Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Гидродинамика глубоких горизонтов северной части Приморского артезианского бассейна

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Гидродинамика глубоких горизонтов северной части Приморского артезианского бассейна"

МОСКОВСТСТШ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УТТИВПРС! I;:: г им. М.В. ЛОМОНОСОВ А

1 'соло1 ическпп факулыег

Кафедра 1 пдро! еолш пк

На правах рукописи

< Ч-.НЖЮ11 Ч.\<' П! I [!,«ПР(-КОГО ДРТЬ'Ш.ШГКО! О ¡>,\1 <ТГШ \

('псцпалыюс! I. (Ч.ООлК) Гмдропчио! пя

АВТОРЕФЕРАТ дисссркщпи па соискание \4cnoii степени кандидата юолою-минсралошческнх наук

Москва -1996

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии Московского Государственно го Университет им. М.В.Ломоносова.

Научные руководители: Доктор геолого-минералогпчсскнх наук, профессор В.А.Всеволожскнн

Кандидат геолого-мннергиюгических наук В.И.Дюппн

Официальные опоненты: Доктор геолого-мипералогичеекпх наук, профессор С.С.Бондаренко

Кандидат геолого-минералогпчсскнх наук А. М. Фарту ков

Ведущая организация: Научно-технический центр

АО "Архангельскгеолдобыча".

Защита состоится 5 апреля 1996 на заседании Специализированно-

го совета Д.053.05.27 при Московском Государственном Университете им.М.В.Ломоносова по адресу: 119899, ГСП, г.Москва, 13-234, Ленинские горы, МГУ, геологический факультет, ауд. *-//

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ.

Автореферат разослан " " 1996 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета

Введенне

Актуальность. С глубокими горизонтами артезианских бассейнов платфор-лшого типа связаны многочисленные месторождения нефти, газа, промышленных, тпсральпых п термальных" под. Потребность в энергетическом сырье" (нефть,-газ;-■рмальные воды) постоянно возрастает. С каждым годом расширяется курортно-паторпая база, испытывающая потребность в минеральных водах и водах бальнео-)гнческого назначения. Глубины скважин на углеводородное сырье увеличиваются 1 5 и более км. Вместе с тем известно, что подземные воды глубоких горизонтов иг-нот существенную роль в формировании, сохранении и разрушении залежей углево->родов. В связи с этим изучение гидродинамических условии глубоких юрнзонгов :опстых спечем платформ являегся важной задачей в научном и практическом относишь

Проблема формирования глубоких вод в настоящий момент является в значи-лыюй мере не решенном м поэтому даже небольшой шаг в этом направлении помо-•т в решении этой проблемы.

Печорский артезианский бассейн (ПАБ) является перспективной территорией 1И поисков углеводородного сырья, промышленных и минеральных вод. В последние |д1>! здесь открыты десятки месторождении нефти и газа. Большие объемы разведоч-.ix работ привели к появлению большого количества новой информации по геоло-[ii, тектонике, гидрогеологии п другим разделам геологии, которая требует ком-1експого обобщения и анализа. Потребность в этом возникает прежде всего в связи прогнозом нефтегазоносностн территории, а также с поисками, разведкой и оценкой пасов промышленных и минеральных вод, достоверность которых связана с ка-■етвом информации и существующими представлениями о гидродинамике подзем -»ix вод глубоких горизонтов.

Цели и задачи, Целью исследований являлось изучение гидродинамики глу-жих горизонтов северной части ПАВ. Для достижения этой цели решались слсдую-не задачи:

- гидрогеологическая стратификация осадочпою чехла северной части Пе->рекого артезианского бассейна, в пределах распространения палеозойских и мезо--пекпх отложений;

- разработка методических подходов к изучению гидродинамики глубоких >д переменной плотности;

- аналп", распределения гидродинамического потенциала в пространстве и (епка направлений потенциального (возможного) движения подземных вод в есте-пенных условиях;

- изучение температурного поля и поля минерализации подземных вод глубо-ix горизонтов ПАВ

- сопоставление, комплексный анализ и интерпретация особенностей барпче-чч о. температурного и гидрохимического полей.

Наущая новизна исследований. Доказано плаегово-блоковое строение глу-жих водоносных комплексов, о1сутсгвне региональных потоков даже в пределах ло-lti.iii.ix площадей ПАВ. Показана существенная неоднородность гндродпнамнческо-температурного и гидрохимического полей. Осуществлена типизация гндродииа-1чсскнх блоков и предложены генетические типы границ, отделяющие блоки друг от >уга. Разработан и апробирован методический подход к изучению гидродннамнче-пх особенностей подземных под глубоких горизонтов. Установлена связь между :обенностя.ми гидродинамических условий и размещением месторождений нефти и за, что позволит в будущем разработать гидрогеологические критерии поисков ;сторождсшш углеводородов.

Методы 11сслелопа1111я. В процессе исследования гидродинамики 1IAI] применялись различные гидродинамические методы: метод приведенных давлений, метол локальных градиентов, метод попарно-последовательного приведения п "прямой" метод н численное моделирование на ЭВМ гидродинамики крупных структурно-тектонических элементов в четырсхслойной стационарной постановке. Также проведен комплексный анализ и сопоставление распределения давления, температуры и минерализации. Большое внимание уделялось анализу исходной информации н оценке степс! и i ее достоверносп i.

Практическая значимость работы. Представленные новые представления с гидродинамике глубоких горизонтов северной части ПАБ могут использоваться ирг проведении разведочных работ при поисках углеводородного сырья, минеральных г промышленных вод, а также при прогнозе пластовых давлений. Построенные по результатам моделирования региональные гидродинамические схемы можно использовать для оценки перспектив нефтегазоносно« п северной части ПАЕ. Предложенные методические подходы изучения гидродинамики глубоких горизонтов могут быть использованы для других артезианских бассейнов.

Апробация и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на Ломоносовских чтениях (1995, Москва), Всероссийской гсологнческо! конференции и XII Геологической конференции Республики Коми (1993, Сыктывкар) конференциях молодых ученых Республики Коми (1992, 1994, Сыктывкар), конферен цнях молодых ученых геологического факультета МГУ (1993,1994, Москва). Результаты работ по проблеме формирования гидродинамических условий глубоких горизонтов северной части Печорского артезианского бассейна опубликованы в 6 научны? работах автора.

Используемые материалы. Использовалась опубликованная и фондовая литература по геолопш, тектонике и гидродинамическому, гидрохимическому опробона-ншо глубоких скважин, а также по замерам температур в них. Вся исходная информация предоставлена АО "Архангельсгеолдобыча", ТПО ВНИГРИ, ИГ Коми НЦ УрС РАН. Всего была обработана первичная информация по более чем 500 скважин. Этс 1500 замеров пластового давления, около 500 измерений плотности воды, около 100( результатов химического анализа проб глубоких вод и сотни замеров температур.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения. Со держит 145 страниц текста, 38 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 173 найме ковании.

Работа выполнена под руководством профессора Всеволожского В.A. i старшего научного сотрудника Дюнпна В.И. Автор выражает сердечную благодарность научным руководителям Дюшшу Валерию Ивановичу и Всеволожскому Влади миру Алексеевичу, которые оказали большую помощь в написании работы. Abtoj также выражает признательность сотрудникам кафедры гидрогеологии доцентам: Се меновой В.М., Куваеву A.A. Орлову М.С., профессору Шеегакову В.М., Питьево! К.Е., ст.науч.сотр. Шмагину Б.А., Лехову A.B., Бруснлоискому С.А. за ряд ценных со ветов и замечаний при работе над диссертацией. Советы и рекомендации автор полу чил также от сотрудников Института геологии Коми НЦ УрО РАН Беляевой И.В. Малышева H.A., Ппменова Б.А., Корзуна А.Л., за что выражает им особую прпзна телыюсть.

Глава 1. Геологическое строение и тектоника

1.1 Тектоника. Печорская плита занимает крайнюю северо-восточную част! европейской платформы и расположена в пределах одноименной эинбаикальско! плиты. В строении Печорской плиты принимают участие два крупных структурны: комплекса: нижний - фундамент и верхний - осадочный чехол.

Осадочные образования платформенного чехла Печорской плиты можно юдразделнть на три крупных структурных этажа, разделенных стратиграфическими и тловыми несогласиями и существенно отличных по своему геологическому строении: ордовикско-енлурпйскпп. верхнедевоиско-трпаеовый и юрско-aurponoi сновын.

По иоверхносш фундамента и другим структурным поверхностям выделяют-ü следующие (надпорядкювме) структуры: Печорская сппеклпза и ГТредуральскнп ¡poíno. ! к'чорская спнеклтн, представляет собой пологую платформенную впадину, ■оеюящую нз чередования огпосше.тыю стабильных (Пжма-Псчорская и Большезе-1е.1ьекая) п мобильных (Печо])о-Колвинскпя и сложноностроенпая Варандей-\дзьвппская структурные зоны) структурных элементов. Тектоническое районпрова-шс Печорской плиты проводится по среднему етрук1урному этажу, который расчленился па С1р\ктуры первого порядка: Пжма-Печорекую нпалпн\, Малсмемельско-\o"ii уевск>ь> моноклиналь. I1ечоро-Кожвинекпй и Колвпнский мекшалы, Денпеов-кую п Хорейверскую впадины и Варандей-Адзьвнискую структурную зону.

