Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Закономерности распространения и накопления сероводородсодержащих углеводородных газов на юге Восточно-Европейской платформы

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

Автореферат диссертации по теме "Закономерности распространения и накопления сероводородсодержащих углеводородных газов на юге Восточно-Европейской платформы"

На правах рукописи

т ууи о г

Г j ^ ВЕРЕНИНОВА Олыа Григорьевна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ НА ЮГЕ ВОСГОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

04.00.17

Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата гсолого-минералоптеских наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена во Всероссийском нефтяном научно-исследовательском геологоразведочном институте (ВНИГРИ)

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук, профессор В.ПЛкуцени ВНИГРИ Санкт-Петербург доктор геолого-минералогических наук, Т.В Дорофеева ВНИГРИ Санкт-Петербург

Официальные оппоненты: доктор геолого-шшералогических наук, профессор А.Н.Воронов

доктор гео.чого-минералогаческих наук, профессор В.Н. Мораховский

Ведущее предприятие: Всероссийский геологический институт (ВСЕГЕИ) Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 1997 г. в '' г

на заседании Диссертационного совета Д.071.02.01 при Всероссийском нефтяном научно-исследовательском геологоразведочном институте (ВНИГРИ) по адресу: 191104, Санкт-Петербург, Литейный пр., д.39

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИГРИ

Автореферат разослан ^ ~сЫЦ Л997 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

А.КДертев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность изучения сероводородсодержащих газов обусловлена особенностями сероводорода, являющегося как сырьем для химической промышленности - источником газовой серы, так и вредным компонентом углеводородных газов, отрицательно влияющим на технологическое оборудование и окружающую природную среду. В связи с тем, что главнейшие месторождения самородной серы оказались за пределами РФ, задача выявления промышленных сероводородсодержащих газов становится более значимой. Изучение закономерностей распространения и накопления сероводородсодержащих газов (ССГ) необходимо для определения качества газового сырья, обоснования перспектив развития нефтегазовой отрасли и оценки экологических условий разработки новых месторождений.

Объекты изучения закономерностей распространения и накопления ССГ на юге Восточно-Европейской платформы - южная часть Волго-Уральской НГП, Прикаспийская НГП и Днепрово-Донецкая впадина в Днепровско-Припятской ГНИ. Урало-Поволжье характеризуется сравнительно хорошей разбуренностыо и детальной изученностью территории с известной сероводородностью флюидов. В Прикаспийской впадине открыто уникальное Астраханское серогазокоиденсатное месторождение. Кроме того, подсолевые карбонатные отложения Прикаспийской НГП являются перспективными для открытия новых крупных газоконденсатных залежей, и прогноз содержаний сероводорода для них необходим. Днепровско-Припятская ГОЛ, также приуроченная к Восточно-Европейской платформе и обладающая сходными чертами (мощности, этаж нефтегазоносности, галогенные формации) с Прикаспийской НГП, отличается преимуществешюй бессернистостью флюидов, поэтому исследование их общности и различий представляет научный интерес.

Работа выполнялась в соответствии с плановыми заданиями ВНИГРИ по общесоюзной и российской НТП и договорам с Геолкомом в рамках тематики по прогнозу качества газового сырья и оценке ресурсов полезных газовых компонентов.

Целью работы было повышение достоверности прогноза качества газа по содержанию сероводорода слабо разбуренных территорий юга ВосточноЕвропейской платформы, включая Прикаспийскую впадину, преимущественно в пределах РФ.

Основные задачи:

1) изучение условий и особенностей распространения ССГ, в том числе высокосернистых, в различных нефтегазоносных бассейнах мира;

2) изучение особенностей строения и литолого - фациального состава нефтегазоносных комплексов НГБ юга Восточно-Европейской платформы: типов коллекторов, содержащих ССГ и залежи бессернистого газа, вещественного содержания изолирующих толщ и т.п.;

3) установление закономерностей размещения залежей сероводородсодержащего и бессернистого газа в нефтегазоносных комплексах юга Восточно-Европейской платформы;

4) изучение термобарических, гидрогеологических, тектонических и других условий накопления ССГ и определение наиболее значимых факторов образования и сохранения сероводорода в природном газе;

5) прогноз (районирование) территории юга Восточно-Европейской платформы по масштабам накопления сероводорода в природных газах.

Фактический материал. В основу использованных автором фактических данных по ССГ положены материалы, собранные автором за период 1989-1994гг. во время проведения полевых работ в ПО "Гурьевнефтегазгсология", Эмбанефгь, КазНИГРИ, КазНИПИнефть, ПГО "Акгюбнефгегаз геология", НВНИИГТ, Саратовиефгегаз, ВНИПИгаздобыча (г.Саратов), а также банк данных ВНИГРИ по составу природных (свободных и попутных) газов. Широко использовались новые региональные стратиграфические схемы по палеозойским отложениям Русской платформы (1990); разрезы скважин, их описания и обобщения по ним, проведенные Б.С.Щуркиным, Л.П.Горячевой, Г.И.Слепаховой, С.М.Бабиковой и др.; монографии по Восточно-Европейской платформе различных авторов, среди которых в первую очередь следует указать А.Б.Ронова и ВД.Наливкина, С.П.Максимова, Г.Е.-А.Айзенштадта, а также "Атлас геологического строения и нефтегазоносности Днепровско-Донецкой впадины", составленный УкрНИГТИ. При районировании и изучении геологического строения территории были использованы обобщения Н.В.Неволина, Г.И.Слепаковой, Г.Е.-А.Айзенштадта, а также Л.А.Анисимова, М.В.Дахновой и др., и, кроме того, публикации по ССГ отдельных регионов Восточно-Европейской платформы и зарубежных нефтегазоносных бассейнов. Научная новизна работы.

1) впервые показано детальное распределение залежей ССГ по отдельным нефтегазоносным комплексам и подкомплексам в пределах юга ВосточноЕвропейской платформы;

2) рассмотрены основные условия образования и накопления сероводорода в каждом из выделенных комплексов (подкомплексов);

3) установлены приоритетные факторы, определяющие накопление ССГ на территории южной части Волго-Уральской НГП, Прикаспийской 11Ш и Днепровско-Донецкой ГНО.

4) на примере бассейнов Восточно-Европейской платформы показано, что хотя основным источником серы для образования сероводорода различной генерации на всех этапах нефтегазообразования являются сульфатоносные породы, но их наличия в разрезе недостаточно для формирования залежей ССГ, необходимы также условия для сохранности сероводорода в газе;

5) показано, что тектонические движения новейшего времени контролируют накопление и сохранность сероводорода в составе газов. В ходе миграционных процессов и переформирования залежей он может быть полностью утрачен;

6) применены методы математической статистики для районирования территории и отдельных стратиграфических интервалов по масштабам накопления сероводорода в газах;

7) дана прогнозная оценка и составлены карты территории Прикаспийской впадины и сопредельных районов по содержанию сероводорода в газе на основе структурно-фациальиого районирования и данных о составе газов.

Практическая значимость. Выявленные закономерности распространения и накопления ССГ по отдельным нефтегазоносным комплексам (подкомплексам) позволяют вплотную подойти к проблеме локального прогноза качества газового сырья на территории юга Восточно-Европейской платформы, а также могут бьггь распространены на другие районы и позволят оценить экологические и технико-экономические условия разработки новых сероводородсодержащих месторождений УВ газов.

Защищаемые положения

1. Многоэтапность генерации сероводорода, сопровождающая разные стадии геологического развития нефтегазоносного бассейна, определяет полигенетический характер сероводорода в залежи, различия в масштабах и местах его накопления.

2. Оптимальные условия накопления сероводородсодержащих газов па юге Восточно-Европейской платформы установлены в подсолевом мегакомплексе Прикаспийской впадины, где сочетаются сульфатно-карбонатные толщи, жесткие тсрмобаричсские условия, преимущественно нисходящий тектонический режим и значительные площади газосбора, а также в турнейско-верейском подкомплексе Бузулукской впадины, где накопление сероводородсодержащих газов происходит и в терригенных коллекторах при их подчиненном значении и благоприятном сочетании с хемогенными и рифогенными.

