Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Гидрогеологические условия нефтегазоносных отложений северо-восточного борта Днепровско-Донецкой впадины

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Гидрогеологические условия нефтегазоносных отложений северо-восточного борта Днепровско-Донецкой впадины"

РГ Б ОД

На правах рукопису

1 5 ДЕК 1996

БАЛУЧИНСЬКА МАРІЯ ВОЛОДИМИРІВНА

ГІДРОГЕОЛОГІЧНІ УМОВИ НАФТОГАЗОНОСНИХ ВІДКЛАДІВ ПІВНІЧНО—СХІДНОГО БОРТА ДНІПРОВСЬКО—ДОНЕЦЬКОЇ

ЗАПАДИНИ

Спеціальність 04.00.17 — геологія, пошуки та розвідка

нафтових і газових родовищ

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук

На правах рукопису

БАЛУЧИНСЬКА МАРІЯ ВОЛОДИМИРІВНА

ГІДРОГЕОЛОГІЧНІ УМОВИ НАФТОГАЗОНОСНИХ ВІДКЛАДІВ ПІВНІЧНО—СХІДНОГО БОРТА ДНІПРОВСЬКО—ДОНЕЦЬКОЇ

ЗАПАДИНИ

Спеціальність 04.00.17 — геологія, пошуки та розвідка

нафтових і газових родовищ

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук

Робота виконана п Інституті геології і геохімії горючих ко-паяй НАН України (м.Лььів).

Науковий керівник - доктор геолого-мінералогічних наук, пр^сор В.В. Колодій. ’■

Офіційні опоненти:

1. І.В.Височанський, доктор геолого-мінералогічних наук, Тематична експедиція ДГП "Полтава. нафтогазгеологія", м. Харків

ч, 2. О.Ю.Полутранко, кандидат геолого-мінералогічних наук,

УкрДНДГРІ, м.Львів

Провідна організація - кафедра геойогіі і розвідки нафтових

і газових родовищ Івано-Франківського державного технічного університету ' нафти І газу

Захист відбудеться "24" 199 & року о /<2 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.04.02.01. в Інституті геології і геохімії горючих копалин НАН України (.290053, м.Львів, вул. Наукова, За). '

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці. Інституту гс-о логії і геохімії горючих копалин НАН України (м.Львів-53,вул.Наукова, За).

Автореферат розісланий "/£>" 199& р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат геол.-мінерал, наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТІ!

Актуальнісгб роботи. В умовах гострої нестачі енергоносіїв в Україні особливої актуальності набуває проблема пошуків нових родовищ нафти й газу. Оскільки високоперспективні в нафтогазоносному відношенні землі на території України розвідані на глибини понад 5 км,для подальшого приросту запасів нафти й газу необхідні або пошуки й розвідка на більших глибинах,або детальніше вивчення слаборозвіданих районів. З огляду на сучасну економічну ситуацію освоєння великих глибин є проблематичним з технічних і економічних причин.тому основним напрямком поповнення розвіданих ресурсів вуглеводнів стає вивчення відносно неглибоких нафтогазоносних горизонтів. За таких обставин привертають увагу райони Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ).які можуть бути розвідані порівняно невеликими об'ємами буріння. Одним з таких районів є північно-схід-иий борт. ДЦЗ.де перспективи відкриття нових покладів нафти й газу тов'язувться з недостатньо вивченими палеозойськими і більш давшими утвореннями, які залягають на порівняно невеликих глибинах.

Серед критеріїв оцінки нафтогазоносності є гідрогеологічні: загальний характер гідрогеологічної обстановки, геохімія підзем-Іих вод, наявність в них певних мікрокомпонентів тощо. Частково такі показники обгрунтовані для грабену ДЦЗ, і актуальною є пєре-зірка можливості їх застосування в інших геолого-тектонічних умо-зах. Крім того, самі підземні води, які видобуваються на поверхню зазом з нафтою й газом, можуть бути об’єктами промислового вико-жстання, тому актуальним є вивчення їх складу,вмісту прсмислово-цнних компонентів (йод,бром,рідкісні лужні елементи тощо) та ресурсів цих вод.

ііета і завдання досліджень. Метою роботи є вивчення гідроге-«югічнйх умов північно-східного борта, їх взаємозв'язку з нафто-•азоносністю та виявлення гідрогеологічних критеріїв нафтогазо-юсності. В зв’язку з цим були поставлені такі завдання: вивчити

■ідрогеохімічні умови (маіфо- і мікрскомпонентний склад підземних юд) утворень кристалічного фундаменту, нижньо-і середньокам'яно-іугільних відкладів; вивчити газогідрогеохімічні умови; вивчити •еотермобаричні умови; з'ясувати умови формування підземних вод иазаних комплексів; виділити на північно-східному борті території, перспективні для пошуків нафти й газу за гідрогеологічними

н

критеріями.