ITn современное геологическое строение рассматриваемого региона большое ¡.аынпо оказали днзыинкпшные движения. Все разрывные нарушения Печорской питы орнентпронаиы в четырех направлениях: северо-западном, северо-восточном, убмерпдиапалыюм н еубшпротиом. По возрасту заложения разломы разделяют на шфейекпе, вепдско(?)- рапнепалеозойскпс, позднепалеозойско-раннемезозопские и :айнозойекпе.

1.2 Литолого-стратш-рафнчеекнй очерк. Осадочный чехол Печорского арте-панского бассейна представлен породами палеозойско-кайнозойского возраста, ко-орые залегают на рифейском фундаменте. В строении осадочного чехла принимают частне отложения вендского, нижне-кембрнйского ('?). ордовикского, силурийского,

[с;;онс!'<)1 о, каменноугольного, пермского, триасового, юрскою, мелового п капно-oiícicoio возрасти. Мощность осадочного чехла меняется от 10-12 км в Преду-кпьском красном npoi пбе до 6-8 км в палеоавлако) ена.ч а до 2-3 км в районах палео-ь'.дпншй. ! 1алеоюйскпй комплекс отложений сложен препммпее| ненпо карбона i iii.i-ii! породами. 'I о.тько среднедевоиекпй и верчнепермскнй отделы предел авлепы icppn-енпымп отложениями. Все породы накапливались н морских условиях. Опоженпя ic io ¡olieron гр\ппы necoi лаено залегают на породах пермской cncie.Mi.i. В составе руппы усыновлено присутствие ¡рнасоиых, юрских и меловых отложений, которые 1редетанлепы нересланваипем [еррнгеппых пород как морского, так и конпшепгаль-Ю1 о происхождения. Отложения кайнозойского возраста представлены чередованием орнзонтов ледникового генезиса, с толщами сформированными в обстановке мор-го| о пеадконакоилешш на сспсрс и озерио-ледппково! о на ки е.

И пределах П.\1> широко развшы mhoi олегне-мерзлые породы (ММП). Рассматриваемая территория характеризуется сплошным и массивным распространением vlMÍI. По вертикальному строению п мощности мерзлых пород она представляет со-ÍOH в северной части область распространения однослойных ММП, а в центральной псти ММП имеют двухслойное строение. Общая мощность ММП до 500 м

I лава 2. ¡ пдро1 ео.юшчеекпе условия Печорскою артезианского бассейна.

Печорский apie-iiianeKiiíí бассейн выделен в пределах Печорской еипсклнчы. ? соо1че!С!вип с !ip¡ni!и!!!амí! вытетенпя !Т!дро!ео ¡oí пческих iгажен в северной час.'П 1АБ может быть выделено четыре гидрогеологических этажа: первый (мезозонско-:айнозойскпй) расположенный выше регионально распространенных многолетне-(ерзлых пород, второй (верхнедевонско-трнасовый) нижним водоупором является л.шовско-саргаевскне отложения, третий (ордовнкско-нпжнефранский и четвертый рифейско-инжнекембрнйскнй) - фундамент. В работе изучались пять основных регио-ьтльпо распространенных водоносных комплексов (ВК), которые располагаются в

пределах третьего и второго гидрогеологических этажей.

Верхнепермско-триасовый водоносный комплекс развит повсеместно на территории ПЛБ и состоит, в основном, из песчапо-глиннстых отложений морского генезиса. Позднепермская толща представляет собой чередование песчаников и глинистых разностей. Триасовые отложения представляют собой толщу континентальных осадков. Мощность также сильно меняется от 200 м на юге до 1500 и более м на севере ПЛБ. ВК характеризуется резкой невыдержанностью хорошо проницаемых зон, которые имеют линзовидныи характер. Минерализация от 5 до 100 г/л. Глинисто-алевритовые толщи верхнего триаса, мощностью 20-50 м являются верхней водоупорной толщей. На севере верхняя часть комплекса расположена в зоне ММП, которые являются водоупором. Выше расположенные водоносные комплексы юрских, меловых и четвертичных отложений не являлись объектом исследования.

Нижнепермская (кунгурская) водоупорная толща выделяется на территории всего Печорского артезианского бассейна в объеме терригенной толщи ранне- н позд-неартпнекого возраста и глинисто-галогенных пород кунгура. По литологии выделяют два типа: к северо-востоку от Печоро-Кожвинского меганала это преимущественно глинистые и глиннсто-алеврнтовыс породы, а на юге и юго-востоке - карбонатно-террнгенно-галогсшю-сульфатные образования. Мощность иодоупора сильно варьирует в пределах бассейна от 250 до первых метров.

Верхнсвпзейско-артннскип водоносный комплекс широко распространен в НАБ. Его мощность около 2000 м. Сложен преимущественно карбонатными отложениями. Характеризуется мозаичным распределением фпльтрацпошю-емкостных свойств. Минерализация 40-170 г/л. Перекрыт региональным нпжпепермскнм водоупором.

Визейская водоупорная толща выделена в объеме мгшииовского и яснополянского надгоризонтов визепского яруса. Повсеместно развита в Варандей-Адьзвннской структурной зоне, Печоро-Колвинеком авлакогене, а в пределах Хорейвсрской впадины распространена фрагментарно. Мощности незначительные до 50-70м.

Верхнефранско-турнейский водоносный комплекс сложен преимущественно карбонатными отложениями и характеризуется разнообразием лнтолого-фацналыюго состава, а также резким изменением мощностей различных фации. Максимальной мощности водоносный комплекс достигает па Средне-Печорском поднятии. Минерализация 100-200 г/л. Верхним водоупором служат глинистые породы визепского возраста.

Нижиефранская (кыповско-саргаевская) водоупорная толща выделена в объеме кыновского и саргаепского горизонтов верхнего девона и является верхним региональным водоупором для среднедевопско-пнжнефраиского комплекса, а в случае его отсутствия для более древних водоносных комплексов. Уменьшение мощности во-доупора до 10-50 м, а также увеличение песчанистоети происходит в северо-восточном и южном направлениях, что отражается на фильтрацпонпо-емкосгных свойствах во-доупора.

Среднедевонско-нпжпефранскнй водоносный комплекс террпгенных отложений с максимальной мощностью до 1000 и более метров. Водовмещающпми породами являются, и основном, песчаные породы с высокими фильтрационно-емкостнымн свойствами. Минерализация 100-250 г/л. Верхним водоупором служит глинистая толща кыновского и саргаевского горизонтов верхнего девона.

Ордовикско-нижнедевонскпй водрносный комплекс это преимущественно карбонатный комплекс с максимальной мощностью до 2500 м в Предуральском прогибе. Минерализация 130-190 г/л. Верхним водоупором являются глинистые отложения верхнего силура и нижнего девона, в случае отсутствия последних (Хорейверская впадина) - кыповско-саргаевская глинистая толща.

Глава. 3 Развитие представлении о региональной динамике

подземных вод глубоких i орнзоптов.

В 188U г. С.П.Никитин впервые в мировой литературе определил понятие -

"i рун и >вые воды" и в конце 20-х В.О.Плыш п 1ÎJI .Дичков в 30-х юлах нашего столетия иредюжитп iидродипамичеекпп кршepnií - местный базис эрозии отделяющий грунтовые водь! от артезианских. Это деление вскрыло существующую в природе вер-шкалыто зональность и впоследствии вылилось в учение о вертикальной гидродинамической зональности, которое в настоящее время является основой современных представлении о peí иопалыюн динамике подземных вод артешапских бассейнов. В Р'З^-З1.» г <!>.Д.Макаренко н в 1939 i JI.K.lli наювпч выделили ipil i ндроднпамнче-екпе зоны. Подробная схема гидродинамической 'зональности была опубликована II.К.Игнатовичем в 1944г. В дальнейшем некоторые основные положения схемы о гидродинамической зональности П.К.Игпатовпчл подвергались доработке i¡ дополнениям. a иногда и пересмотру в работах ряда исследователей: В.Л.Лпчков, М.А.Гатальскип, П.К.Зайцев, Л.II.Каменский, Л.Л.Карцев, Л.М.Овчинников, В.В.ГТшшекер, Н.Н.Толсшхпн, И.Г.Кнссин, В.В.Колодий, Л.В.Кудельский М.Н.'Зандельсон, II.М.Крутиков, С.С.Вондаренко, В.Л. Всеволожский и других.

Последними работами, посвященными вопросам гидродинамической стратификации артезианских бассейнов, являются работы В.Л.Всеволожского. Наиболее крупным стратификационно-гидродинамическим элементом в бассейне является гидрогеологический этаж, кроме того он выделил для артезианских бассейнов три гидродинамические зоны, п той или нпой мере охватывающие, гидрогеологические этажи. Н.И.Дюиин количественно обосновал выделение '.рех тяродиначичсскич «он на основании они ношения величин i оризошальпых п вертнкал].пых фплырациоппых сонромгвлеппй, характера изменения ¡радистов и расходов вдоль линии юка 1' настоящее время принципиально прошв выделения трех i ндродпнимпчесгих зон в р;п-рече apieiiiancKiix бассейнов пикш не в<нражае1 (принципы выделения п названия зон vi.li '■ i oí шчап.еч). Представления же о гидродинамике флюидов глубоких частей разреза ypiem.tiicKHX бассейнов, еоотегствующич '-one весьма naipvvuieiinoio водообмена. очень ирошворечивы.