3. Неблагоприятны для накопления глубинного сероводорода в бассейнах с аридными формациями значительная доля терригенных осадков, в особешгостн континентального генезиса и соляных толщ хлоридного типа, активные инверсионные тектонические подвижки с большой плотностью разрывных нарушений, приводящие к миграции углеводородов и деструкции сероводорода (Припятская НГО, Днепровско-Донецкая ГНО, внешний борт Прикаспийской Ш11, Нижнее Поволжье и др.)

4. Распределение сероводородсодержащих газов в пределах НГБ юга ВосточноЕвропейской платформы, карта перспектив и зональный прогноз распространения газов с различными концентрациями сероводорода в Прикаспийской НГП и на прилегающих территориях.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационного исследования изложены в четырех тематических научных отчетах, опубликованы в семи работах, докладывались на V Международном солевом совещании "Проблемы формирования и освоения месторождений полезных ископаемых солеродных бассейнов" (С-Петербург, 1994г.), I Международной Конференции "Геохимическое моделирование и материнские породы НГБ" (С-Петербург,

1995г.), I Международной Конференции "Нефтегазоносные бассейны Западно-Тихоокеанского региона и сопредельных платформ: сравнительная геология, ресурсы и перспективы освоения" (С-Петсрбург, 1996г.). Методический подход результаты исследований были применены при подготовке пакета информации по вопросам комплексного использования углеводородного сырья в Западной Якутии (1996г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав . заключения, имеет объем 155 страниц, сопровождается 12 таблицами и 23 рисунками. Список литературы включает 173 названия.

Работа выполнена во ВНИГРИ иод руководством профессора, доктора геолого-минералогических наук В.ПЛкуцени, которой автор выражает глубокую благодарность. Автор искренне также признательна за консультации и помощь Г.Е.-А.Айзенштадту, О.Н.Яковлеву, Л.К.Яшенковой, С.А.Виноградову, Г.И.Беленицкой (ВСЕГЕИ), Т.К.Бажеиовой, а также С.М.Бабиковой, М.А.Помарнацкому, Г.ИЛамбер, В.В.Тихомирову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава "История исследований сероводородсодержащих газов южной части Восточно-Европейской платформы" содержит краткие сведения об основных направлениях и результатах изучения сероводородсодержащих газов Урало-Поволжья, Прикаспия и Днепровско-Припятской впадины.

Первые исследования сероводородсодержащих газов (ССГ) (период до середины 30-х годов двадцатого века) сводились к наблюдениям и описаниям таких газов, иногда с количественным определением сероводорода в них. В эти годы систематизацией знаний о ССГ и других природных газах занимались В.И.Вернадский, ВЛ.Авров, С.М.Кисслев, Л.П.Смирнов и другие. В период с середины 30-х гт. до 60-70-х гг. специальные микробиологические исследования процессов окисления углеводородов проводились Т.П.Гинсбург-Карагичевой (Мельниковское месторождение, Саратовское Заволжье) учеными ВНИГРИ (Волго-Уральская область), а также ВНИИГаза и ВНИГНИ (ДЦВ). В исследованиях АЛ.Козлова, А.А.Чсрепенникова, А.Н.Козина и других была выявлена связь между сероводородом в газах и сульфатами в водах с одной стороны и сероводородом в газах, меркаптанами в самой нефти и самородной серой во вмещающих и покрывающих породах с другой. Авторы связывают образование сероводорода с окисгагтельно-восстановительпыми процессами в результате деятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. В монографии С-П.Максимова (1964г.), исследованиях Л.А.Анисимова и Н.ВЛопатина (1967г.) и других указывается на двоякое происхождение сероводорода, который может являться результатом как процессов биохимического воздействия сульфатов на УВ, так и термокаталитических процессов разложения сераорганических соединений (гипергенный и катагенный сероводород).

С 70-х годов проблемы генезиса, условий формирования и закономерностей размещения месторождений сероводородсодержащих газов на региональном

уровне освещаются в работах Э.Е.Лондон, Л.А.Анисимова, Р.Г.Панкиной, ВЛ.Мехтиееой, Н.Б.Валитова, П.МЛомако, А.И.Чистовского, А.С.Зингера, М.В.Дахновой и других исследователей. Однако, более детальные работы по определению районов распространения сероводородсодержащих газов территории Поволжско-Предуральско-Прикаспийского бассейна, Днепропско-Донецкой впадины, по прогнозу ССГ в Прикаспии начали проводиться лишь в послея1ше годы с открытием Астраханского и других месторождений сероводородсодержащих газов с крупными запасами.

Во второй главе "Источники и распространенность серы в осадочном чехле" комментируется модель глобального цикла серы, круговорот серы в природе, подробно рассматриваются формы существования серы в осадочных породах, подземных водах, нефгях, газах и выявляются наиболее распространенные из них. Источниками серы к осадочном чехле являются породы и флюиды, содержащие серу как в окисленном, так и в восстановленном состоянии. В породах наиболее распространены сульфаты кальция и магния, а также сульфиды металлов. В палеозое сульфатная седиментация на Земле происходила почти непрерывно. Наибольшее количество эвапоритовых бассейнов со значительными площадями сульфатонакопления образовалось в ранпекембрийскую и срсднедевонско-иермскую сульфатоносные эпохи (по М.А.Жаркову, 1974). В нсфтях сера содержится как в растворенном (элементарная сера, сероводород), так и в виде сераорганических соединений (меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов и других).- Последнее относится также и к природному газу. Однако в нем наибольшее количество серы концентрируется в виде сероводорода.

Благодаря тому, что сера встречается в различпых состояниях, она представляет особый интерес в геохимии стабильных изотопов. Изотопный состав элемента в природном образце отражает источник вещества и реакции, которые привели к образованию того или иного соединения. Наибольшее фракционирование изотопов серы происходит при бактериальной сульфатредукцин. Так, Р.Г.Панкнной и В.Л.Мехтиевон приводятся данные по изотопному составу самородной серы, сероводорода природных газов и серы нефгей ряда НП> бывшего СССР, которые показывают обогащенность этих веществ изотопом относительно сульфатов вмещающих пород, что говорит об их образовании в результате редукции сульфатов. Однако, как отмечают многие исследователи, изотопный эффект зависит от количества сульфата в сфере реакции, т.е. от соотношения скоростей растворения сульфата и его восстановления. При ограниченном количестве сульфата гош при большой скорости восстановления изотопный состав серы образующегося сероводорода будет мало отличаться от исходного сульфата. Таким образом, несмотря на большие возможности и довольно широкое развитие метода изотопного анализа соединений серы, в этой области существует еще много неясных вопросов и современное состояние исследований не охватывает всего многообразия условий

формирования и превращения серосодержащих веществ, в т.ч. сернистых нефтей и газов.

В третьей главе "Генезис сероводорода в осадочном чехле нефтегазоносных бассейнов" рассмотрены основные реакции и процессы, ответственные за образование сероводорода в литосфере, и условия их протекания. Приведены примеры ряда НГБ бывшего СССР и зарубежных стран, где сероводород в газах образован тем или иным способом.

Сероводород образуется на различных этапах круговорота серы под действием как биологических, так и физико-химических факторов. Микробиологическое образование сероводорода происходит за счег реакции между сульфатами пластовых вод и рассеянным органическим веществом или углеводородами на водонефтяном контакте. При этом процесс накопления сероводорода ограничивается токсическим действием сероводорода на микрофлору, скоростью притока сульфатов, термическими условиями (не более 70-80°С), минерализацией вод (до 200-250г/л), образованием сульфидов железа, элементарной серы и других соединений.