Фактичний матеріал. В основу роботи покладено результати хімічних аналізів підземних вод (макрокомпонентний склад, вміст амонію, йоду, брому, бору та водорозчинених газів) та замірів пластових тисків і температур, виконаних Державним геологічним підприємством "Полтаванафтогазгеологія", результати аналізів підземних вод на вміст калію, стронцію, літію, рубідію і цезію, виконаних в лабораторії спектральних методів аналізу ІГГГК НАН України, зібрані автором під час навчання в аспірантурі та роботи в відділі нафтогазової гідрогеології, геохімії та охорони гідросфери ІГГГК НАН України. При обробці фактичного матеріалу застосовувались комплексний аналіз і систематизація матеріалів в геології, гідрогеології і нафтогазоносності північно-східного борта ДДЗ з використанням методів математичної статистики (за допомогою пакет і Е програм "БїБА[Г та "БТАТЖАР" (МБ1-286),

Наукова новизна. В роботі вперше: проведена систематизація матеріалів з гідрогеології північно-східного борта ДДЗ; вивчено води утворень докембрійського кристалічного фундаменту; встановлено відсутність руху інфільтраційних вод в палеозойських відкладах в напрямку від Воронезького масиву до Дніпровсько-Донецької западі.ни; встановлено межі постелізійної природної водонапірної системи,яка є перспективне® для пошуків нафти й газу,на північно-східному борті.

Практичне значення робота. Иа підставі гідрогеологічних досліджень, як однієї із складових, необхідних при оцінці нафтогазоносності, показані перспективи нафтогазоносності північно-східного борта ДДЗ.

Апробація роботи. Окремі положення роботи доповідались на науково-практичній конференції "Нафта і газ Укра'іни-9б" (м.Харків, 14-16 травня 1996р.), науковому семінарі ІГГГК НАН України і опубліковані в 5 друкованих працях (дві з яких знаходяться в ДРУЦІ).

Основні положення, що аажищаються. 1.Гідро- і газогідрогео-хімічна обстановка північно-східного борта ДДЗ дозволяє виділити три гідрогеохімічні зони, що узгоджуються з наявністю трьох природних водонапірних систем: 1) постелівійна водонапірна система, яка розташована на глибині нижче 1400 м; 2) перехідна зона, розвинута на глибині 1000-1400 м; 3) інфільтраційна водонапірна система, поширена від поверхні до глибшій 1000 м. Першій властиві

умови, які є сприятливими для збереження покладів нафти й газу (висока мік*раліьація - 83-307 г/л, хлоридний кальцієво-натрієвий та магнієво-кальцієво-натрієвий склад вод, висока метаморфізація-гИа/гСІ 0.34), тому ця вона розглядається як перспективна для пошуків вуглеводнів. Гідрогеологічні умови другої і третьої зон є несприятливими для збереження покладів нафти і газу, і, відповідно, вони розглядаються як неперспективні.

2. Б межах палеозойських і докембрійських утворень на північно-східному борті існує постелізійна природна водонапірна система, в якій відсутній рух підземних вод від Воронезького масиву в напрямку грабена ДДЗ. Рух вод цих водоносних комплексів, ймовірно, відбувається на окремих ділянках, де для цього є відповідні умови, у вигляді субвертикальних перетоків. Умови для таких перетоків наявні в усіх досліджених комплексах, причому знаки ГІДрОДИКйЗЛі'іїіі'іл ГрЗДіиНТІБ чсіСТО ЗМІНЮЮТЬСЯ ПО- ПЛОЩІ.

«л. ПрОД7КТП£НИМ площам ПІЕНІ*ІКО~СХІДНОГС бСрТсі ДДЬ ПрйТаМсіН“ :їі ТсЬКІ і' І Д і". ОЇ’^.-'СЛОГ і.ЧН і УМОВИ І БОКи ТЯЯІЮТЬ ДО с-ОН ДОДоТНІХ Г0"-0~ Т^МПсроГУрпїїХ сіНСМсіЛІИ та П’ ЄЗОМІКІМУМІВ. сі ТаКОЖ ДО сОК СКЛЙДКОі

гідродинамічної обстановки з частою зміною гідродинамічних градієнтів по площі; характеризуються підвищеними концентраціями калію, стронцію, літію, рубідію і цезію. На наявність вуглеводневого покладу вказує така кількість розчиненого в підземних водах газу, коли Рг/Рлл становить від 0.4 до 1.0, причому ореол розсіяння простягається не більше, ніж на 100-200 м від покладу.

Структура і об'єм роботи. Робота складається із вступу, 7 глав і ьиснобкіб загальним об'ємом 97 сторінок.Ілюстрована 19 таблицями і 14 рисунками. Список літератури складений 97 назвами.

Робота виконана під керівництвом доктора геслого-мінералогічних наук, професора В.В.Колодія. Автор неодноразово користувалась порадами і консультаціями докторів гелого-мінералогїчних наук и.І.Галабуди та В.Г.Осадчого, кандидата геолого-мінералогіч-них наук 0.І.Бали. Б вборі фактичного матеріалу велику допомогу надали співробітники ДГП "Полтаванафтогазгеологія". Використанню методів математичної статистики в ході обробки фактичного матеріалу сприяли співробітники ІГГГК НАН України М.Р.Татарко та 0.Я.Лальчикова.Керівникові роботи і всім переліченим особам автор щиро дякує.