При всем разнообразии взглядов па гидродинамические условия зоны весьма затрудненного водообмена определилось три основные точки зрения. Первая, предпо-Ubicí. чi.. движение по,не\шы\ вол происходи i под действием i ндрост a i пчееког <> напора (в icpMiiiio.Toi пи авюров), коюрый в процессе i еолог нческого разит пи распространяется на весь лрюзианскни бассейн п делает ею единой iидродннамнчеекн взаимосвязанной системой. Движение подземных вод осуществляется под действием градиента напора в направлении от региональных областей питания (горно-склалчатое обрамление, приподнятые и периферийные части АВ) к региональным об-гастяуг раз: рузки (океанические п морские виадпны) преодолевая при этом расстояния в согни и тысячи километров. Также не огрнцаегся влияние на распределение пластовых давлении эндогенного фактора. Такой взгляд ira гидродинамику глубоких подземных под был перенесен из представлений о динамике зоны активною водообмена. Для ИЛЬ подобные ь31 ляды предлш аЛНСЬ П.М.Невской, i .П.ЛыссШШЫМ, Ю.Д.Николаевым, Е.А.Баре, Ю.П.Гатенбергером и др.

Вторая точка зрения основывается на гипотезе о компрессионном (элизпонном) движении подземных вод, (А.А.Карцев, Ю.В.Мухин, П.К.Занцев, В.В.Колодий и другие.). Основное в этой гипотезе то, что глинистые тонкодисперсные породы при осаждении захватывают большое количество воды. В последующем, при уплотнении и литогенезе они отдают воды, которые мигрируют в коллекторскне тол-

щн. Это н приводит к формированию в глубоких частях разреза аномально-высоких пластовых давлении и движению подземных вод из наиболее погруженных частей (областей питания) артезианского бассейна к приподнятым периферийным частям (областям разгрузки). Как и в первой точке зрения здесь предполагаются региональные потоки. Элизноиные представления о гидродинамических условиях зоны весьма затрудненного водообмена ПАБ были сформированы Б.Н.Любомнровым, Н.М.Кругликовым, П.И.Мотовнловым и др.

Рассмотренные выше две точки зрения на гидродинамику подземных вод глубоких горизонтов предполагают гидродинамическое единство в пределах водоносных комплексов пли горизонтов по всей площади их распространения.

Однако ряд исследователей (В.А.Кротова, А.В.Кудельекий, М.И.Зайдельсон и др.) ограничивают для отдельных регионов роль горного обрамления в формировании глубоких вод. В.А.Всеволожский и В.П.Дюшш на основании изучения соотношения горизонтальных и вертикальных фильтрационных сопротивлений впервые теоретически доказали "ничтожную" роль периферии в питании подземных вод глубоких горн-зонтов для всех без исключения артезианских бассейнов, независимо от геолого-структурных условии. Они предложили принципиально новую модель сгросипя глубоких горизонтов артезианских бассейнов - нластово-блоковую. Эта точка зрения в последнее время принимается все большим числом исследователей и подтверждается исследованиям для многих регионов. Последней работой, посвященными гидродинамике глубоких горизонтов ПАБ и впервые показавшей гидродинамическую разобщенность в строении глубоких горизонтов является работа А.М.Фартукова, который исследовал камспноуголыю-пермские отложения севера Тимано-Печорского НГБ. По его мнению рассматриваемый водоносный комплекс неоднороден по всей площади н разбит на несколько автономных участков, каждый из которых характеризуется различной интенсивностью и направленностью флюидоообмеииых процессов.

Подобных взглядов придерживаются и зарубежные исследователи, которые считают, что "осадочный бассейн - состоит пз отдельных участков, ограниченных друг от друга гидравлическими барьерами" (Р.Берг, Д.Деллпе, Т.Деберс и др).

Краткий анализ существующих представлений о региональной динамики глубоких горизонтов артезианских бассейнов показал, что па современном этапе развития гидрогеологии не существует единого взгляда об условиях формирования подземных вод зоны весьма затрудненного водообмена вообще н Печорского артезианского бассейна в частности.

Глава. 4 Методика изучения гидродинамики глубоких горизонтов северной части Печорского артезианского бассейна.

4.1 Существующие методы изучения движения жндкосгн переменной плотности. В разделе рассмотрены методы изучения движения жидкости переменной плотности от первого предложенного А.П.Снлииым-Бекчуриным в начале сороковых годов до самых последних (Керкис Е.Е., Ермилов И.Я., Ягодин ЯЛ., Бондаренко С.С., Кисспн И.Г., Якобсон Г.Г1., Зерчанинов И.К., Станкевич Е.Ф., Гуревич А.Е., Шеста-ков В.М., Самсонов Ф.П. и др.)

Анализ показал, что большинство предлагаемых методов являются или модификацией формулы А.И.Снлина-Бекчурина пли направлены уточнение значения плотности воды в зависимости от пластовых условий. Исключением являются графические методы и метод расчега фильтрационной силы (А.Е.Гуревичу). По первый метод является приближенным. Второй метод имеет два существенных ограничения: 1 - в пределах расчетной области значения плотности, коэффициентов проницаемости и пористости должны меняться незначительно, 2 - точки должны быть удалены от границ и от районов с резкими изменениями потока подземных вод. Выполнение этих

словпи возможно тогда, когда между рассматриваемыми точками нет разрывных наущений. резкой смеиы лнтолого-фацпалыгаго состава. Это приводит к невозможней! применения -л ого метода для сложного геологического обьекта каким является ! А1>.

При изучении ] ндродпнамики глубоких юрпзонгов ПАП основным методом еследоваипя являлся меюдпка приведения пластовых давлении А.К.] Чревпча. кото-ая в отличие 01 остальных меюднк приведения позволяет оценить погрешность прн-едепия еиямниую с изменением плошостп воды в горизонтальной плоское! и. Пз\че-не 1 идродпнампкн в пределах локальных площадей осуществлялось 1акжс меюдами опарио-последовательпого приведения, локальных градиентов и непосредственно по шкшчееким замерам давления.

4.2 Методы используемые при изучении тдродинамикп } лубоких горнчоитов еверной части Печорского артезианского бассейна.

Традиционно при изучении рсгцриалыюй гидродинамики ар;ел;аискп\ Засей но» отдельные площади представляют в виде "точгн", что связано с мелким мае-!табом исследований. В связи с этим'значения давления но этим площадям осредня-мся или в!лбнрается какое-либо одно значение из нескольких. Все это может привес-и к искажению реальной гидродинамической ситуации. Поэтому изучение поля но-еицпала осуществлялось вначале на отдельных хорошо изученных площадях в мас-ггабе 1:25 ООО 1: 50 ООО с последующим региональным обобщением. Такой подход озволяет использовать весь фонд скважин, пробуренных и опробованных на изучае-юп территории, максимально учесть геологическое строение, тектонические условия что важно выявить особенности гидродинамики на локальных площадях.

Одним из самых сложных вопросов гидродинамики кпбокпч юрпзонгов ив-яо1ся движение жидкости переменной плотности. связи с 'мим при анализе 1 пдро-инампчеекпх условии на локальных площадях использовались, следмощпе меюды: :еюд нрнведеппых давленш"!, с оценкой погрешности приведения (А.И ,"\ревпч). ме-од локальных фадпешон (В.М.1 Пеетаков) : определение градиешов но фактическим амерам на одной плоекосгп; метод попарно-иоследоиа1ел1,пого приведения '.Бопдаренко), а для составления региональной модели - метод численною моде-провання на ')ВМ 1 ндродннампкп крупных етруктурполектничсских элементов в епярехелоиной стационарной постановке.

Предварительно была осуществлена отбраковка исходной информации. Были 1бракованы: расчетные значения пластовых давлении, полученные по кривой воеста-овления: недовостановлснпые значения - обмеченные в актах испытания скважин, шпимальные значения давлении, замеренные на одной и топ же глубине для одной п ой же скважины; 'давления замеренные во время проведения опытной эксплуатации ли при гидродинамических опробованиях скважин (гпдропрослушиванне).

Приведение пластовых давлений. Распределение плотности флюида по разрезу пределах отдельных площадей ПАВ представляет собой поле точек. Поле точек па рафиках р(/) ограничивалось прямыми линиями, что упростило расчеты и повысило х "запас надежности". Плоскость сравнения была выбрана единая для всей изучае-:ой территории и для всех рассматриваемых комплексов с таким расчетом, ч 1061,1 по-решноси. приведения была минимальной (на глубине -2400 м). г)ю позно пгю нро-пализпровать распределение давления не только отдельно для каждого ВК, но и оце-ить вертикальное взаимодействие между ними. Погрешность приведения, в боль-шнстве случаев не превышает 0.5 МПа. Перепад пластового давления в пределах ло-альпых площадей достигает 10 МПа, в основном находясь пределах 1-5 МПа, что иачнтелыю больше погрешности приведения. Такой анализ был проведен для всех лошадей и показал, что использование метода приведенных давлений для Г1АБ пра-омерно. Значения приведенных давлений использовались при моделировании гндро-

дннамических условий многопластовон системы и для оценки вертикальных н латеральных градиентов.

Изучение гидродинамических условий по данным прямых замеров пластовых давлений. В связи с существующими и не прекращающимися дискуссиями о возможности (невозможности) использования метода приведения пластовых давлений, нами предлагается подход позволяющий оценивать градиенты по фактическим данным с последующим их сравнением с направлениями градиентов полученными различными методами: приведение давлений, локальные градиенты, попарно-последовательное приведение.