Генерация сероводорода в природных газах в результате абиогенной сульфатредукции возможна при .. температурах не менее 150-200°С. Температурная граница образования сероводорода значительно снижается при участии в качестве восстановителя., водорода,., а также в присутствии первоначально некоторого количества сероводорода, образованного в. результате других реакций (Орр, 1974; Дахнова и др., 1995). , Ведущую роль высокотемпературного химического восстановления сульфатов в глубокопогруженных зонах НГБ для образования сероводорода ряда высокосернистых газов Западно-Канадского НГБ, Галф-Коста, Аквитанского, Центрально-Европейского, Аму-Дарьинского и других бассейнов подчеркивали Г.И.Амурский с соавторами (1977,1987), И.В.Кулибакина и Э.В.Чайковская (1981) и другие.

Многие исследователи (Е.Шоу, Н.Б.Вассоевич, Э.ЕЛондон, Л.А.Анисимок и др.) отводят большое значение образованию сероводорода в результате разложения сераорганических соединений РОВ и нефтей. По Т.К.Баженовой (1992), сама "сера органическая" (сера нерастворимого ОВ и сера битумов) имеет минеральное происхождение за счет анаэробнодиагенетической редукции сульфат-иона иловых вод самим ОВ с последующим внедрением части восстановленной серы в его структуру. Температуры, при которых начинается десульфуризация, различны (минимум 40°С), однако, по Дж.Хапту (1982), начало интенсивной генерации сероводорода приходится на диапазон 130-150°С. В глубоких горизонтах благоприятным моментом для образования сероводорода является кислая реакция подземных вод, присутствие в водорастворенном газе молекул водорода, а также присутствие карбонатов.

Генерация глубинного сероводорода в карбонатных коллекторах при повышенных температурах (около 170°С) за счег взаимодействия нефтяных УВ с самородной серой. являющейся продуктом древнего гипергенного

преобразования сульфатно-карбонатных комплексов, предполагается Н.Б.Валитовым (1974, 1977, 1978, 1982).

Образование сероводорода может происходить и в результате взаимодействия самородной серы с водой при температуре более 110"С . (Ломако, 1985, Анисимов, Потапов, 1983). Интенсивность процессов возрастает с повышением температуры и в присутствии известняка. В 1978 году А.А.Козлов предложил идею о механизме и термодинамических условиях формирования глубинной зоны кислых газов. На глубинах более 9 км при температурах 200-400"С мета)! в присутствии воды разрушается до СОг и Нг, последний, если в породах присутствуют сульфаты, восстанавливает' БО/" до НгЭ. Сфера образования сероводорода затрагивает не только осадочную оболочку, но и мантийные очаж.

Таким образом, образование сероводорода сопровождает нефгегазообразование па всех его этапах: от диагенеза через катагенез и апокатагенез осадков и ОВ до этапов формирования и разрушения залежей. С глубиной и повышением температуры затухает интенсивность сю продуцирования в результате микробиологической сульфатредукции и возрастает' доля сероводорода, образующегося в ходе других процессов (термодсструкции ОВ и пефтей, гадролиза серы, взаимодействия элементарной серы с УВ, абиогенной сульфатредукции, конверсии метана в присутствии сульфатов, "серного духа Земли"). Во всех химических реакциях образования сероводорода участвуют так или иначе, прямо или опосредованно сульфатные минералы, сульфатоносныс осадки - основной источник серы в осадочном чехле.

В четвертой главе "Особенности распространения сероводорода в природных газах НГБ мира" на основе опубликованного фактического материала по содержаниям сероводорода в УВ газах месторождений НГБ мира рассмотрены параметры и основные закономерности распространения ССГ. Приведено описание ряда месторождений с высокими концентрациями сероводорода в газе. ССГ отмечены во многих НГБ Севсро-Американского континента и Евразии. Концентрации сероводорода в газе составляют от сотых долей процента до нескольких процентов, хотя известны месторождения, где сероводород присутствует в количестве десятков процентов (Астраханское - 23-30%, Лак -15%, Варихорн - 22,4%, Кроссфилд Восточный - 37% и др.). ССГ приурочены к фанерозойским отложениям широкого стратиграфического диапазона от кембрия до . миоцена и к глубинам от 300 до 6500 м. В конкретном НГБ сероводород характерен для залежей УВ определенных литолошческих формаций, как. правило, это галогенно-карбонатные формации (девонско-карбоново-псрмская, в Западно- Канадском, Волго-Уральском НГБ, горско-триасовая в Мексиканском заливе, Западной Европе и Центральной Азии и меловая на Среднем Востоке). По отношению к галогенной толше залежи ССГ чаще встречены под ней, но встречаются в карбонатных толщах и над солями (Примексиканский, Аквитанский НГБ), а также среди толщ переслаивания сульфатно-галогенных и карбонатных пород (Занадно-Канадский НГБ). С);г; 'тт.:;',и', литологическне л теомобаснчесхие условия для накопления

сероводорода в газовых залежах складывались в крупных депрессиях земной коры - во впутриплатформенных, наложенных, предгорных и межгорных впадинах. Максимальные концентрации сероводорода приурочены к НГБ краевых платформенных впадин перикратонной природы (НГБ Мексиканскою залива, Центрально-Европейский, Волго-Уральский (с Прикаспийским) НГБ) и предгорных впадин с эпигеосинклинальным горным обрамлением (Западно-Канадский НГБ и др.). Сероводород отсутствует я газах бассейнов сквозных грабенов и полуграбенов и эпигеосгагклинальных складчатых областей, "сильно нарушенных разрывами" (по терминологии И.В.Высоцкого, 1979).

Анализ фактического распределения сероводорода в газах НГБ мира позволил, вслед за Р.Г.Панкиной и ВЛ.Мехтиевой и другими исследователями, разделяющими газы по изотопии серы сероводорода и его генезису, выделить две группы ССГ: одну, связанную с небольшими глубинами и температурами с концентрацией сероводорода до первых процентов, и вторую, где содержания сероводорода достигают десятков процентов. Пределы распространения ССГ второй группы - глубины более 2,5 км, температуры более 70°С и пластовые давления как аномально высокие, так и близкие к гидростатическим и даже ниже.

В пятой главе "История геологического развития, литолого-фациальные особенности строешгя и нефтегазоносность юга Восточно-Европейской платформы" показано, что для осадочного чехла рассматриваемой территории юга древней Восточно-Европейской платформы характерны сильные вариации мощностей осадков. Наиболее широкий стратиграфический диапазон и полноту разреза осадков имеют центральные наиболее погруженные части Прикаспийской синеклизы и Днепровско-Донецкого авлакогена, где мощности достигают 15 и более км.

На основе разработок по тектоническому строению, особенностям разломной тектоники Прикаспийской впадины Айзснштадта, Неволина, Слепаковой, Азнабаева и др., автор приходит к выводу, что основными прогибами, через которые шло заполнение бассейна с севера являлись Рязано-Саратовский (Пачелмско-Повоузеньский), Саргшнский, Новоалексеевский прогибы. Их определили приоритетные разломы северо-восточного и северо-западного простирания.

Доверхнекарбоно?ая история южной части Волго-Уральского бассейна и Прикаспия была общей. В начале каледонского этапа юг Восточно-Европейской платформы вместе с Украинско-Воронежским щитом был сушей, разделенной Пачслмским бассейном. С нижним палеозоем связано накопление значительных мощностей красноцветов и терригенных формаций с небольшим содержанием карбонатов. Со среднего девона наступает эпоха постепенного потепления с периодической аридизацией климата, создаются условия частичного засолонения и сульфатизации юга Восточно-Европейского бассейна. На восточных и южных его окраинах (юг и юго-восток Прикаспия) накапливаются грубые молассы или флишондные толщи арпмлиго-несчаиых пород.