ЗМІСТ РОБОТИ

ГЛАВА 1. ГЕОЛОГІЧНА БУДОВА ПІВНІЧНО-СХІДНОГО БОРТА ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЇ ЗАПАДИНИ

Сучасні уявлення про природу, границі, геологічну будову і нафтогазоносність Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ) грунтуються на дослідженнях Р.М.Андреєвої, Ю.А.Арсірія, І.Г. Баранова^

А.А.Білика, І.В.Височанського.С.О.Варічева.В.К.Гавриша, М.І.Гала-буди,Є.С.Дворянина,Г.Н.Доленка,Б.П.Кабишева, В.І.Кітика, В.В.Кли-менка,О.Ю.Лукіна,М.В.Чирвинської,П.Ф.Шпака та ін. Згідно Г.Н.До-ленка та ін.(1985), ДДЗ - це внутрішньоплатформний грабен, випо ьнений середньо- і верхньодевонськими, турнейсько-нижньовізейсь кими відкладами. Молодші товщі (крім нижньопермськоі) псширюютьс.

і на бортові зони западини.

Мсноклінальні борти западини в зонами порівняно похилого за нурення кристалічних утворень Українського щита та Воронезько антеклізи, причому піенічно-східний борт відрізняється від пів денно-західного більшою товщиною і повнотою розрізу. Характерно особливістю північно-східного борта порівняно з грабеном западин с відсутність в його межах девонських та нижньопермських утво £ень, неглибоке заляганн" кристалічних порід докембрійського фун дамонтб, які перекриваються турнейськими відкладами в східні частині, нижньовізейськими - в центральній і верхньовізейськими в західній. В розрізі осадового покриву північно-східного борт ДДЗ беруть участь нижньо-, середньо- та верхньокам’яновугільн карбонатно-теригенні породи, комплекс континентальних теригенну утворень тріасового віку, юрські морські карбонатно-теригеш відклади ( причому водотривка глиниста товща середнього відді; має регіональне поширення на північно-східному борті), карбонат кс-теригенні крейдові породи та кайнозойський комплекс, предстаї Лгник палеогеновими, неогеновими та четвертинними теригенну»

І>1Д}и*1о,ЦсіМИ.

З тектонічного боку, досліджувана територія пібнічно-східн< го борта як складової частини ДДЗ є гігантською монокліналлю, і нахилена до грабену і ускладнена розривними порушеннями, попере1 ними виступами і локальними западинами.

ГЛАВА 2. НАФТОГАЗОНОСНІСТЬ ПІВНІЧНО-СХІДНОГО БОРТА ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЇ ЗАПАДИНИ

В цілому в ДДЗ розвідано більше 200 родовищ вуглеводнів, нерівномірно розповсюджених по її території і приурочених до широкого стратиграфічного (докембрій - верхня юра включно) та гіпсометричного (близько 6000 м) інтервалів. Основна маса покладів нафти, газу і конденсату пов'язана з грабеном западини.Вертикальний діапазон нафтогазоносності північно-східного борта є зменшеним порівняно з грабеном і становить близько 1000 м. В межах борта відкрито 26 родовищ вуглеводнів, що містять 76 покладів, серед яких 5 нафтових, 28 газових і 43 газоконденсатних, де продуктивними є породи докембрійського фундаменту, відклади візейського і серпухівського ярусів нижнього, башкирського і московського - середнього карбону. Породами-колекторами в більшості випадків с пісковики та алевроліти, рідше вапняки та вивітрілі і розущільнені кристалічні породи фундаменту. Основні запаси вуглеводнів на північно-східному борті ДДЗ приурочені до карбонатно-теригенних відкладів візейського та серпухівського ярусів нижнього карбону.Продуктивна частина розрізу інтенсивно порушена, складається з окремих блоків і характеризується літологічною невитриманістю в усіх напрямках.

ГЛАВА 3. ЗАГАЛЬНА ГІДРОГЕОЛОГІЧНА І ГІДРОГЕО)СШІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІВНІЧНО-СХІДНОГО БОРТА ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЇ ЗАПАДИНИ

Результати гідрогеологічних досліджень ДДЗ розглядались в зоботах А.Є.Бабинця, І.Ф.Вовка,Ю.С.Застежка,В.В.Колодія,В.А.Криво-аеї, В.І.Лялька, Б.Й.Нудика, В.О.Терещенка, Л.П.Швая та ін.

Вертикальний діапазон водоносності північно-східного борта ІДЗ є зменшеним порівняно з грабеном западини за рахунок як ско-зочення розрізу, так і випадання з розрізу соленосних девонських ’а пермських відкладів. Одночасно на північно-східному борті становлено водоносність розущільнених порід кристалічного фунда-іенту та його ісори вивітрювання. На борту виділяються такі водо-юсні комплекси:докембрійських утворень кристалічного, фундаменту, іижньокам’яновугільний, середньокам’яновугільний, йерхньокам’яно-іугільний (в межах поширення відповідних відкладів на досліджували території) , тріасово-нижньоюрський, верхньоюрський, крейдово-:етвертинний. Регіональне розповсюдження на північно-східному

борту має водотривка глиниста товща середньої юри, решта водотривів -характеризується локальним розвитком.