При наличии двух замеров пластового давления в разных скважинах на одной и тон же глубине не возникает вопроса об их приведении т.е. в этом случае можно уверенно утверждать о наличии или отсутствия градиента между этими двумя точками (скважинами). Но так как абсолютно одинаковая глубина опробования невозможна для большой территории, можно выбрать наиболее изученные интервалы разреза на относительно небольшой площади. Величина выбранных нами интервалов не превышала 20-30 м. Следовательно можно говорить о наличии градиента при перепаде давлений более 0.2-0.3 МПа. Этот метод применялся только на хорошо изученных структурах, большинство которых находится в пределах центральной части Хорейверской впадины. Для них были построены схемы направления латеральных градиентов пластовых давлений для хорошо изученного верхнефранско-турнейского комплекса.

Метоо локальных градиентов. Этот метод с точки зрения автора позволяет оценивать направления движения глубоких флюидов без приведения пластовых давлений. Для тех же площадей Цен тральной части Хорейверской впадины были рассчитаны значения локальных градиентов и построены схемы градиентов.

Метод попарно-послеОовашельного приведения давлений. По мнению автора (С.С.Бондаренко) и его последователен этот метод существенно уменьшает пли практически исключает погрешность приведения пластовых давлении. Метод использовался для тех же хорошо изученных площадей центральной части Хорейверской впадины.

Метод моделирования. Описанные выше методы исследования позволяют оценить направление и величину градиента только между точками (скважинами), которые достаточно неравномерно расположены по изучаемой территории. Региональные представления о гидродинамике глубоких горизонтов получены в результате численного моделирования с привлечением информации по всем скважинам и учитывая особенности г еологического строения и тектоники. Было осуществлено моделирование для всего региона и для всего изучаемого разреза (ем.выше). Моделировалась четырех пластовая система в масштабе 1:200000 для всей территории и отдельно вал Сорокина в масштабе 1:50000.

Гидрогеологические условия схематизировались в виде четырехслойной толщи с тремя слабопронпцаемыми толщами, перекрытые сверху ММП. Вся изучаемая область разбивалась прямоугольной неравномерной сеткой так, чтобы скважины и геологические границы попадали в центры блоков. Граничные условия задавались: 1-го рода если на границу попадали скважины с данными по замеренным пластовым давлениям): 2-го рода с нулевым расходом блоки в с разломами; 3-го рода на границе с акваторией моря и в отдельных блоках внутри изучаемой области (как правило, на границах сочленения крупных структурных элементов). Задача решалась в стационарной постановке.

В процессе решения обратной задачи корректировали проницаемость ВК и разделяющих толщ. Решение считалось законченным когда модельные давления соот ветствовали природным, а горизонтальные и вертикальные градиенты совпадали но величине и направлению. Точность решения составляла 0,5 МПа (2%), что равно мак-

снмалыюй погрешности приведенных давлений. В процессе решения при корректировке модели прошщаемосп, ПК приходилось умеиыпап, до Ю-4-4 м/'cyi, а межплаето-nvio прошщаемосп, до КИг-п м/СуГ( г.с. по существу задавать непроницаемые границы. В ряде случаев в изучаемой области приходилось задавак, фаннчные условия 2-го рода с п\левым расходом.

В pesyibiaic решения обратной задачи нолчченм значения давлений но всей изучаемой области, что было использовано при построении гидродинамических схем для всех водоносных комплексов, а также гидродинамических профилей Кроме того pe iv.H.i ai ы моделирования пошолплн опешит, величину и направление вер шкалик» о градиента, т е оценит!, межпластовое взаимодействие.

('опос!авлеппе п'.шравлепий .киеральпых градиента полученных различными меюдами показа ю, чго наиболее хороши совиадакн направления ¿радпсыои полученные rio (фактическим замерам пластового давления и методом приведенных дав-jivníiii. ЛиС1<ииЧНи неоднозначные peivjibiaibl ikuiv'iükiicn пом неио.кьчпнччнн метода градиентов u шлшрно-нссдедииаiслыкмо приведения пластовых давлений. ')ю обьясняетея, по-видимому, тем, что не учитывается изменение плотности воды между точками, для которых осуществляется расчет, особенно при больших расстояниях по вертикали между ними п существенным изменением плотности по глубине, а также другими причинами. Распределение потенциалов но результатам моделирования, не противоречат направлениям латеральных градиентов на локальных площадях. 4.3 Методика изучения температурного поля и поля мниералпзацин. При исследовании гидродинамики глубоких горизонтов, как правило, сталкиваются с такими трудностями как недостаток п в ряде случаев малая аоетверноеть ¡¡o/uncí! i пдродппампчеекой информации. Ого определило необходимость не ю.тько ¡п,!Г>о шнамичееких оценок, по и ападпш косвенных показателен, котрые Moiy; евп-;e:e.¡f епк-.пиь о i ндроднначнке 'Vio прежде всего -tcMiiepaiypa н мпнера.ш ¡ацпя во-.¡¡,1 Как н'.весшо. на распределение ¡i upoei ране i ¡'е п величину давления кроме чисю ■ !i,un гшнамнчеекпх факторов Moiyi в.мгпь и другие процесс!,i, например - фпшко-мгшчеекпе. ¡екюничеекие движения, коюрыс moi \ i нрпвесш к изменению icMnepa-;уры ¡i минерализации и хпмпчееко! о состава воды.

И евя5И с->шм анализ закономерное!ей и особенности почч к'мпературы и минерализации, может помочь расшифровке причин, формирующих сложную картину распределения давления.

Существующие на настоящий момент представления <У температурном ноле Печорское, аркмпанскою бассейна предпола! ают закономерное увеличение le.Miie-]м:\р o¡ Уральско1 о крчжа п Тнмана к цешрадьиым н северным наиболее погруженным частям бассейна. Построение таких карт и разрезов как правило основано на осреднении вертикального температурного градиента по отдельным площадям, каждая из которых характеризуется одним средним значением температуры, причем но-ароеппя чаею проводя 1ея не по глубинным срезам, а по комплексам. 'От приводит к каршне не отражающей природную сит\ашпо (к oreyieiBiiio пли малому значению .та1е[)алыю1 о температурной) фадпента и упрощенному представлению о распреде-;c¡!i!u i ем nena i урного поля или к полному ei о искажению).

ч.обы исключи 1Ь ошибки, еняпшиые с пересчет?! тчнерлпр па единые глубинные температурные срезы, изучение температурного ноля в плане проводилось с выборкой замеров температур в узком интервале разреза (20-30 м). Это позволило построить схемы латеральных фадиеитов температур н изучить их распределение в пространстве на хорошо изученных площадях центральной част Хорейверской впадины. Кроме того проведено изучение изменения температуры в вертикальном разрезе для большинства локальных площадей изучаемой территории.

Традиционно изучение региональных закономерностей гндрогео.хнмпческого

поля заключалось в построении карт минерализации и различных компонентов химического состава подземных вод. В этом случае значение минерализации выбирается одно на структуру для всего водоносного комплекса, что при значительных мощностях комплексов (500-1000 м) и больших вариациях литолого-фацпальиого состава пород неправомерно. Что бы избежать этого поле минерализации изучалось нами па локальных структурах центральной части Хорепверской внаднны, где уже были проанализированы температурное и барическое поля. Чтобы определить наличие и направление градиента минерализации между точками (скважинами) выбирались такие значения минерализации которые были замерена практически на одной и той же глубине, интервал не более 50 м. В результате были построены схемы латеральных градиентов минерализации и изучено их распределение.

Последним этаном в изучении гидродинамики глубоких горизонтов был комплексный анализ и интерпретация особенностей барического, температурного и гидрохимического полей.

Глава 5. Анализ полей температуры и минерализации глубоких подземных вод.

5.1 Результаты анализа поля температур.

Полученные значения вертикального температурного градиента варьируются только между крупными тектоническими элементами. Максимальные значения градиента наблюдаются на Колвинском мегавалс (2,3-2,6°С/Г00м), исключение Сарута-юская структура (1,7°С/!00м). На вале Сорокина значения вертикальных градиентов (1,7-2,ГС/!00м), за исключением Осовейской структуры (3,4°С/100м). Расчет вертикальных градиентов, полученный таким методом не позволяет оцепить колебания температуры в горизонтальной плоскости в пределах отдельных площадей. Весь перепад температуры па одной глубине осрсдняется и представляется точкой с одним значением температуры. Температурные профиля построенные по площадям вдоль вала Сорокина и Колвннского мегавала, характеризуются наличием малого латерального температурного градиента или полным его отсутствием. В тоже время построение профилей по той же линии, но уже по скважинам этих же площадей для среза наиболее изученного всрхневизейско-артинского водоносного комплекса указывает на наличие латерального температурного градиента с перепадом температур в пределах одной структуры до 10°С. Это свидетельствует о неоднородности поля температур в плане в пределах вала Сорокина и Колвннского мегавала. Детальный анализ распределение температур по глубине показал на отдельных структурах изменение вертикального градиента по глубине. На Восточно-Колвннскон площади в интервале 2500-4100 м, ниже глубины 3400 м вертикальный градиент температуры значительно увеличивается до 10°С/100м. В верхней части изучаемого разреза градиент 3.3°С/100м.