Особое внимание в работе уделено установлению сульфатоносных бассейнов, их положению в общей истории геологического развития юга ВосточноЕвропейского бассейна в девоне и карбоне среди карбонатно-доломитовых толщ (рис.1). Для каменноугольных отложений Прикаспия и Бузулукской впадины характерен преимущественно карбонатный разрез, в то время как в отпшурованной от морского бассейна ДДВ шло накопление сероцветных песчаников, алевролитов и аргиллитов с прослоями известняков и углей параллического типа, т.е. в отличие от Прикаспия преобладали терригенные формации.

Возраст Юг Волго-Уральской и Прикаспийская НГП Днепровско-Припятская ГНП

Комплекс,подкомплекс Положение галитов (Г) и сульфатов (С) Комплекс Положение галитов (Г) в сульфатов (С)

Волго-Урал. Лрвкасп.

Рг г+с г+с г+с

-■я к и г+с г+с

р,а с с

Р18 с с

Ргач >. я у « . с с о е « 5'г ' « 1 Э Ш'Л | г+с

Сзч Ж с. о у Я в о о- ¡4 и о ■ 5 с с с

Сзк с с с

С2т с ;§ а а

с2ь « и и « 1 о* ТурнеЙСКО-верейский с с

с с 0 к « ' § 1 »1 | а | & Э а д

сУ с с

СУ'2

С,» с с

' 1 15 Сеиипукско- с с

ад Папгайско-саргаевскнй 8 4 з 0 8 8 Я § Я 1 л % г+с

1ЬдУ ^ ^ и ч ВороОьевсьо-мулликкий

02еГ с с с

О, 1акатииско-черноярский

Рис.1 Положение солеродных сульфатоносных бассейнов (толщ) в нефтегазоносных комплексах Восточно-Европейской платформы

В позднекарбоново-раннеассельское время Прикаспийский бассейн •определился как самостоятельная впадина в связи с образованием по периметру

абразионно-тектонических уступов, обусловивших характер разреза обрамления впадины (сокращение скоростей, размывы, перерывы). С ранней перми для значительной территории Восточно-Европейской платформы начинается эпоха галогснеза в условиях теократического режима и аридизации климата. Максимум галогенеза приходится на иреньское время кунгура.

В работе показано, что сульфатосодержащие толщи приурочены к разрезам, приближающимся к "впадинным". Формирование их возможно как при зарождении соленосного бассейна, так и на конечном этапе его существования в пределах внутренней и внешней частей шельфа. Гало1енез может протекать только до уровня садки ангидритов и гипсов, вследствие чего количество сульфагоносных бассейнов превосходит количество соленосных.

Для девона и пермо-триаса рассматриваемого региона характерна вулканическая деятельность, роль которой для осадконакопления ДДВ более значима, чем для территории юга Волго-Уральской НГП и Прикаспийской впадины. В конце триасового периода произошел перелом в типе осадконакопления, обусловленный изменением климата на увлажненный, гумидный, что выразилось в увеличении роли терригенных сероцветиых пород по сравнению с карбонатными и господством талассократического режима. В отдельных областях шло угленакопление. Жигулевско-Оренбургский район был северной окраиной Прикаспийского бассейна седиментации, скорости накопления осадков которого значительно уступали скорости в Ирикаспии. Наиболее устойчивое прогибание в мезозое и кайнозое, (включая неоген-четвертичный этап) испытывала западная половина Прикаспийской впадины. В неогеновый период территория постепенно становится сушей. Мезозой-кайнозойские бассейны Дпепро веко-Донецкой и Приютской впадин характеризуются незначительными скоростями осадконакопления и крупными перерывами в осадконакоплении, основными из которых являются: верхнепермский, иногда триасово-верхнепермский, нижнемеловой (берриас-апгский), в конце позднего мела. Отложения представлены серией континентальных, меньше морских формаций, имеющих неоднородный, в основном, терригенный глинисто-песчаный и кремнисто-карбонатный состав.

Автором уточнено расчленение разрезов рассматриваемой территории на нефтегазоносные комплексы и подкомплексы с учетом новых стратиграфических схем по палеозою Русской платформы (1990г.) по методике, разработанной во ВНИГРИ, в основу которой легло картирование площадного распределения фшоидоупоров различного ранга и распределения залежей углеводородов.

В шестой главе "Распространение сероводородсодсржащего газа в нефтегазоносных комплексах юга Восточно-Европейской платформы" описано размещение залежей нефти и газа с сероводородом в свободном и попутном газе но разрезу и по площади в пределах южной части Волго-Уральской НГП, Прикаспийской НГП и Дненровско-Припятской ГНП и выделены части разреза (подкомплексы) и районы максимального (но концентрациям и частоте

встречаемости) и минимального (наибольшего и наименьшего) накопления сероводорода в газах.

На юге Волго-Уральской НГТТ, где обнаружено более 1100 залежей, этаж промышленной нефтегазоносности охватывает нефтегазоносные комплексы от среднего девона до верхней юры В Средневолжской НО (Жшулевско-Пугачевский свод) нефтеносность ограничивается верхнедевонско-среднекамешшуголыгым (пашийско-верснским) нефтегазоносным комплексом; (НГК), а в Оренбурютой ГНО (Восточно-Оренбургский и Соль-Илецкий своды) контролируется нижнепермской соляной покрышкой. Сероводород встречен в газах в интервале от низов девона (морсовская свита) до верхней перми на глубинах 0,5-4 км (таб.1). Залежи природного газа (свободного и растворенного в нефти), содержащего в своем составе сероводород в концентрациях до 17,2%об, чаще 0,03-4,5%об, составляют около 40% от общего числа залежей в пределах изучаемой территории юга Волго-Уральской НГП. Сероводородсодержащис газы (ССГ) распространены во всех нефтегазоносных областях юга Волго-Уральской НГП, но распределение их по разрезу и по площади крайне неравномерно. Наибольшее количество (75%) залежей ССГ приурочено к пашийско-версйскому нефтегазоносному комплексу, подавляющее большинство из которых (90%) сосредоточено в верхнем турнейско-верейском подкомплексе.

Распределение залежей с сероводородом в составе газа в НГО по частоте встречаемости следующее: залежи ССГ составляют около половины от общего количества залежей УВ в Бузулукской НГО, Средневолжской НО и Оренбургской ГНО и только одну пятую часть залежей Нижневолжской НГО. В работе предлагается серия карт с размещением залежей ССГ по комплексам и подкомплексам сравнительно хорошо изученной территории юга Волго-Уральской НГП и прилегающих районов Прикаспийской НГП. На картах показана частота встречаемости залежей ССГ по отношению к общему числу залежей газа в НГК (подкомплексах) в крупных структурных единицах. Выделены области (районы) трех типов: 1) сплошное распространение сероводорода в газе (более 50% залежей содержат в составе газа сероводород), 2) мозаичное распространение сероводорода в газе (10-50%) и 3) спорадическое распространение сероводорода в газе (менее 10% залежей содержат сероводород в составе газа).

В нижних девонских комплексах (подкомплексах) сероводород в газах имеет ограниченное распространение, хотя несколько больше распространен на Восточно-Оренбургском своде. В нижне-среднедевонском НГК и пашийско-саргаевском подкомплексе пащийско-Еерейского НГК, сложенных преимущественно чередованием песчаных, аргиллитовых и реже карбонатпо-доло.чяТговых горизонтов, распределение залежей ССГ сходно: на Восточно-Оренбургском своде мозаичное (10-50%), в Бузулукской • впадине -спорадическое (менее 10%), аналогичное распределите залежей с сероводородом на, восточном склоне Жигулевско-Пугачевского свода, где

Таблица 1.