В цілому підземні води північно-східного борта та приборто-вої частини грабену по вивченому розрізу є слабкими, середніми та міцними рЬзсолами (загальна мінералізація 35-307 г/л) хлоридного, переважно кальцієво-натрієвого та магнієво-кальцієво-натрієвого складу. Вміст мікрокомпонентів в них коливається в дуже широких межах. При збільшенні мінералізації закономірно змінюється макро-компонентний склад вод,зростають вмісти амонію,йоду і бору, зменшується кількість рідкісних лужних елементів.З підвищенням ступеню метаморфізації вод спостерігається тенденція зменшення концентрацій брому,калію,стронцію,рідкісних лужних елементів в водах. З глибиною в водах зростає кількість натрію, кальцію, хлорид-, гідрокарбонат- та амоній-йонів, йоду, бору та величина загальної мінералізації, зменшується вміст брому і коефіцієнт сульфатності. Води відкладів нижнього карбону на борту є менш мінералізованими, ніж у прибортовій частині грабену. Розсоли грабену містять більше амонію, йоду та бору і менше брому порівняно із розсолами борту. Взагалі, вони відрізняються як абсолютними вмістами мікрокомпонентів, так і співвідношеннями їх між собою і з макрокомпонентами, розподілом по глибині і залежно від мінералізації та метаморфізації вод, що дозволяє припустити певні відмінності в історію формування хімічного складу підземних вод нижнього карбону борту та прибортової частини.грабену.Води утворень кристалічного фундаменту, випробувані на невеликій кількості об'єктів,відрізняються від вод осадового покриву більшою метаморфізацією, відсутністю залежностей вмістів мікрокомпонентів від глибини та загальної мінералізації. Збільшення концентрації брому із зростанням ступеню метаморфізації та тісна кореляція брому і кальцію також вирізняє ці води від вод нижньо- та середньокам'новугільних комплексів.

Майже на всіх розглянутих площах вивченого району в підзем них водах встановлено.кондиційні вмісти йоду, причому на багатьох з них наявні також і промислові концентрації брому. На окремих вуглеводневих родовищах (Юльївське, Скворцівське) в пластових водах вивчених водоносних комплексів вияблєно промислові кількості рідкісних лужних елементів і стронцію.

Північно-східний борт ДДЗ є моноклінальним схилом Дніпровсько-Донецького водонапірного басейну, у крайовій частині якогс зформувалась до глибин 1000-1500 м інфільтраційна природна водо-

напірна.система, живлення водами якої відбувається за рахунок інфільтрації в межах Воронезького масиву та підвгаценних ділянок межиріч Сейма - Псла, Псла - Ворскли, Ворскли - Сіверського Дінця. В межах Воронезького масиву інфільтраційна природна водонапірна система охоплює весь розріз осадової товщі і частину кристалічного фундаменту. Далі на південний захід інфільтраційна система переміщується у щораз молодші шари осадової товщі, охоплюючи в районі крайового порушення Дніпровсько-Донецької западини тільки відклади, молодші за тріасові. Нижче розташована постелізійна природна водонапірна система. В ній закінчені процеси ущільнення порід і витискання підземних вод в напрямі борта, проте активного проникнення інфільтраційних вод немає. Покрівля постелізійної водонапірної системи з південного заходу на північний схід знижується від молодших тріасових до найдавніших кам’яновугільних відкладів. Постелізійна природна водонапорна система представлена квазі застойною зоною, в якій руху вод в якомусь чітко окресленому напрямі не відбувається.

ГЛАВА 4. ВІЛЬНІ ТА ВОДОРОЗЧИННІЇ ГАЗИ ПІВНІЧНО-СХІДНОГО БОРТА ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЇ ЗАПАДИНИ

В межах північно-східного борта ДЦЗ водорозчикені гази є вуглеводневими (глибини 2008 - 3896 м), вільні - вуглеводневими та азотно-вуглеводневими (3002 - 4567 м) за-складом. Пластові води 5орту є менш газонасиченими, але містять більшу кількість метану порівняно з водами прибортової зони грабену,що свідчить про сприятливіші умови існування на борту газових та газоконденсатних по-•иадів.ніж нафтових. Склад водорозчинених та вільних газів у розглянутому інтервалі не залежить від глибини. Пластові води кристалічного фундаменту дещо менше газонасичені, містять більше метану, менше азоту та вуглекислого газу, ніж води осадового покриву. Велика кількість водню у водорозчинених гавах (Корсбочгашсь-га-7 - 9.22; Тростянецька-3 - 8.89; Сахалінська-8 - 4.68 об.%)

свідчить про наявність відновної обстановки і, можливо, пов'язана

з розкладом органічної речовини порід.

Склад та кількість водорозчинених газів залежить від відста-

іі від покладу - з віддаленням від нього збільшується вміст мета-іу за рахунок зменшення кількості важких вуглеводнів.

ГЛАВА 5. ГЕОТЕШЗБАРИЧШ УМОВИ ПІВНІЧНО-СХІДНОГО ЮРТА ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЇ ЗАПАДИНИ

Геобаричні умови, сприятливі для латерального руху підземних вод в утвореннях кристалічного фундаменту, нижнього та середнього карбону як у напрямі від Воронезького масиву до крайового розлому, так і в зворотньому, на північно-східному борті ДЦЗ відсутні. Рух підземних вод на вивченій території у вигляді субвертикальних перетоків, ймовірно, відбувається на окремих ділянках,де для цього є відповідні умови. Умови для таких субвертикальних перетоків підземних вод наявні в усіх водоносних комплексах, причому знаки гідродинамічних градієнтів часто змінюються по площі.Зведені рівні підземних вод нижнього карбону зменшуються в напрямі крайового розлому (Юльївська, СкворцІЕСЬка, Нарижкянська гілощі), тоді як зведені рівні підземних вод докембрію та середнього карбону мають тенденцію до збільшення в цьому напрямку. Б той же час в межах зазначених площ гідродинамічний зв’язок між водами докембрію та нижнього карбону виражений чіткіше,ніж між водами нижнього та середнього карбону. Взагалі, пластові тиски в межах розглянутих водоносних комплексів на північно-східному борті ДДЗ близькі до гідростатичних. Існування в окремих випадках надгідростатичн::х тисків (площі Іскрівська, Південно-Граківська) пов’язано о вертикальними перетоками флюїдів і обмеженими розмірами природних резервуарів. Пластові температури у відкладах нижнього і середнього карбону збільшуються з північного заходу на південний схід,ще може бути пов'язане як зі зростанням ролі перетоків знизу, так і