Во избежание ошибок, связанных с пересчетом температур на единые глубинные температурные срезы, изучение температурного поля в плане проводилось с выборкой замеров температур в узком интервале разреза (20-30 м) (см.глава 4) для хорошо изученных площадей центральной части Хорейверскоп впадины. На схемах распределения латеральных температурных градиентов отчетливо видна неоднородность поля температур в плане. Неоднородность поля также видна па графиках температуры от глубины построенных для изучаемых интервалов по отдельным скважинам и если величина вертикального температурного градиента и не меняется, то происходит смещение графиков по оси температур, что свидетельствует об изменение абсолютного значения температуры на одинаковой глубине для разных скважин. Наличие неоднородного поля температур свидетельствует об отсутствие регионального латерального движения (конвективного латерального теплопереноса) глубоких подземных вод

(ажс и пределах локальных площадей.

5.2 Результаты аиалпча поля минерализации. Значения минерализации па од-юп глубине и пределах локальных площадей центральной части Хорепверекоп впади-!Ы меняются от-122 до.204 г/л. IIa отдельных площадях максимум минерализации фпурочен к центральной наиболее приподнятой члеш структур. Анализ полученных ■чем ¡радпешон минерализации показал чк>. се изменение не закономерно и нмес! тзанчный характер Наблюдается довольно сложная картина распределения мпиера-шзацнп даже па одном срезе мощностью 30-50 м. Неоднородность поля мпперализл-цш можно объяснигь различными причинами - как чисто гндродппамнчеекпми вертикальное перетекание), так и физико-химическими процессами и системе подп-юрода, а 1акже изменением напряженно! о еосюяния пород.

Глава 6. Гидродинамические закономерности глубоких горизонтов северной часто i 1ечорского артезианского бассейна.

6.1 Региональные закономерности гидродинамики глубоких горизонтов, Описание региональных закономерностей проводятся по результатам численного моделирования. В пределах вала Сорокина и Хорейверской впадины во всех водоносных :омплексах наблюдается сложная картина распределения гидродинамического потеи-щала п латеральных градиентов, мозаичное незакономерное распределение пьезомп-шмумов, иьезомакснмумов, а также мало - и высокоградпеитных зон.

Контрастность барического поля уменьшается вверх по разрезу. В самом шжнем (сплурннско-ннжнедевонеком комплексе) величина латеральных i радистов 'с.авляет 10--101 (в о!де.н>ных случаях до 1). В верхнем псрхнеиермско-грпаеовом JK наблюдаек-я практически безграднентная картина. Также но разрезу меняемся и ■слпчнпа вершкально! о i радиента. Максимальные шачения nepiпка.п,по1 о градпеша кюлюдается между самыми нижними сплурпйско-пнжиедевонскпм и верхнефранеко-урнейским ВК. При мопшоетп кыпонско-саргаевского водоупора 100 м. перепад посчитала составляет 5-10 МПа, следовательно величина вертикального градпеша до-М1И aci Ю-Вверх но разрезу величина 1радпента снижается, в отдельных случаях радиент между смежным» ВК отсутствует.

Ьолышшство гидродинамических границ, установленных па вале Сорокина в >езультате решения обратной задачи, как правило, пространственно совпадают с по-южеписм дизъюнктивных нарушений. Так. гидродинамическая граница выявленная ¡а Наульекой площади прослеживается только в нижнем ВК п коррелируется с раз-юмом секущим отложения залегающие только ниже кы1ювеко-еаргаевско1 о водоупо->а. В вышележащем верхнсфранско-турненском ВК зоне этого разлома соответствует 1ьсзомакспмум. Такое соотношение распределение приведенного потенциала в разре-!С может быть сформировано, за счет восходящего перетекания, через более прони-шемую зону водоупора, которая могла сформироваться над разломом. Кроме того ш.чпчие вертикальной раз1рузкп из нижележащего ВК подтверждается данными по еохнмип нефтеп. Залежи нефти расположенные в нижнедевонскнх и верхнедсвоискпх птоженнях имеют одинаковые геохимические и генетические свойства, евпдетель-чвующие о том что пефтема1еринскнми породами для них являются одни и ¡с же шжпедевонскне отложения. Крупный субншротныи разлом секущий дотрнасовые от-южеппя п разбивающий вал Сорокина на северную опущенную п южную прпподня-ую части, в гидродинамическом отношении проявился во всех ВК, как пенроппцае-тая граница. Другие гидродинамические границы, имеющие различную природу, выученные в разных комплексах, как правило смещены относительно друг и друга в эазрезе.

Сопосгавленнс размещения залежей углеводородов в пределах вала Сорокина с распределением потенциала в пространстве показало, чго в подавляющем большинстве случаев залежи нефти попадают в области с пьсзоминимумамп или совпадают с малоградпентными зонами. Так, например, в силурнйско-нижпедсвопском комплексе на Торавенской и Южно-Торавейекой структурах не обнаружены залежи. В гидродинамическом отношении здесь четко выраженный иьсзомаксимум. В расположенных на севере (Варанденская структура ) п на юге (Наульская структура) площадях - области ньезомшшмума открыты залежи нефти. Аналогичные совпадения отмечены и в вышележащих комплексах. В верхнефранско-турнейеком - Южпо-Торавейская, Наульская, Лабаганская, Седьяпшская структуры. В камешюуголыю-артинском - Варандейская, Южно-Торавсйская, Лабаганская, исключение составляют Наульская и Торавейская площади. Интересно, что в верхнепермско-трпасовом комплексе, характеризующимся малоградиентоной гидродинамической картиной, независимо от структурного плана, расположена единая нефтяная залежь, протягивающаяся с севера от Варандея на юг до Лабаганской структуры.

6.2 Локальные закономерности гидродинамики глубоких горизонтов. Локальные закономерности гидродинамики изучались на площадях центральной части Хоренвсрской впадины по более хорошо изученному всрхиефраиско-турнейскому ВК. Кроме того проводился детальный анализ некоторых достаточно ¡пученных структур вала Сорокина и Колшшского мегавала. Анализ особенностей проводился в виде сопоставления и комплексного анализа направлений, величины латеральных градиентов давления полученных всеми методами (см.глава 5). а также температуры и минерализации. Все изученные площади характеризуются отсутствием монотонною изменения гидродинамического потенциала, температуры и минерализации, а мозаичным распределением этих параметров в плане. Перепад этих параметров в пределах площади как полностью отсутствует (бсзградиентос ноле), так п достигает по давлениям 3-4 МПа (до 10 МПа), температуры 10-15 "С, минерализации 40-50 г/л.

Среди них наиболее интересной является Северо-Хоседаюская, которая характеризуется наибольшими изменениями давлений, температур и минерализации и по которой имеется максимальное количество информации. В ее пределах можно выделить два блока п с некоторой условностью третий блок, характеризующиеся различными гидродинамическими условиями. Первый блок расположен на юго-западе площади (екв. 10, 19, 23, 7, 14, 22). В се пределах приведенные давление меняется от 24 до 24,5 МПа, а замеренные 31 - 31,5 МПа па одной глубине, т.е. перепад не более 0,5 МПа, поэтому характер этого блока может быть охарактеризован как безграднеш-ный. В северо-восточном направлении па расстоянии 4 км от исто происходит резкий скачек пластовых давлений до 33 МПа (екв. 2, 3, 24, 33). Это несомненно свидетельствует о наличии непроницаемой или слабопроницаемой границы между этими зонами. Третья зона выделена, с некоторой долей условности, здесь наблюдается, смена небольших по размеру пьезомаксимумов и -минимумов. В процессе моделирования неоднородность поля давлений была решена за счет существенного изменения фильтрационных свойств на коротких расстояниях до несколько порядков (минимальные значения КНм/оут, которые можно рассматривать как относительно непроницаемую границу).

В иоле температур можно выделить два блока. Один из которых, характеризующийся повышенными температурами, пространственно совпадает с блоком с максимальными значениями давлений. Второй ''температурный" блок характеризуется малограднентным картиной перепадом температур - 2-3 °С. Этот блок охватывает большую часть Северо-Хоседаюскаой структуры и пространственно включает первый и третий гидродинамические блоки.

Гпдрогсохпмическое поле является наиболее сложным, но тем не менее наблюдается корреляция с распределением давлении и температур. Так, в пределах первого гидродинамического блока не наблюдается изменения минерализации, величина Koiopoii колеблется около 170 г/л. Максимальные же значения минерализации приурочены к бчоку с максимальными значениями давления и температуры.

Пшересиы.м являе!ся ют факт, что в пределах Северо-Хоеедаюской площади в верхнефранско-турненском водоносном комплексе Т.Л.Кпрюхнноп было выделено три геохимических типа нефти, которые характерп ¡уютея различными i енечпческимн параметрами. i ео.хпмпчсскпмн свойствами и сформировались из различных иефтема-lepiHiCKiíx толщ. lipocipanciücHHoe распределение этих неклен но площади совпадает с i пдродппампчеекпмп блоками.

Лиа.ш» проведенный для друт их структур ¡¡оказал апалош'нто сложную картину в поле давлений, температур и минерализации. Все это позволяет сделать иппппнпияпыюс заключение о невозможности формирования, лаже в пределах локальных cipvKivp во всех водоносных комплексах, pet иональнмх потоков е едином структурой п единым направлением и существовании пластово-блоковон структуры.