Расчленение разреза, нефегазоносные комплексы и размещение сероводородсодержащих газов на юге Волго-Уральской НГП

Возраст НГК Формация, толща Покрышка, залгжъ ¡¡¿5 в газе

(Р2) Р. С, московско-кунгурский (верхлепермский) сульфатпо-соленосная. шж + + +

сульфатао-карбопатно-доломитовая К1 Кп Кг/ Сз

с2 е л 1 о £ О 'К 5 к та ^ м о « зЕ | 8. 6 ¥ О о * и и О Е ¡К £ К и и Б щ а ё С к *— Сч Й турасйско-версйс&ий гшиистая, Верейский горизонт У///////Ш + + + + + + + +

морская, сульфато-диломито-карбонатвая с редкими песчапо-глинистыми пачками А0-А4 А4 А5 Ог Ог Б1 Бг Бз В, В2 Вз Д. До д. Д-1 д-п

С1

еемалуксхо-завопжский иреимущестаешга карбонатная, домамкоидная

Оз

пашийско-сарпевский преимущественно терршхшная

ад?)-1>2 пвжне(?)-средне-девонский глинистая, муллшекий горизонт //////////, +

морская, гаилисто-песчапая с прослоями карбонатов, доломитов, сульфатов д-ш Д-1У

отсутствуют отложения нижнего и частично среднего девона, и продуктивность установлена в кыновско-пащийских горизонтах. В Нижневолжской НГО сероводород в нижних девонских НГК (подкомплексах) не отмечен.

В семилукско-заволжском преимущественно карбонатном и турнсйско-верейском терригенно-карбонатном подкомплексах пашийско-верейского НГК количество залежей ССГ увеличивается и составляет более 50% от общего количества залежей газа. Такое широкое распространение залежей ССГ

наблюдается на восточном склоне Жигудевско-Пугачевского свода, в Бузулукской впадине, на Восточно-Оренбургском своде и на юге Вельской впадины. В Нижлеволжской НГО, особенно в Рязано-Саратовском прогибе, распространение залежей с сероводородом мозаичное. С верхним подкомплексом (турнейско-верейским) среднего НГК связано наибольшее количество (70%) залежей ССГ южной части Волго-Уральской НГП.

В московско-пермском, в основном, галогенно-карбопатном НГК сплошным распространением сероводорода л газе характеризуется Бузулукская впадина, Восточно-Ореибургский свод и Соль-Илецкий свод, частично Нижневолжская НГО (преимущественно в пределах распространения кунгурской галогенной покрышки), а также примыкающие западные и северо-западные прибортовые зоны Прикаспийской впадины. Меньше сероводород распространен (залежи с сероводородом составляют 40%) на территории южной части Вельской впадины.

С помощью методов математической статистики рассчитаны наиболее часто встречающиеся концентрации сероводорода по НГО, комплексам (подкомплексам) по представительным выбросам. Максимальные концентрации (до 16-17%) сероводорода в растворенном в нефти газе отмечаются в Бузулукской впадине (НГО), в семилукско-заволжском и турнейско-верейском подкомплексах, а в свободном газе (до 7%) в нижнепермских отложениях на южном погружении Соль-Илецкого Свода. Наиболее часто встречающиеся концентрации в Бузулукской впадине в турнейско-верейском подкомплексе -0,8-3%. Напротив, минимальные содержания сероводорода характерны для Нижне-Волжской НГО, где наиболее часто встречающиеся концентрации в турнейско-верейском подкомплексе от 0,01 до 0,16%.

В Прикаспийской впадине, где открыто около 40 залежей УВ в палеозойских и около 500 залежей УВ в мезозойских и кайнозойских (включая пермо-триас) отложениях, этаж промышленной нефгегазоносности охватывает диапазон от воробьевских отложений среднего девона до палеоген-неогеновых осадков. Основные запасы УВ, особенно газа, приурочены к подсолевсму мегакомплексу.

С Прикаспийской впадиной связаны крупнейшие месторождения не только углеводородов, но и сероводородсодержащих газов - Астраханское, Карачаганакское и Тенгизское. Залежи природного газа, содержащего в своем составе сероводород с концентрацией до 30%, чаще 0,1-4,5%, приурочены к карбонатным подсолевым отложениям карбона-нижней Перми. Но наибольшее количество залежей ССГ Прикаспия связано с нижнепермскими органогенными отложениями, перекрытыми региональной галогенной покрышкой. Для надсолевого мегакомплекса ССГ в целом не характерны. Исключение составляют Воропаевское и Бугринское месторождения, расположенные на склоне Астраханского свода, где в триасовых терригенных отложениях обнаружен до 5% сероводород в свободном газе, а также ряд месторождений юга-востока впадины, где сероводород в следовых количествах, редко до 0,1-0,2% обнаружен в юрских и меловых отложениях в свободном, чаще растворенном в нефти газе (Буранхуль, Кешсияк, Макат и другие).

В Днепровско-Припятской ПШ, где выявлено более 800 залежей УВ, этаж нефтегазоносное™ в Днепровско-Донецкой ГНО включает отложения от среднего девона до средней юры, нефгеносность Припятской впадины ограничивается только девонскими отложениями. Основная часть залежей углеводородов ДДВ сосредоточена в средиекаменноугольно-нижнепермском НГК, в то время как основная часть залежей ССГ расположена в нижележащем верхнечшжнекаменноугольном НГК под яблуновской покрышкой (таб.2). Присутствие сероводорода в составе газов Днепровско-Припятской ГПП в целом не характерно. Доля залежей ССГ составляет менее 10% от общего числа открытых залежей. Сероводород в концентрациях до 0,34% обнаружен на различных глубинах от 0,9 до 5,5 км. Залежи УВ, в том числе и сероводородсодержащие, в ДДВ приурочены, в основном, к песчаникам и алевролитам; коллекторами в Припятской впадине являются подсолевые и межсолсвые карбонатные отложения.

В седьмой главе "Закономерности разномасштабного накопления сероводородсодержащих природных газов на юге Восточно-Европейской платформы" подробно рассмотрены условия накопления ССГ в каждом выделенном нами нефтегазоносном комплексе (подкомплексе) юга Волго-Уральской НГП, Прикаспийской НГТ1 и Днепровско-Припятской ГНП, выявлены особенности и закономерности разномасштабного накопления ССГ в различных нефтегазоносных бассейнах юга Восточно-Европейской платформы, а также районах в пределах Волго-Уральской НГП.

Условия накопления ССГ складываются из условий образования сероводорода и его сохранности на путях миграции и в ловушке. При этом образование сероводорода определяется, в первую очередь, наличием источника серы, т.е. сульфатов, ссраорпшических соединений, самородной серы. Кроме того, для образования сероводорода тем или иным путем необходимы специфические термические, гидрохимические и гидродинамические условия. Цитологические факторы имеют отношение как к образованию сероводорода (карбонатные коллекторы ускоряют некоторые реакции образования), так и к его сохранности в залежах. О гидродинамической закрытости системы, способствующей сохранности сероводорода, свидетельствуют повышенные и аномально высокие пластовые давления. Значительную роль в сохранении или уничтожении (расформировании) сероводорода в залежах играют последние этапы, включая новейшее время, существования нефтегазоносного бассейна: направленность тектонических движений в сочетании со строением разреза. Различное сочетание благоприятных н неблагоприятных условий образования и сохранности сероводорода обусловливает особенности накопления сероводорода как в НГБ в целом, так и в отдельных его районах и частях разроаа.

Сероводородсодержащие газы наиболее распространены в нефтегазоносных комплексах с максимальным развитием еульфатоносных толщ. В Волго-Уральской и Прикаспийской НГП они охватывают значительный стратиграфический диапазон и развиты в той иди иной мерс во всех нефтегазоносных

Таблица 2.