з ускладненням геологічної обстановки в цьому напрямку.При проведенні кореляційного аналізу була виявлена пряма залежність- між тисками та температурами на певних глибинах, що може свідчити про єдність причин, що їх обумовлюють, а саме про наявність або відсутність субвертикальних перетоків підземних вод. Основну тенденцію до підвищення у південно-східному напрямку як зведених рівнів підземних вод, так і пластових температур, напевно,можна пояснити посиленням перетоків з кристалічного фундаменту в цьому напрямку. Вуглеводневі поклади на північно-східному борті тяжіють до зон додатніх геотемпературних аномалій та п.’єзомінімумів, а також до зон складної гідродинамічної обстановки із частою зміною гідродинамічних градієнтів по площі.

ГЛАВА 6. СОРНУВАННЯ ПІДЗШШХ ВОД НА ПІИИЧНО-СХІДВОГ.5У БОРТІ ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЇ ЗАПАДІЗСІ

Проблема походження підземних вод і розсолів Б головною темою гідрогеологічних досліджень в Дніпровсько-Донецькому басейні, оскільки' від вирішення цього питання залежать уявлення про процеси формування, збереження та руйнування вуглеводневих покладів; а також про роль і значення гідрогеологічних критеріїв їх пошуків. При цьому, якщо для верхнього гідродинамічного поверху (вище ниж-ньопермської флюїдотривкої товщі) інфільтраційне походження пластових вод не викликає заперечень,то питання про природу підземних вод палеозойських відкладів залишається дискусійним.Більшість дослідників глибинної гідрогеології ДЦЗ (А.Є.Бабинець, І.Ф.Вовк, Л.К. Гуцало, Ю.С. Засгежко, В.В. Колодій, Б.Й. Нудик, М.І.Субота,

В.0.Терещенко) вважають, що у формуванні підземних вод палеозойських водоносних комплексів переважає седиментогенна складова. Поруч з тим існують точки зору про інфільтраційне походження вод всієї осадової товщі (Б. 1 .Кудєлін,1960,' Л.П.Швай,’і9бЗ), а також про ендогенне походження хлоркальцієвих розсолів (К.С.Гавриленко, 1965,1971, Є.Є.Вороной,1968). Північно-східний борт ДЦЗ на підставі його високого гіпсометричного положення порівняно о південно-західним традиційно вважався ділянкою живлення і створнен-ня напорів основних водоносних комплексів Дніпровсько-Донецького басейну, в тому числі й палеозойських.При цьому припускалось проникнення інфільтраційних вод на всю осадову товщу до утворень кристалічного фундаменту (Ф.А.Руденко,1972, Л.П.Швай,1973). Особливі умови водообміну боргових частин ДЦЗ відзначав А.Є.Бабинець (1961), який вважав., що внаслідок частих фаціальних заміщень в породах осадового покриву на вказаних ділянках відбувається ви-клинювання водотривів і утворюється спільна водоносна товща порід, до якої,з одного боку, з областей високого залягання докембрійського фундаменту надходять прісні води,з іншого - відбувається часткове розвантаження солених вод глибоких водоносних комплексіц.

В паяеогідрогеологічній історії північно-східного борта ДДЗ нами виділено шість гідрогеологічних циклів.Палеогідрогеологічний аналіз свідчить про певну роль седиментогенних вод в формуванні сучасної гідрогеологічної обстановки вивченого району. Найбільшою ця роль була в прирозломній частині борта. В північно-східному напрямі значно зростає вплив інфільтрогенних вод. В північній

І2 . . - • частині борта, де відсутні відклади верхнього карбону, седиментогенні води навряд чи могли зберегтись до цього часу, тоді як поблизу північного крайового порушення, особливо на ділянках поширення осадків нижньої пермі, седиментогенні води могли залишитись в утвореннях карбону, і, можливо, частково, навіть в тріасових відкладах.Велику роль у збереженні цих вод зіграла водотривка глиниста товща середньої юри,що має регіональне поширення на північно-східному борті. Це підтверджується даними про хімічний склад підземних вод, а саме - різким зростанням ступеня мінералізації у відносно невеликому інтервалі глибин, який відповідає поширенню зазначеної товщі,(близько 70 г/л або в 30-50 разів на 200 м). Це пов'язане із відмінностями в історії формування хімічного складу і мінералізації підземних вод: води верхньої зони (над середньо-юрським водотривом) протягом всього геологічного розвитку зазнавали великого впливу інфільтраційних вод, тоді як води палеозою і тріасу формувались в умовах більшої • ізоляції від дії поверхневих Факторів. В результаті порівняння палеогідрогеологічного розвитку грабену та північно-східного борта ДЦЗ виявлено певні відмінності. Обмежєнність басейнів нагромадження девонських та нижньоперм-ських соленосних товщ в основному границями грабену привело до випадання певних елізійних етапів з гідрогеологічної історії борта, а також до збільшення тривалості інфільтраційних етапі в.Проте вплив седиментаційних вод,пов’язаних з девонським і нижньопермсь-ким етапами розвитку грабену,а також вплив відповідних галогенних товщ на підземні еоди борту' є безсумнівним. Про це свідчить наявність міцних розсолів з мінералізацією до 234 г/л і досить високими хлорбромішми коефіцієнтами (до 2900) ь водоносних комплексах кристалічного фундаменту, нижнього і середнього карбону. Формування вод такого типу без зв’язку з соленосними формаціями видається малоймовірним. Після пєредтріасової перерви б осадкона-громадженні принципові відмінності в палеогідрогеолічному розвитку окремих частин ДЦЗ зникають,і особливості історії борту проявляються у скороченні тривалості елізійних етапів, і, відповідно, збільшенні тривалості інфільтраційних.