Одной из наиболее ярких особенностей гидродинамики глубоких горизонтов вообще и Печорского артезианского бассейна в частности являются аномально-высокие пластовые давления (ЛВПД). Зоны с ЛВПД встречаются па всей территории ПАВ, одной из таких зон является Инзырейская площадь, расположенная в зоне сочленения Хорейверскон впадины и Колвинского мегавала. Максимальные значения коэффициента аномальности 1,86-1,99 для этой площади. Геологическое строение этой площади характеризуется наличием в разрезе илохопроницаемых толщ, затрудняющих иерпнеальную взаимосвязь. Многочисленные разномасштабные тектонические нарушения moi у г nipaib роль субвертикальиых непроницаемых границ, похищающих сохранению ЛВПД. Кроме roí о даже в пределах одною ВК па этой площади наблюдаю ica зиачпгельиых ла1ералы1ые 1раднспты, с максимальными значениями в самом нижнем В К, чю свидетельству ei о наличии непроницаемых границ Сопоставление расположения i идродпнампчеекпх границ с положением тектонических нарушений показало, чю как правило генезис границ - тектонический. Причиной приведшей к форчщншаишо ЛВПД па 1 Ьнырейскоп площади но-вндпмому являются нео тек тонические двнжепня о чем свидетельствует данные о современных вертикальных движениях. При общем опускании Печорской еппеклнзы, район Пнзыренекш площади попадает в локальную область интенсивного воздымания, которое сопровождается ей н.ным ооковым сжатом. Наличие ЛВПД подтерждаег гипотезу „ пластово-ö.ioKoid'M строении глубоких час)ей разреза ПА1> и cBH.ieuvibciBver об oicvicimui региональных потоков в пределах зон с нх развитием .

Все сказанное (наличие разнонаправленных латеральных градиентов гидродинамического потенциала, развитие ЛВПД) говорит о том, что глубокие горизонты в иредечях Хорейверской впадины, Колвинского мегавала и вала Сорокина следует рассматривав как плаеюво-блоковую систему. Аналогичная сложная картина распределения латеральных градиентов (пластово-блоковая) фиксируемся в гемператур-пом поле п поле минерализации подземных под. Как по результатам моделирования всею peí нона, таге и детального анализа г ндрсч еолошчески.х условий на отдельных структурах выделяются блоки, характеризующиеся различными особенностями.

б.З. Типы границ, разделяющих гидродинамические блоки

Существование блоков изолированных друг от друга невозможно без существования границ между ними. В этой связи нами предпринята попытка выделить типы границ, отличающихся друг от друга своим генезисом. Анализ материалов по геологии. тектонике, литолого-мпнералогическому составу пород, истории геологического развития н др. позволил выделить следующие типы границ: тектонические, литодо-

го-фацнальные и геохимические. Существование этих типов границ, в "чистом" виде встречается редко.

Тектонические границы.Тектонические границы связаны с нарушениями целостности горных пород иод воздействием эндогенных сил. Эти нарушения образуют кшс*1.праинло субвергнкальные границы в толще пород и среди них выделяется несколько подтипов.

Первый подтип связан с разрывными нарушениями со смещениями, амплитуда которых доешгаег десятков и сотен метров и сопоставима с мощностью водоносного комплекса. В этом случае смещенный блок может контактировать в плане с непроницаемыми пли слабонронпцаемымн породами. Этот подтип характерен для зон сочленения структур первого и более мелкого порядков.

Второй подтип тектонических границ образуется тогда, когда тектонические нарушения характеризуются малыми амплитудами смещения или их отсутствием, но образуются в условиях сжатия. В этом случае происходит дробление пород, сопровождаемое выжиманием обломков в норовое и трещинное пространство, пх растворением и переходом в цементирующую массу, что влечет за собой ухудшение емкостных и филь трационных характеристик пород.

Третий подтип тектонических границ связан с зонами растяжения. В противоположность второму подтипу эти зоны характеризуются повышенными значениями емкостных и фильтрационных свойств. В силу этого по ним может осуществляться дренирование глубоких вод. В этом случае эта зона будет также являться гидродинамической границей, подобно реке, дренирующей грунтовые воды. Однако дренирующие свойства этого подтипа границ быстро ухудшаются иод воздействием процессов залечивания трещинного пространства минералами, выпадение которых из относительно высоко минерализованных вод, поступающих в зону тектонического нарушения, активно происходит в условиях резкого падения давления н уменьшения предела растворимости минералов. В результате подобных процессов такая граница также, как и предыдущая становится непроницаемой. Таким образом тектонические границы третьего подтипа являются короткожнвугцими в масштабе геологического времени.

Литолого-фациальиые границы

Для сред седпмептапионно-фацпалыюго типа характерна резкая анизотропия фильтрационных свойств в латеральном и вертикальном направлениях, которая определяется как условиями осадконакоиления, так и диагенетическо-катагенетпчеекпмн процессами. В одновозрастных образованиях ПАБ сосуществуют разнофацнальные породы, сменяющие друг друга по латералп. В карбонатных комплексах они образуют фациальные нояса или одиночные изолированные банки. В терригенных комплексах существуют фацпально и лнтологически разнородные отложения, связанные с прибрежными фациальнымн поясами, русловыми отложениями налеорек, подводными конусами выноса н другими. Смена фаций в карбонатных комплексах происходит обычно на расстояниях от сотен метров до первых км, мощность фаций до километра. В терригенных комплексах смена от первых метров до первых км, при мощности до первых сотен метров.

Особенно резкая фациальная изменчивость отмечена в верхнефранско-турненском, преимущественно карбонатном ВК, здесь существуют как широкие пояса мелководно-шельфовых отложений, так и узкие рнфогенные зоны (первые км). Рифовые постройки обладают наиболее высокими фильтрационно-емкоетнымн свойствами среди прочих карбонатных отложении и образуют высокопрошщасмыс тела мощностью до нескольких сотен метров, которые плавно переходят в карбонатные отложения тыловой (зарнфовой) части шельфа и резко сменяются в своей фронтальной части иредрифовыми комплексами пород. Фильтрацнонно-емкостные свойства рифовых зон резко ухудшаются в сторону открытого моря и в проливах между рифовыми

постройками. В зоне перехода к шельфовым не рифогенным отложениям такого резкою ухудшения фил1»1рациоино-емкоетш>1х свойств не происходит'. Однако реальная картина изменения фильтрационных свойств еше сложнее. Рифы могут образовывать как линейные образования вдоль берега--- барьерные-рифы,-так и одиночные постройки рпфошие башен. Рпфотшые постройки и районе Цептральпо-Хорениерского нодняшя предст ав.тякн собой цепочки и i огчельных рифо1енных nocí роек, которые разделяются заполненными плохопронпцаемымп отложениями проливами. Кроме тою в цстральной и южной частях Хорейверекой впадины в последние годы выявлены мноючнеленнме одиночные рнфогепные банки (Северо-Хоседаюская, Багапская) шл-сикопропицаемые комплексы которых обрамлены депрессиоипымп образоваппямп с низкими филырацпонпымп свойствами. Pni{><н енные образования устаношены в отложениях силурийского, верхнедевонского, каменноугольного и пермского возраста.

В тергнгенных комплексах существенные изменения фильтрационных свойств почне.чч.тнi резче. Изначально зоны о повышенными емкостными и филырацпоппымп характеристиками связаны главным образом с областями палеоразмывов, поясами прибрежных песчаников вытянутых вдоль береговой линии и сменяющихся в сторону палеобассснна глинистыми алевролитами и аргиллитами и в сводовых частях палсо-подпятнй. Известны в ПАБ очень узкие "ншурковые" образования песчаников древних речных русел. Очень сложное строение имеют подводные конуса выноса , которые образуются на границе мелководных и глубоководных областей. Наиболее высокие фильтрационные свойства в теле конуса имеют породы его верхних частей. На локальных структурах тектонические процессы часто проявляются в интенсивной тре-щииова тети сводовых частей складок. Па сводах локальных полня mil Увеличение ipemiiiiomm-ciH норой проявляемся чрезвычайно резко, при этом ¡репшнная проницаемость на коропсих расстояниях можем менян,ея на 2-3 порядка п о. лее как для ¡c,,póoiia; пых. гак и [срршенных по1юд.

Па процессы еедпмептогепной лпюло! о-фаииалыюи nco,uiopi >дности пакла-дывакпея процессы неравномерного гсосташческою уплошепия при noip\женин пород Кроме ил о различия в ли i ологнческом составе, i рану ломстрнп определяю! степень и направление ширнчкмх процессов.

Геохимические границы

Под 1еохимичсскимп 1раницамп пониманием зоны различной ориентации (горизонтальные, вертикальные и иные), в пределах которых поровое и трещинное пространство частично пли полностью заполнено пономпнералообразованиямп. Существование кжпх i ранни в АН под ¡передастся следующими факктми' соседе то "сухих" и продуктивных скважин, вскрывающих и узком интервале лнгологпчееки однородных и одновозрастных пород на расстоянии в 0.5-1 км; отсутствие гидродинамического взаимодействия между близко расположенными скважинами, эксплуатирующими одни и тог же продуктивный горизонт: наличие значительного градиента по-tcHiHKua в естественных условиях между соседними скважинами.