Расчленение разреза, нефтегазоносные комплексы и размещение сероводородсодержапшх газов в Дпепровско-Донецкой ГНО

1 Возраст Нефтегазоносные комплексы Формация, толща Покрышка, залежь НгБ в газе

Рг№2 морская, карбоиатно-пганисто-песчаная, ииогда с углями, в верхней части континентальная. уте поста я

к2 морская, глинисто-кремнисто-карбонатная ША

№ юрско- морская, карбоватно-гашшсто-песчапая, сменяющаяся континентальными серошетпыми и псстропЕБстккмя породами

1,-2 -меловой ? коптинепталытая песчано-глшшстая угленосная

Р2-Т исрмо-триасовия коптипептальная иесчапо-пгшшстая цестродветная в нижней части с трещинами, заполненными ангидритами, гипсом Т2 т тп+тпк П-1 П-2 п-з + + +

Р1 сульфатио-сшеносная с маркирующими горюоптами карбонатов шш

средцекаметгоуголыто- песчано-глишастая красиодвеиая с карбонатами, в подошве галька

Сг-Сз пнжнепермскии несчано-глипнстая карбопатная. упгеносная, чаще паралпческого тана К-21-33 к-зз М-1 Б-1-Б-14 + + +

морская, карбопатао-кремнисто-гятшстая, яблуновская свпта И

С! верхледевонско- иесчажылшшстая угленосная, чаще лимнического типа н-5 В-17-20 Т-1 + +++ +

¡гажпекамешго-уголыпА (фамепско- ССрйулОвСКйм) карбонаттго-терришгаая с прослоями сульфато-содержадщх ПОрОД й С иЛСм, 5 ГйКЖС ^{х^УиТТтГ«»! Д-7 тт О Д-9

морская, сульфа7яо-карбонагпо-садеиосная, нчнятская свита

средпедевонско-г|п1ипсктга карйсшатно-терригениая с т^итами

комплексах. Так, Бузулукская впадина, где содержится около 60% всех залежей ССГ южной части Волго-Уральской области, характеризуется максимальным развитием (до 7 уровней) сульфатоносных толщ, сравнительно равномерно распределяющихся по разрезу: данково-лебедянской фамена, окско-серпуховской, башкирской, московской, гжельской, нижне-нермской и казанской. Напротив, в Диепровско-Припятской ГНП сульфатоносные толщи отсутствуют в пижне-среднекамснноугольных осадках, то есть не характерны для значительного объема продуктивного разреза, обладающего доминирующим нефтегазогенерационным потенциалом (рис.1). Последнее предопределило ограниченные масштабы развития как прямых реакций образования сероводорода (восстановления сульфатов), так и меньше осернение ОВ и нефтей и, следовательно, малые масштабы образования сероводорода в результате разложения сераорганических соединений.

Сероводородсодержащие газы наиболее распространены в терригенно-карбонатных по составу нефтегазоносных комплексах с преимущественно карбонатным, лучше рифогенным типом коллектора. В Прикаспийской впадине накоплению сероводорода и его сохранению способствуют условия зон барьерных и локальных рифов девонско-турнейского, визейско-башкирского и нижнепермского возраста, развитые вдоль бортов впадины, с которыми связано наибольшее число залежей ССГ. Кроме того, разрез Бузулукской впадины, характеризующейся наибольшим распространением ССГ (по площади, разрезу и по концентрациям сероводорода), начиная со среднефранского подьяруса верхнего девона, сложен преимущественно известняками, часто органогенно-детритовыми, местами биоморфными и рифогенными.

Сероводородсодержащие газы ммут быть приурочены также к продуктивным терригенным горизонтам, если они маломощны и расположены вблизи сульфатоносных тел в условиях быстрой смены фаций. Это характерно для территории южной части Волго-Уральской НГП, где около 25% залежей ССГ связано с терригенными коллекторами бобриковского, меньше тульского и радасвского горизонтов визейского возраста.

Особенности литологического строения ДДВ - преимущественная терригенность состава пород, включая грубообломочные породы, частая смена литофаций от морских и прибрежно-морских угленосных до континентальных -отражаются на значительных масштабах деструкции как диагенетического (первичного) сероводорода, так и катагснетического. Терригенный состав осадков явился одной из причин значительно меньшего накопления сероводорода в Нижневолжской НГО (особенно на Воронежской антиклинали), в подсолсвых отложениях восточной части Прикаспийской впадины, а также в ее надсолевом мегакомплексе.

Накоплению сероводорода благоприятствуют низкая палеоминерализация подземных вод, сульфатный их состав. Такие условия установлены в допермском осадочном бассейне на территории юга Волго-Уральской НГП (Бузулукская впадина). Препятствуют развитию как палеосульфатредукции, так и

современным биохимическим процессам образования сероводорода повышенная соленость седиментанионных вод (в девонской части разреза Нижневолжской НГО), застойный характер, высокая минерализация (более 200-250г/л) и хлорндно-натриевый состав подземных вод (на глубинах более 2-2,5 км, а также локально в верхнепермских горизонтах Бузулухской впадины).

В работе подробно освещаются факторы, условия и фактические домна 1сльс1ва протекания различных процессов образования сероводорода в недрах изучаемых НГБ Восточно-Европейской платформы.

Анализ карты новейших тектонических деформаций, включая вторую половину мезозоя, (С.К.Горелов, Л.Н.Розанов, 1978), а также нефтегазоносных бассейнов по степени нарушенное™ тектоническими разрывами (но классификации И.В.Высоцкого, 1979) позволил сделать вывод, что направленность тектонических движений на мезозой-кайнозойском этапе в сочетании со строением разреза контролирует сохранность сероводорода в газах. Для большей северо-западной части Прикасния, куда входят также Астраханский и Карачаганакский районы, характерны преобладающие опускания на протяжении мезокайнозоя. Сами крупнейшие месторождения ССГ приурочены к новейшим морфоструктурам (поднятиям) второго порядка "переходного типа", характеризующимся пульсирующими движениями, не приводящим к интенсивным дислокациям. Новейшие положительные движения (поднятия), характерные для северной и северо-западной прибортовых зон но обрамлению Прикаспийской впадины, способствовали перетокам сероводородсодсржащих флюидов за счст латерально-вертикальной миграции из внутренних частей бассейна. Надежная кунгурская соленосная покрышка и рифогенные коллекторы благоприятствовали сохранению сероводорода в газах.

Напротив, в ДДВ унаследованный характер положительных структур, способствующий перетокам флюидов вверх по разрезу, и разломная тектоника играли отрицательную роль в сохранности сероводорода, образованного за счст девонских сульфатоносных бассейнов. В условиях преимущественно терригенного состава проницаемых пород, где формировались залежи из мигрирущего газа, сероводород подвергался деструкции. Некоторое количество сероводорода сохранилось только в областях преобладающих опусканий в новейшее время, на участках, не испытывающих активных инверсионных движений и не подвергшихся значительному разрушению за мезозой-кайнозойский период (Глинско-Розбьппсвскос, Артюховскос и другие месторождения). Неогекюничсекий контроль распространения сероводорода в залежах УВ ДДВ увязывается с распределением пластовых давлений. По связи с сероводородом мы имеем три типа залежей: залежи более древние, в которых пластовое давление близко к гидростатическому или менее ею (Ка=1-1,08), где сероводород разрушился и наступило равновесие флюидальной системы; залежи молодые, для которых характерно АВПД (Ка до 1,8), где сероводород еще не образовался, а более ранних генераций разрушился; и промежуточный тип

(Ка=1,12-1,2), где сложились условия дня сохранения некоторого количества сероводорода и(или) для его современной генерации.

Основными признаками разрушения сероводорода природных газов являются поверхностные (в аэробных условиях) проявления самородной серы ( в кенроках соляных куполов ДДВ и Прикаспия, па выходе сульфатно-карбонатных карбоново-псрмских пород на Жигулсвско-Пугачевеком своде, в зонах отсутствия соляной покрышки в Актюбинском Приуральс и т.д.) и позднеэпигенстические сульфиды, многочисленные находки которых отмечены (Лукин, 1977) на раде площадей ДЦВ.