В результаті вивчення хімічного складу підземних вод з врахуванням палеогідрогеологічної історії досліджуваного району зроблено висновок, що сучасні води докембрійського фундаменту північно-східного борта ДЦЗ є результатом змішування седиментогенних вод з давньоінфільтрогенними, частка яких було вагомішою. При

. 13 цьому дуже велику роль в їх формуванні відігравали процеси ви-

луговуванйя соленосних відкладів девону грабену западини. Що стосується пластових вод осадового покриву, то, судячи із значень хлорбромного коефіцієнту, серед них наявні всі три генетичні типи підземних- вод (седиментогенні, давньоінфільтрогенні води вилуговування та змішані), причому вплив вод вилуговування вагоміший.в прибортовій частині западини порівняно з її північно-східним бортом. За розподілом значень хлорбромного коефіцієнту води нижньо-кам’яновугільних відкладів борту поділяються на дві групи - із значеннями СІ/Вг від 211 до 951 і від 2191 до 2959.Якщо води першої групи були відібрані з розвідувальних площ і родовищ по всьому борту, то води з вищими значеннями вказаного співвідношення -тільки з родовищ центральної його частини, що підтверджує більший вплив вод вилуговування в цьому районі.

Розподіл величин загальної мінералізації по водоносних комплексах (мінімальні для вод середнього карбону, максимальні -в водах докембрійських порід,а для розсолів нижнього карбону - ка борту менші, ніж в прибортовій зоні) разом із закономірностями за розподілом абсолютних емістів брому,який вважається індикативним компонентом седиментогенних вод (максимальні - для середнього тарбону, мінімальні - докембрію, для нижнього карбону - більші кількості на борту, ніж в прибортовій частині) і співвідношення;.; Л/Вг дозволяє припустити, що частка седиментогенних еод зменшуються вниз по розрізу від середньокам'яновугільного водоносного комплексу до утворень кристалічного фундаменту, і, відповідно, б цьому напрямі зростає вплив вод вилуговування, причому формування макрокомпонентного складу вод і зростання загальної мінерг^-лізації відбувалось саме за рахунок процесів вилуговування соленосних товщ грабену.

Практично однакові значення ступеню метаморфізації для розплів усіх розглянутих водоносних комплексів (в середньому -].Б") свідчать, що незалежно від генетичного типу розсоли всього досліджуваного розрізу зазнали тривалої метаморфізації і протягом значного відтинку часу не розбавлялись інфільтрогенними водами, що цілком узгоджується з палеогідрогеологічною історією району.

Крім середніх і міцних розсолів при випробуванні нижньо- і ;ередньокам’яновугільних водоносних комплексів північно-східного 5орта і прибортової частини ДЦЗ,отримано слабкі розсоли з мінералізацією 35-103 г/л, яким притаманні деякі гідрогеохімічні ос.о’-

№

Оливості порівняно 8 розсолами фону,а саме менша метаморфізація, більша відносна концентрація натрію, менші - кальцію, магнію та хлору, відсутність залежностей між вмістами окремих компонентів та загальною мінералізацією, а також відсутність залежностей між ступенями метаморфізації,мінералізації та кількостями макрокомпо-нентів в водах від глибини. Зазначені слабкі розсоли утворились, ймовірно, шляхом розбавлення давньоінфільтрогенних та седиментогенних вод конденсаційними або літогенними.а на південному сході, можливо,- й інфільтрогенними.

