информации. Серия гидрогеология и инженерная геология, №7. М: 1969.

46. Трофимук A.A., Вышемирский B.C. Проблема нефтеносности палеозоя ЗападноСибирской низменности. Геология нефти и газа, 1975, №2, с. 1-7.