Восьмая глава "Прогноз сероводорода в составе газов Прикаспийской впадины". На основе накопленного геологического и геохимического материала, составлена карта перепекши ССГ в пределах Прикаспийской НП1- Территория ДДВ не картировалась, так как ссроводородсодержащие газы здесь практически отсутствуют. В основу карты перспектив ссроводородсодержащих газов легла схема псфгсгазогеологического районирования по подеолевым отложениям Прикаспия с оценкой перспектив Г.Е.-А.Айзежптадта (1985), выявленные нами закономерности по распределению сероводорода на территории юга ВосточноЕвропейской платформы, а также карты литофаций с учетом прогноза литологичсского состава разреза по геофизическим данным (по Г.И.Сленаковой, 1985). На карте (рис.2) обозначены три крупные концентрически расположенные нефтегазоносные области, наиболее резко отличающиеся друг от друга условиями нефтегазонакопления, в первую очередь, глубинами залегания подсолевых отложений, строением разреза (литофациями), его полнотой, площадью сбора углеводородов, в том числе и сероводородсодержащих. Внешняя (наиболее изученная бурением) и внутренняя области сложены в целом мелководно-морскими отложениями внутреннего шельфа с широко развитым рифовым комплексом пород. Ближе к береговой линии в пределах внутреннего шельфа и в прибрежно-лагунной обстановке несомненно формировались сульфатоносные тела локального значения (Г.А.Беленицкая, 1591). На шельфовом склоне за системой рифов предполагается более широкое развитие сульфатоносных отложений. В Центральной области (условно оконтуривается по глубине кровли подсолевых отложений 9 км) предполагаются максимальные мощности сульфато-карбонагных пород. Не исключены и галогенные'отложения девонского и более древнего «траста. Проблема перспектив ССГ здесь тесно переплетается.с'перспскгивами нефтегазоносное™ на сверхбольших глубинах. Перспективы на УВ (в' т.ч. ССГ) в Центральной области связываются с карбонатными массивами (платформами, пинаклами и т.д.), развивающимися на крупных структурах. Причем нами обнаружено, что эти подсолевые структуры совпадают с поверхностными проявлениями самородной серы, что объясняется миграцией сероводородсодержащих флюидов из подсолевых рифогенных структур но зонам повышенной .трещиносатости.

На карте впервые показана обеднеяность сероводородом продуктивных отложений региональных прогибов северо-восточного (Новоалексеевский и

Сарнинский) и северо-западного простирании (Пачелмско-Новоузеньский или Рязано-Саратовский и Юго-Восточный), которые были основными путями перемещения терригенного материала от областей сноса к внутренним частям бассейна,' вследствие чего для них характерен наиболее терригенный состав осадков."- Подобные протбы являются областями с ограниченными перспективами на УВ, и еще меньшая вероятность обнаружения в них ССГ, которая несколько увеличивается в верхнем (месковско-кунгурском НГК) под региональной галогенной покрышкой.

Региональные прогибы разделяют Прикаспийскую впадину на крупные сегменты, охватывающие отдельные районы внешней прибортовой области и примыкающие территории внутренней области. Они сложены породами с преобладанием карбонатных формаций, содержащих сульфатоносные тела разного порядка и в меньшей степени терригенными осадками. Для каждого сегмента характерна своя особая история геологического развития, литофации, структурное строение, история формирования залежей и т.д. Вместе с тем гетерогенность каждого • го сегментов очевидна, прежде всего это касается внешней и внутренней его частей. В пределах любого из сегментов специфика тектонического строения, в особенности плотность разломов, их характер (сквозные, затухающие), блоковые инверсии определяют площади сбора и, в конечном итоге, концентрации сероводорода. Большие значения содержаний сероводорода прогнозируются за пределами борта на внутреннем склоне. В каждом из сегментов с учетом патологических, термобарических, структурно-тектонических и других особенностей и уже открытых месторождений прогнозируются концентрации сероводорода и частота встречаемости залежей ССГ в трех нефтегазоносных комплексах (условно - в полном их объеме).

К наиболее перспективным на ССГ на предложенной карте отнесен Астраханско-Тенгизский сегмент, где прогнозируются: для нижнего НГК (нижне-срсднедевояского) - средняя встречаемость ССГ с пестрыми концентрациями сероводорода, для среднего НГК (пашийско-верейского) -высокая частота встречаемости ССГ со значительными концентрациями более 10%, для верхнего. НГК (московски- Kyi нурско го) - средняя частота встречаемости ССГ с концентрацией сероводорода до 10%. Для западной части этого сегмента Солее характерны залежи ССГ с карбонатным типом коллектора, в то время как для восточных его частей наряду с карбонатными коллекторами возможны также и терригепные. Характер тектонических движений (преобладающие опускагшя) способствовал накоплению ССГ: генерации сероводорода и его сохранению в преимущественно карбонатном сульфатоносном разрезе в жестких термобирических условиях.

Северный сегмент, охшиывающий южный склон Жшулеиско-Пугачевского свода, северную часть Прикаспия и южный склон Соль-Илецкого свода, также отнсссн нами к высокоперспективным на ССГ районам, по со средними концентрациями сероводорода: до 10% в верхнем НГК (высокая частота Kcipe'iatMvC'iH). до 5''с в среднем НГК. причем с !;ысоь.он laiauiuli

Нефтегазогеологическое райсвдрование:

1. внешняя прибортовая область,

2. внутренняя прибортовая область, . 3. центральная область,

4. граница областей,

5. 1раница зон (сегментов),

I

11!

\—\ г »

\

»1

Рис.2 Карта перспектив сероводородсодержащих газов подеолевых отложений Прикаспийской впадипы.

швш

Оценка перспектив:

6. высокие: а) концентрации H2S более 10%,

б) концентрации до 10%,

7. средние, с широким разбросом концентраций,

8. низкие, преобладают концентрации менее 0.01%

9. а) возраст НГК в полном объеме,

б) установленные концентрации H2S, в %, и) частота встречаемости, %.

встречаемости ССГ только на Соль-Илецхом своде. Перспективы на ССГ снижаются в нижнем комплексе, который на УВ является высокопсрспективным. В целом несколько пониженные перспективы объясняются, помимо литологичсских и структурно-тектонических показателей также и характером новейших тектонических движений (преобладающие поднятия), что способствует разубоживанию ССГ.

Западный и Восточный сегменты отнесены к перспективным на ССГ. В Западном сегменте прогнозируются концентрации сероводорода до причем вероятность обнаружения залежей ССГ (частота встречаемости) снижается от верхнего НТК к нижнему. Концентрации сероводорода в залежах во внутренней части сегмента предполагаются более высокими по литологическим и термическим условиям. В Восточном сешенте с характерной для него пестротой литофаций прогнозируются достаточно высокие концентрации сероводорода (до 3% в верхнем НТК и до 6% в среднем НГК ), однако вероятность обнаружения ССГ средняя, что связывается с разубоживающим состав газа влиянием новейших тектонических движений.

В девятой главе "Характеристика промышленной значимости и экологические аспекты разработки сероводородсодержащих месторождений юга Восточно-Европейской платформы" рассмотрено применение серы в химической и других отраслях промышленности, представлена мировая структура производства серы из различною сырья. Показано, что доля добычи серы как попутной при производстве других продуктов возросла в 1990-х гг. до 60%, причем четвертую часть мирового объема серы добывают из природного газа. На изучаемой территории Волго-Уральской и Прикаспийской НГП с целью извлечения серы и других продуктов действуют два газохимических комплекса -Астраханский и Оренбургский. Рассматриваются характеристики и запасы газа месторождений, на базе которых работают комплексы. Описаны критерии рентабельности извлечения серы (зарубежные и отечественные) и установлено, что в современных условиях на других месторождениях изучаемой территории в пределах Российской Федерации проводить промышлешюе извлечение серы даже при наличии других попутных компонентов нерентабельно. В главе показано, что необходимость извлечения сероводорода из газа при разработке месторождений диктуется, в первую очередь, санитарно-гигиеническими требованиями и требованиями противокоррозийной защиты оборудования и аппаратуры. В настоящее время обострилась проблема охраны окружающей среды, и по оценке Института географии РАН Среднее Поволжье и Северный Прикаспий отнесены к регионам с кризисной экологической ситуацией, в частности, из-за огромного количества выбросов диоксида серы и выпадения сульфатной серы. В этой связи большую актуальность приобретает проблема качественного прогноза состава газа, в частности, содержаний в нем сероводорода.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Юг Волго-Уральской НГП и Прикаспийская НГП, приуроченные к краевой платформенной впадине перикратонной природы, наряду с НГБ Мексиканского залива и Центрально-Европейским НГБ, характеризуются оптимальными литологическими, термобарнческими и тектоническими условиями для образования и сохранения сероводорода п газе, с чем связаны максимальные содержания сероводорода (до 33% в палеозое Прикаспия и до 78% в мезозое Гадф-Коста).