ГЛАВА 7. ЗВ'ЯЗОК ГІДРОГЕОЛОГІЧНИХ УШВ ПІВНІЧНО-СХІДНОГО ВОРТА ДЦЗ З НАФТОГАЗОНОСНІСТЮ

Гідро- і газогідрогеохімічиа- обстановка північно-східного борта ДДЗ принципово не відрізняється від такої в нафтогазоносній частині грабену. З огляду на гідрогеологічні умови Сорт може бути нафтогазоносним на більшій його частині.Всі пластові води,як розкриті на площах, пов’язаних з покладами вуглеводнів,так і на площах, де родовищ не виявлено, є високомінералізованими розсолами хлоридного кальцієво-натрієвого та магнієво-кальцієво-натрієвого складу.За значеннями загальної мінералізації.ступеню метаморфізації .хлорбромного коефіцієнта, вмістами макрокомпонентіг. хімічного складу,таких мікрокомпонетів.як амоній,йод,бром,бор,суттєвих відмінностей між зазначеними групами вод немає. Таким чином, ці характеристик не можуть використовуватись як гідрогеологічні критерії нафтогазоносності лекальних структур північно-східного борта. При порівнянні концентрацій калію, стронцію, літію, рубідію і цезію в ведах продуктивних структур з такими в водах непродуктивної Правдинської свердловини виявлено,що середні значення вмістіе всіх розлянутих елементів в водах, пов’язаних з вуглеводнями, перевищують такі в водах непродуктивної структури, тобто підвищені вмісти калію,стронцію, літів, рубідію і цезію можуть розглядатись як додаткові позитивні показники нафтогазоносності на північно-східному борті, проте це питання потребує подальшого вивчення на основі більшої кількості фактичних даних.

На наявність вуглеводневого покладу вказує така кількість водороечинєного газу в підземних водах, коли Рг/Рпл становить від

0.4 до 1.0,причому ореол розсіяння простягається не більше.ніж на 100-200 м від покладу.Склад та кількість водорозчинєних газів залежать .від відстані від покладу - із віддаленням від нього збіль-

шується вміст метану за рахунок зменшення кількості важких вуглеводнів. На підставі вивчення складу водорозчинених газів зроблено висновок про більшу ймовірність знаходження газових покладів на борту, а нафтових - б прибортовій частині западини.

Вуглеводневі поклади на північно-східному борті приурочені до всіх Додатніх геотемпературних аномалій. Площі та свердловини, де поклади нафти і газу не встановлені,на геотермічній схемі відповідають схилам температурних куполів. Разом з тим на таких самих "температурних схилах" розташовані і деякі родовища вуглеводнів. Таким чинсм.хоч чіткого прямого зв'язку між розташуванням покладів вуглеводнів та геотемпературними умовами не встановлено, кпе тенденція тяжіння покладів до геотемпературних максимумів наявна. Що стосується геобаричних умов, то поклади нафти й газу на північно-східному борті приурочені до зон п’єзомінімумів та складної геобаричної обстановки з частою зміною гідродинамічних градієнтів по площі. В той же час окремі поклади знаходяться на ділянках п ’ єзомаксимум і в.

За палеогідрогєслогічпими даними в межах північно-східного борта найсприятливіші умови для формування і збереження покладів нафти та, особливо, газу існували в прирозломній частині борту. Перспективними для пошуків вуглеводнів на борту с відклади нижнього та середнього карбону, меншою мірою - верхнього карбону і тріасу, причому з віддаленням від крайового порушення на північний схід вірогідний поверх нафтогазоносності зменшується за рахунок як стратиграфічного занурення його покрівлі, так і скорочення рссрізу.

Гідро- і газогідрогеохімічні умоеи північно-східного борта дозволяють виділити три гідрегеохімічні зони, що корелюються з трьома типами природних водонапірних систем: постелізійною - на

глибинах нижче 1400 м, перехідною - на глибинах від 1000 до 1400 м, інфільтраційною - до 1000 м.Постелівійній природній водонапірній системі властиві умови, сприятливі для збереження покладів нафти й газу, тому відповідна зона розглядається як перспективна для пошуків вуглеводнів. Гідрогеологічні умови другої і третьої зон є несприятливими для збереження покладів вуглеводнів, тому ці зони розглядаються як неперспективні.

висновки

1: Гідро- і газогідрогеохімічна обстановка північно-східного борта ДЦЗ принципово не відрізняється від тієї, що існує в нафтогазоносній частині грабену западини. З огляду на гідрогеологічні умови борт може бути нафтогазоносним на глибинах понад 1400-1500м.

.2. Геобаричні умови, сприятливі для існування латерального руху підземних вод в утвореннях кристалічного фундаменту, нижнього і середнього карбону в напрямках як від Воронезького масиву до крайового розлому, так і в зворотньому, відсутні. Рух підземних вод вказаних водоносних комплексів, ймовірно, відбувається на окремих ділянках, де для цього є відповідні умови, у вигляді суб-вертикальних перетоків. Умови для таких перетоків наявні в уоіх розглянутих комплексах, причому знаки гідродинамічних градієнтів часто змінюються по площі. Пластові тиски в розглянутому інтервалі глибин близькі до гідростатичних. Наявність б деяких випадках надгідростаттітх тисків пов'язана з вертикальними перетоками флюїдів та обмеженими розмірами природних резервуарів. Пластові температури у відкладах нижнього та середнього карбону збільшуються з північного заходу на південний схід, що може бути пов’язане як зі збільшенням ролі перетоків знизу, так і з ускладненням геологічної будова в цьому напрямку.

3. В палеогідрогеологічній історії північно-східного борта виділено шість гідрогеологічних циклів, кожен з яких поділяється на інфільтраційний та елізійний етапи. Сумарна тривалість елізій-них етапів дещо перевищує тривалість інфільтраційних. Палеогідро-геологічний аналіз свідчить, що найкращі умови для формування і збереження седиментогенних вод існували в прирозломній частині борта, тоді як в пібнічно-східному напрямку значно зростає вплив поверхневих вод. Велику роль у збереженні седиментогенних вод відігравала водотривка глиниста товща середньої юри.