Процессы ноиомппералообразоианпя или выщелачивания Moiyi происходить только при смене i ермодпнамнческих условий п при периодическом поступлении в систему флюид-порода растворов неравновесных в эюй системе. Формирование подземных вод ыуоокпх горизонтов слоистых систем можно представить в виде пульса-ционно-геотермодинамическоп (В.Н.Дюннн) или газогеодниампческоп модели (К.А. Аипкиев), в соответствии с которыми в периоды тектонической активности в осадочный чехол осуществляется внедрение под,большим давлением газо-водянон смеси, в результате чего нарушается сложившееся до этого времени геохимическое и термодинамическое равновесие в системе флюид-порода. Это приводит к активным физико-химическим процессам с фазовыми переходами.

Возможность формирования этого типа границ в ПЛБ подтверждаются не следованиями Т.И.Кушнаревой, которой в карбонатных отложениях фамеиского воз раста обнаружены признаки указывающие на наличие гидротермальной деятельности II.М.Невская показывает, что палеогидротермалышя деятельность оставила своп еле ды в виде "многочисленных кальциевых, халцедоновых жил секущих известняки фа мена и турне, с приуроченным к ним характерным комплексом сульфидных минерало1 (сфалерита, галенита, флюорита, серы) и тектонической брекчии". Несомненно, чте новомниералообразоваппя, описанные рядом исследователей, существенное снижаю; емкостные и следовательно фильтрационные свойства пород и приводят к формиро ваншо непроницаемых или слабопрошщаемых границ.

Таким образом результаты как региональных и локальных гпдродинампче екпх исследований, так и изучение температурного н гидрогеохимнческого полей при водят к одному н тому же выводу о пластово-блоковом строении глубоких чаете! разреза северной части ПАБ. Этот вывод подтверждается и распределением залеже* углеводородов, данными по палинологии, геологическому строению, разрывной тек тонике, неотектоиике.

Глава 7. Особенности флюпдодннампкп гидродинамических блоков.

В качестве относительно изолированного гидродинамического блока в рабо тс рассматривается часть пластовой системы, ограниченная в плане и разрезе относи тельпо непроницаемыми границами, характеризующейся единством условий формп роваипя глубоких вод.

Анализ результатов проведенных исследований показывает, что в гндроди нампческом отношении могут быт ь выделены два типа блоков. Первый с более высо кнми значениями гидродинамического потенциала, по отношению к окружающим егс блокам. Второй напротив характеризуется пониженными значениями потенциала не отношению к значениям потенциала в рядом расположенных блоках. Размеры выде ленных блоков определяются как геолого-гидрогсологпческой ситуацией, так и со стоянием изученности территории. В соответствии с этим выделяются блоки различ ного объема в плане и разрезе. В разрезе блок может охватывать один или пееколькс В К, а иногда - только часть ВК. Площадь блоков в плане меняется от 10-25 км2 дс 1000^5000 км2. Наиболее крупные блоки выявлены в Хорейвсрской впадине, где они как правило, имеют сложную изометрическую форму, что связано с типом границ (см главу 6). На вале Сорокина и Колвинском мегавале, блоки, в основном, имеют мень шую площадь, которая увеличивается вверх по разрезу. Эти блоки имеют и боле< простую форму, также определяемую типом границ (см. главу 6).

Перепады давления между блоками в среднем 2-3 МПа, достигая в областях < АВПД 10-14 МПа, что больше ошибок приведения (см. главу 4). В Хорейвсрской впа днне контрастность между блоками наименьшая, перепад давлений в основном 2-'. МПа, достигая максимальных величин лишь на небольших участках севера впадипь в енлурпйеко-нпжнедевонеком ВК (до 10 МПа). Наиболее контрастное поле наблю дается в центральной и южной части Колвннского мегавала (ДР- 2-14 МПа), особешк в областях 1раничащих с зоной АВПД (см. главу 6). Вал Сорокина занимает нромежу точное значение перепад давления между блоками достигает в нижнем ВК (до б МПа и практически исчезает в вср.хиепермско-трнасовом ВК (см главу 6).

Значения потенциала в блоках и его изменение может быть связано как чпстс с гидродинамическими, так вероятно п с другими процессами, о чем евидетсльствуе" его сочетание с температурой и минерализацией. Сопоставление и комплексный ana лпз распределения давления, температуры и минерализации позволил охарактеризо вать гидродинамику и особенности ее формирования некоторых блоков, и хотя бы i общих чертах осуществить систематизацию блоков. В отдельных случаях прпвлека

iici. данные но геохимии нефти. IIa основе анализа сочетания этих характеристик бы-

0 выделено 2 основных типа гидродинамических блоков и их подтипы.

Первый тип. Характеризуется более высокими значениями гндродннамнче-ко1 о нокчщна.ш, но отношению к окружающим его блокам. По сочетанию гндро-еологнческпх характеристик можно выделить несколько подтипов ----------------------------- -

Первый подпш - но блоки. 1,че огмечакнся максимальные значения uoien-aia.ia и минера.ш wiuni. но минимальные шачения ¡емпералур. Птыреиекаи площадь тличлется развитием п разрезе зон аномально-высоких Пластовых .inmemní (ЛБГТД). ¡лощадь 'мою блока невелика около 250 км2. Перепад давления междл "»доками минимальные для всей изучаемой icppmopim 14 МПа. Значения вершкалыкдо ¡радпеп-.! очень пысокпе до i Район -нон eip\Ki\pi>i харакгерптчеч пг ¡еиеннпымп неогек-опичсскимп движениям, в ч.ч'иихли воздымастея при общем отекании юррнтрнп. то приводит к изменению напряженного состояния пород. В результате выжи-нпошего сжатия, в условиях хорошей изолировашюстп (см.главу 6.) происходит по-i.üJicHiic ¡ыасювых давлений ди аномально-высоких, которое могло upimcerii ¡; уве-нченшо растворимости минералов и, как следствие, - к увеличению минерализации одземпых вод. Пониженные значения температуры па данной площади, по-видимому 'б'ьясияются эффектом охлаждения (Джоуля-Томпсона), наблюдаемом при переходе аза из растворенного состояние в газообразное при вскрыпш пласта и резкой релак-ацин давлений. При бурении и испытании скважин на Ннзырейской площади были тмечепы интенсивные газопроявления, а при дегазации подземных вод могло про-зопти локальное понижение температуры в ирпскважпшюй зоне (рис).

Блоки второго подтипа характеризуются максимумом пластовых давлений, емнерапр и минерализации но шношению к окружающей их террин-рил. Площадь

1 í:\ Едоков сильно варьирукч 20-500 км: и определяется ,.-ак (еолого-¡i.tp.-u-o ьчичеекмми условиями. шк и степенью изученности. Блок мою пчш выян-енм и а (.'екеро-Хоседия>екоГ1. Вусючно-Колвннскон, Дрдалннсн'ч. Ушмно-ioee;ia]oek\üi. (.'iixopciicKoíi. 'I оравейекой, í< )жпо-'1 оравейекой и дрч их площадях, •хваiьшаи как целиком структуры (или несколько), лак их часть. Такая еш>анич мо-■;ei бым. ооьненена существующей cvóucp»UKa.ibiiofi восходящей фильтрацией подомных иод. имеющих более высокие давление, ¡емпера туру и минералп кщпю Чиачс-пя вер i пкалыю! о |радиеп1а пол\чепы. в основном, ¡lo ре<\лыа!ам моделирования и нижележащим комплексом составляют от ПИ до 10-!. с вышележащим ИИ-". Резуль-аты моделирования позволяют оценить величину межпластовой фильтрации, по в сдовнях 1Д\0о1-пх юрнишюн ни колпчественные оценки мало достоверны. Однако ачествешю па шчпе laKoii фидырацпп подшерждастся данными по палпно.кчпи ревнне формы микрофоесилнй встречаю (ся в более молодых енложеннях, а ¡акже -езультатамн изучения геохимического состава нефтей (Северо-Хоседаюская, Южно-'юрхаратинская). Возможность субвертикальной фильтрации в пределах локальных 'бчастсй не противоречит существующим представлениям о проницаемости геологн-ескн\ сред iлубокпх гори'.он юн.

Блоки мою подпша в пределах вала Сорокина приурочены к юпам ¡екто-лрнчлспх" нарушений (например. Варппдснскнп разлом), что, по видимому, связано с оеходчщпм движением подземных вод но upupa i юмпой зоне. Кроме íoio некоторые •лики распола! аююя в сводовых частях cipyiuyp Варапдеиская, Ссдыи ¡¡некая н др. в ерхнефранеко-турненском водоносном комплексе, аналогичная картина выявлена ля некоторых площадей центральной части Хоренверской впадины, что по-видимому ¡бъясняется развитием наиболее интенсивной трещнноватости в сводах структур.

Блоки третьего подтипа характеризуются высокими значениями потенциала и шлоградиентным полем температуры с перепадом в 2 - 3°С (Сюрхаратинская и 'эдннская площади) по отношению к соседним блокам. Отсутствие максимума темпе-

ратур не позволяет говорить о возможности субвертикальпой восходящей фнльтрацш подземных вод. Л повышенное значение потенциала, вероятно, связано с нрпложснп см сжимающих сил к этим блокам (рис).

Блоки второго пита. Характеризуется пониженными значениями потенциал; по отношению к значениям потенциала в рядом расположенных блоках. По сочета ншо гидрогеологических характеристик можно выделить несколько подтипов.