2. Образование сероводорода сопровождает нефтегазообразование на всех его этапах от диагенеза через катагенез и апокатагенез до стадии формирования, переформирования и разрушения залежей. На всем протяжении истории существования геохимической системы ОВ-сульфаты-вода-элементарная сера-углеводороды сероводород может образовываться неоднократно, проявляя свой полигенный характер.

3. Построены карты размещения ССГ в нижне-среднедевонском, пашийско-верейском и московско-пермском нефтегазоносных комплексах и их частях на территории юга Волго-Уральской и Прикаспийской НГП. Выявлены комплексы или их части, приуроченные к определенным крупным тектоническим элементам с наибольшим (по концентрациям и частоте встречаемости) и наименьшим распространением сероводорода в газе. Максимальным распространением сероводорода в газе в целом характеризуется Бузулукская виадина Волго-Уральской НГП (особенно турнейско-верейский подкомплекс), Соль-Илецкий свод (московско-пермский НГК), Астраханский и Тенгизский районы (пашийско-верейский НГК) Прикаспийской НГП. Резко сокращается распространение сероводородсодержащего газа или он отсутствует в Нижневолжской НГО, особенно на восточном склоне Воронежской антеклизы, в Днепровеко-Донецкой ГНО и в надссшевом мегакомплексе Прикаспийской НГП.

4. Накопление и в первую очередь образование сероводородсодержащих газов определяется особенностями состава и строения нефтегазоносных комплексов: максимальным развитием сульфатоносных толщ, подчиненным характером развития терригенных пород, в том числе коллекторов, по отношению к хемогенным породам таи их благоприятным сочетанием. Генерации сероводорода благоприятствует также низкая палео- и современная минерализация подземных вод, сульфатный их состав для биохимической сульфатредукции и образования сероводорода на разных этапах развития нефтегазоносного бассейна. В бассейнах с большой мощностью осадочного чехла и преобладанием сульфатоносных аридных формаций в разрезе образование высоких содержаний сероводорода связано с термокаталитическими процессами разложения сераорганических соединений, взаимодействия элементарной серьг с водой и УВ, абиогенной сульфатредукции, восстановления сульфатов конверсионным водородом, "серным духом Земли".

5. Отсутствие сероводорода в Диепровско-Донецкой впадине, несмотра на наличие сульфатно-галогенного комплекса отложений, объясняется деструкцией сероводорода в процессе переформирования залежей УВ в условиях активных инверсионных тектонических движений в новейшее время (мезокайнозой), большой плотности разрывных нарушений в сочетании со значительной насыщешюстью продуктивной части комплекса терригенными разностями. Частично сероводород сохраняется в зонах преобладающих опусканий в новейшее время. Признаки разрушения сероводорода на путях миграции -сульфиды, а в аэробных условиях - самородная сера.

6. На карте перспектив Прикаспийской НТО и сопредельных районов Волго-Уральской НГП дана оценка территории по концентрациям и частоте встречаемости залежей ссроводородсодержащего газа в нефтегазоносных комплексах с учетом литологаческих, тсрмобарических, структурно-тектонических особенностей и данных по разведанным месторождениям. К вьгсокопсрспективным с концентрацией сероводорода более 10% в НГК с карбонатным типом коллектора отнесен Астраханско-Теншзский сегмент, где накоплению сероводорода способствовала и новейшая тектоника. Северный сегмент также высокоперспективен, но отличается меньшими концентрациями сероводорода, в основном до 5%. Здесь роль новейшей тектоники в накоплении сероводорода скорее отрицательна: она оказывает разубоживающее влияние на состав газа. Перспективными на ССГ являются Западный и Восточный сегменты Прикаспийской впадины. Минимальные перспективы на ССГ имеют региональные прогибы северо-восточного (Новоалексеевский и Сардинский) и северо-западного простирания (Пачелмско-Новоузеньский и Юго-Восточный). Перспективы на ССГ связываются лишь с верхним (московско-пермским) нефтегазоносным комплексом.

7. Сероводородсодержащие газы Волго-Уральской НГП, характеризующиеся часто промышленно-значимыми содержаниями сероводорода, являются, вследствие малых запасов газа залежей, непромышленными для извлечения сероводорода, но представляют собой опасность при их разведке и разработке и нуждаются в очистке от сероводорода. Промышленное извлечение серы вместе с другими полезными компонентами осуществляется на Оренбургском месторождении, на базе которого построен газоперерабатывающий комплекс. В Прикаспийской впадине при современном уровне техники и технологии промышленное извлечение газовой серы рентабельно на Астраханском, и Карачаганакском месторождениях, из газа которых уже извлекается сера. Кроме того, перспективно извлечение серы из растворенного в нефти газа Теигизского и из свободного газа Жанажольского месторождений, находящихся в пределах Казахстана.

Основные выводы и положения работы изложены в следующих публикациях:

1. Веренинова О.Г. Состав свободных газов больших глубин. В сб."Актуальные проблемы геологии нефти и газа". Дси. в ВИНИТИ от 14.11.91. N 4289-В91.

2. Веренинова О.Г. Ресурсы и комплексное использование сероводород-содержащих газов зон эвапоритовой седиментации. Тез. докл. Пятого Международного солевого совещания "Проблемы формирования и освоения месторождений полезных ископаемых солеродных бассейнов". СПб, 1994, с.22.

3. Веренинова О.Г. Региональный прогаоз распространения сероводород-содсржаших газов на основе геохимического моделирования. Тез. докл. Первой Международной Конференции "Геохимическое моделирование и материнские породы НГБ", СПб, 1995, с.111.

4. Якуцени В.П., Грибков В.В. Веренинова О.Г Проблема учета качества углеводородного сырья и состава компонентов-примесей в практике экономической оценки нефтегазовых объектов и лицензирования. Тез. докл. Первой Международной Конференции "Теория и практика геолого-акопомичсской оценки разномасштабных нефтегазовых объектов". СПб, 1995, с.26.

5. Яшенкова Л.К., Веренинова О.Г Проявления сероводорода в газах карбонатных толщ краевых частей Сибирской платформы. Тез. докл. Первой Международной Конференции "Нефтегазоносные бассейны Западно-Тихоокеанского региона и сопредельных платформ: сравнительная геология, ресурсы и перспективы освоения. СПб, 1996, с. 104.

6. Веренинова О.Г., Яшенкова Л.К. Закономерности размещения и прогноз сероводорода в газах карбонатных толщ Сибирской платформы. Докл. Первой Международной Конференции "Нефтегазоносные бассейны Западно-Тихоокеанского региона и сопредельных платформ: сравнительная геология, ресурсы и перспективы освоения. СПб, 1996, с.73-76.

7. Веренинова О.Г. Особенности распространения и накопления сероводород-содержащих углеводородных газов юга Восточно-Европейской платформы (на примере Урало-Поволжья, Прикаспийской и Днепровско-Донецкой впадин). Геология нефти и газа, 1997, N5, с. 8-11. .

"Ризо-Принт"

Подписано в печать 29.04.97 Формат 60x90/16 Тираж 100 экз. Заказ 41-21 С-Петербург, М. Говорова, д.8, корп. А