4. Сучасні підземні води докембрійського фундаменту північно-східного борта ДЦЗ, якщо судити з їх хімічного складу та врахувати палеогідрогеологічну історію району, є результатом змішування седиментогенних та давньоінфільтрогенних вод, частка останніх при цьому була вагомішою. Дуже велику роль у формуванні цих вод відігравали процеси вилуговування соленосних відкладів девону западини. Серед пластових вод осадового покриву, судячи з їх хімічного складу, наявні як седиментогенні, так і давньоінфільтро-генні води вилуговування та змішані води, причому вплив вод вилу-

говування вагоміший в прибортовій частині западини порівняно з бортом. Вивчення розподілу величин загальної мінералізації та хлорбромного коефіцієнту в водах досліджуваного району свідчить про більший вплив вод вилуговування б центральній частині борта та зменшення частки седиментогенних вод вниз по стратиграфічному розрізу від середньокам'яновугільного комплексу до утворень кристалічного фундаменту. Практично однакові високі значення ступеню метаморфізації для розсолів розглянутих водоносних комплексів свідчать, що, незалежно від генетичного типу, розсоли всього-вивченого розрізу зазнали тривалої метаморфізації і протягом значного відтинку часу не розбавлялись інфільтраційними водами, що цілком узгоджується з палеогідрогеологічною історією району.

Слабкі розсоли, отримані при випробуванні північно-східного борта та прибортової частини грабену, утворились шляхом розбавлення давньоінфільтрогенних та седиментогенних вод конденсаційними або літогенними, а на крайньому південному сході району, можливо, - інфільтрогенними водами.

5. Гідро- і газогідрогеохімічні умови північно-східного борта дозволяють виділити три гідрогеохімічні зони, що відповідають таким природним водонапірним системам: постелізійній - на глиби-

нах нижче 1400 м, перехідній - БІД 1000 до 1400 м, інфільтраційній - до 1000 м. Постелізійній водонапірній системі властиві умови, сприятливі для збереження покладів нафти й газу, тому відповідна зона розглядається як перспективна для пошуків вуглеводнів. Гідрогеологічні уьіови другої і третьої зон є несприятливими для збереження покладів вуглеводнів, тому ці зони розглядаються.як неперспектив.н і. _г

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гідрогеохімія перспективних на нафту і газ порід північно- східного борту та прибортової зони Дніпровсько-Донецької аапа-дош//Геологія і геохімія горючих копалин.- 1994.- N3-4(88-89). .-3.45-53.

2. Геотермобаричні умови нафтогазоносних комплексів північ-!

іо-східного борту та прибортової частини Дніпровсько-Донецької іападини//Геологія і геохімія горючих копалин. -1994.- N3-4(88-89).

С.3-11.(Разом а В.В.Колодієм). ' ,і 1 . V, , ;

3. Про водорозчинені та вільні гази північно-східного борту та прибортової частини Дніпровсько-Донецької нафтогазоносної провінції //Геолог і я і геохімія горючих копалин.- 1995.-^N1-2(90-91). -С.67-72.

’ ’ і

. 4. Гідрогеологічні передумови нафтогазоносності північно-східногр борту Дніпровсько-Донецької вападини//Наук.-практ. конф. "Нафта і газ України":Тези доповідей.- Харків,1996.- Т.1.- С.108-110. (Разом з В.В.Колодієм).

^ Baluchinska M.V. Hydrogeological conditions of perspective for oil and gas formations of North-East side of Dnieper-Donets depression. Thesis for a candidate of geological sciences on speciality 04.00.17 - geology, prospecting and exploring of oil and gas deposits.Institute of Geology and Geochemistry of Combustible Minerals of National Academy of Sciences of the Ukraine,Lviv,1996.

4 scientific works are defended in which the hydrogeological conditions of North-East side and their connection with oil-and gas content have been considered. It was described the following: hydrogeochemical, gashydrogeochemical and thermobaric conditions of the Middle and Lower Carbon deposits and of the crystalline basement formations. Formation conditions of underground water of the mentioned water-bearing complexes and the hydrogeological criteria of oil- and gas content of North-East side of Dnieper-Donets depressions have been established. On North-East side the perspective for prospecting oil and gas territories have been marked out by the hydrogeological criteria.

’ Бал учиненая М.В. Гидрогеологические условия нефтегазоносных отложений северо-восточного Оорта Днепровско-Донецкой впадины. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.17 - геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений в виде рукописи.Институт геологии и геохимии горючих ископаемых НАН Украины, Львов,1996. Защищаються

4 научные работы, в которых рассматриваются гидрогеологические условия северо-восточного борта Днепровско-Донецкой впадины и их свябь с нефтегазоносностыо. Описаны: гидрогеохимические, газогидрогеохимические и термобарические условия образований кристаллического фундамента, нижнє- и среднекаменноугольных отложений. Ус-

гапсвлены услойия формирования подзшных вод указаний 'годсносшх «жплексов и гидрогеологические критерии лефтегазаносности, сєеє-:>о-восточного борта Днепровско-Донецкой впадины. На северо- восточ-юн борту выделены перспективные для поисков нефти и газа территории'по гидрогеологическим критериям. ; . ■- .

Ключові слова: підземні води, нафтогазоносність, гідрогеохі-іія, водорозчинені гази, геотрермобаричні умови,:палеогідрогеоло-ія,умови формування підземних вод,перспективи нафтогазоносності.