Первый подтип - это блоки с минимальным значением пластовых давлении по с максимальными температурой и минерализацией подземных вод, уегановлениьи в районе Ардалннской и Лабаганскоп площадей. Такие блоки охватывают несколькс ВК, вертикальный градиент между которыми отсутствует пли находится в предела; точности. Площадь же блока от комплекса к комплексу меняется, как правило, увели чпваясь вверх по разрезу и охватывать уже не одну или часть структуры, а несколько Такое распределение давления, температуры п минерализации в нескольких ВК паи более вероятно, связано с тем, что блок открыт сверху и снизу и это создает предпо сылкн для релаксации гидродинамического потенциала вверх но разрезу. Т.е. в это\ случае предполагается "сквозная" вертикальная миграция через этот блок (рис), чте подтверждается кошенными данными по геохимии нефти. В этом случае давление i блоке будет пониженным, а переток из нижележащего комплекса будет определят! повышенные температуру и минерализацию подземных вод.

Блоки второго подтипа, в которых отмечаются минимальные значения г ид родпиампческого потенциала, температур и минерализации. Они как правило при урочены к зонам сочленения структур (например, Ардалинская, Восточно-Колшшска! и Снхорснская) и имеют небольшую площадь до 200 км2. Формирование гидродина мнки таких блоков определяется в первую очередь устойчивым понижением давлеиш в блоке или в следствие разгрузки в вышележащий комплекс или из-за уменьшегпи напряженного состояния пород. Относительно длительное понижение давления при водит к активизации процессов новомннералообразовашш (например, выиадешк карбонатов из раствора). Эти процессы, в свою очередь, приводят к уменьшению ми нералпзацип и снижению температуры. Кроме того понижение температуры такж> может быть связано с эффектом Джоуля-Томпсона при высвобождении водораство репного газа благодаря понижению давления в блоке (p+te).

Также выделяются области, в пределах которых наблюдается практнческт безградиентиое распределение гидродинамического потенциала между нескольким! опробованными скважинами (перепад потенциала меньше пли равен 0.5 МП а). И.1 особенностью является то что это как правило крупные но размерам блоки до 1000 5000 км2. Эти блоки выделены как по результатам моделирования, так и детальны: исследований. По результатам моделирования в силурипско-ннжнедевонском водо носпом комплексе такой значительный по размерам блок выделен в северо-западно! части Хорейверской впадины; на вале Сорокина во всех водоносных комплексах вы деляегся несколько блоков, характеризующихся малоградпештюй структурой потока а верхпеиермеко-триасовый комплекс представляет собой два практически безградп ентных блока. Такая ситуация может определяться как геолого-гидрогеологпческоГ ситуацией, так и состоянием изученности территории. В первом случае распределсши давления может свидетельствовать об отсутствии в настоящее время значимого двп жения подземных вод в пределах этих блоков. Стабильные термобаричеекпе условш не дают предпосылок для активных фнзпко-хпмпческнх процессов, коюрые могли бь привести к усложнению структуры потока. Также, по-видимому, отсутствуют и пзме нения напряженного состояния пород, которые обычно приводят к дестабнлизацш гидродинамической ситуации (рне).

Заключенне

Выполненные исследования позволили рассмотреть гидродинамические усло-1ИЯ пяти основных ВК северной части Печорского артезианского бассейна. При ана-¡нзе гидродинамических условий использовалась вся имеющаяся информация но гпд-

юдинамичсскому опробованию водоносных комплексов,-данные по температуре,- хн- -------

шчеекому составу флюида, по фплырацнопно-емкостным свойствам пород. Кроме 010 привлекалась информация по геологическому строению рассматриваемого ре-иона. !скiоппческпм условиям, разрывной тектонике, неотектоннкс, лнтолого-кщпальиым закономерностям. Были проведены как дектльиые, гак и региональные 1сследования. Первые включали в себя изучение гидродинамики иа локальных пло-цадях различными методами: приведение давлений, локальных градиентов, попарио-юеледова1елыюго приведения и "прямой" метод. Кроме того для этих же площадей ¡ыло изучено поле температур и минерализации. Региональные закономерности гид-»одннямнк!! изучались на основе результатов численного моделирования. ГГропелен-1ые иеочедиманни и анализ резулыаюв позволили рассмотреть региональные и ло-гальиые особенности гидродинамики пластовой системы и дать первые представления i формировании гидродинамики относительно изолированных блоков.

В качестве основных выводов и защищаемых положений могут рассматри-ииъся следующие:

1. В пределах северной части Печорского артезианского бассейна каждый нз-'ченный элемент разреза (водоносный комплекс) представляет собой сложную плас-ово-блоковую систему, состоящую из относительно изолированных блоков. Пло-цадь блоков меняется от 25 до 5000 км2. В разрезе блок может охватывать как один

$К пли ею часть, так и несколько ВК, Гепешчеекая природа ipajum и xapaKiep нх [рояр ¡сипя в i идроднпампческом о i ношении може! бып, существенно различными. ,'акнм образом, глубокие юризошы северной чаеш Печорского артезианского бас-сшы ирс.кчавлякп собой пластово-блоковум ciicicmv с границами гектпическо;о, и11олою-фаииа.п>по1о и. ве]юяп1о, i еохимического генезиса или их сочетанием.

2. Во всем изученном разрезе в отложениях от ордовикского до трпасовою so «рае ¡а (мощность около 4000 метров ) наблюдаю 1ся разнонаправленные да!ераль-п.le ) радисты давления в пределах ВК, отражающие сложную картину cipyKiypy по-епнпальных üojokob глубоких вод. Максимальные градпешы наблюдаются в еплу-лшско-шшиедевонском ВК до 1, уменьшаясь вверх по разрезу до полною отсутевпя i верхнепермеко-триасовом. В том же направлении уменьшаются и значения верти-:альпых ) ралпен юв Кроме с.южной каршны раепредстеппя i радиен гор. ;:,авленпя. для >аеомагрпнасмоГ| leppniopiin характерна ¡акже п незакономерное распределение ла-еральных градиентов температуры и минерализации. Все это подтверждает вывод о лоисто-блоковом строении глубоких частей разреза северной части Печорского ар-езианского бассейна. Таким образом, результаты исследования показывают, что тнболее сложная структура потоков характерна для нижних частей разреза, посте-icniio вверх но разрезу оановдчсь более простой.

3. Наличие от постельно и котированных в i пдродпшшпческом оиюшеннн '.токов в пределах северной час!и Печорского артезианского бассейна проводят к то-IV. что о i су ¡ с i в \ ю г peí понал!,н!,1е поюкп в глубоких элементах разреза как в преде -iax оттюешельно крупных cipyKiypiibix элементов (Хорейверская впадина, Колвин-:кии мегавал и вал Сорокина),так и структур третьего и более мелких порядков. В федслах северной части Печорского артезианского бассейна во вех изученных ВК П'еутегвуют региональные потоки подземных вод не только в пределах крупных ггруктурных элементов, но мелких структур третьего и менее порядка.

4. В гидродинамическом отношении в пределах рассматриваемой территории 1ыделеио два характерных тина блоков н несколько подтипов, отличающихся друг от

друга гидродинамической ситуацией. Каждый блок характеризуется своими, голькс ему присущими гидродинамическими, геодннамическимп, температурными, гидрогеохимическими особенностями, которые меняются в пространстве (от блока к блоку' и вероятно во времени на протяжении геологической истории развития региона.

5. В пределах изученного региона уверенно выделяется два типа границ, формирующих слоисто - блоковое строение глубоких горизонтов, связанные с тектоническими нарушениями (Колвинскнй мегавал, вал Сорокина) и лнтолого-фацнальнымизамещениями (в основном в Хоренверской впадине). Имеются также свидетельства о возможности формирования третьего типа - геохимических границ.

6. При проведении изучении глубоких горизонтов (прогноз нефтегазонос-иостп, поиски, разведка, оценка запасов промышленных п минеральных вод) гидро-гелогические исследования должны быть ориентированы на выявление относительнс изолированных блоков, положения и генезиса грениц. Поскольку положение относительно непроницаемых границ является принципиальным при обосновании гидрогеологических моделей, прогнозе нефтегазоноеиотн, подсчете запасов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Гидродинамические условия Наульского нефтяного месторождения. Тез. докл. науч. конференции молодых ученых республики Коми, Сыктывкар, 1992, с. 18.

2. Гидрогеологические условия Наульского нефтяного месторождения. Вестник МГУ, геология, сер. 4, №4, 1992, с. 71-75 (в соавторстве с 13.П. Дюнпным, Г.Е. Яковлевым).

3. Экранирующие свойства основных покрышек восточной части Хорейвер-скон впадины. Материалы III научной конференции Института геологии Коми ШД УрОРАН, 1994 г. с. 21-23.

4. Моделирование гидродинамических условий глубоких горизонтов (на примере Хоренверской впадины и вала Сорокина) Тез. докл. 1993 г. с. 73-74 (в соавторстве с В.И. Дюнпным).

5. Генезис границ, формирующих блоковую структуру потоков глубоких подземных вод. Тез. докл. Ломоносовских чтений, 1995, с. (в соавторстве с В.А. Всеволожским, В.И. Дюнпным).

6. Гидродинамические условия центрально» части Тимано-Печорскон нефтегазоносной провинции. Сборник науч. тр. Инст. геологии Коми НЦ УрО РАН, сдана в печати в 1995, (в соавторстве с В.И. Дюнпным)