История вопроса

Введение

Инверсионные типы вертикальной гидрогеохимической зональности, для которых характерны хорошо выраженное уменьшение минерализации подземных вод с увеличением глубины залегания водоносных горизонтов и соответствующие изменения их химического состава, установлены в настоящее время для гидрогеологических районов разного типа.

Воды пониженной минерализации (по сравнению с вышезалегающими) и с преобладанием гидрокарбоната натрия в солевом составе были описаны В.А. Сулиным еще в 30-х гг ХХ в. Однако до сих пор среди исследователей нет единого мнения о причинах формирования инверсионных гидрогеохимических разрезов. Вместе с тем установление генезиса глубоких маломинерализованных гидрокарбонатно-натриевых вод имеет не только научное, но и важное практическое значение, так как эмпирически давно установлена связь между инверсионными водами и нефтеносностью, что позволяет считать наличие инверсионных вод одним из поисковых критериев нефтегазоносности.

История вопроса

В настоящее время существуют три основные гипотезы образования инверсионных вод: 1) Поступление эндогенных флюидов, содержащих СО_2, в зоны седиментационных рассолов нижних частей артезианских бассейнов (В.А. Кротова, И.А. Лагунова, Ю.А. Ежов); 2) Переход связанной воды в свободное состояние в результате процессов уплотнение осадочных пород и прекристаллизации глинистых минералов (элизионно-дегидрационная гипотеза) (Л.Н. Капченко, А.А. Карцев, В.М. Матусевич); 3) Дистилляция и конденсация водоуглеводородных парогазовых смесей, сопровождающие процесс формирования углеводородных (УВ) скоплений (В.В. Коллодий, Б.Н. Султанов).

Последнее предположение основано на некотором сходстве маломинерализованных (минерализация обычно < 1,0 г/л) конденсационных вод, которые часто подстилают УВ залежи, а также образуются при эксплуатации скважин в результате снижения пластового давления. Однако по ряду показателей конденсационные воды существенно отличаются от инверсионных. Так, в частности, в конденсационных водах резко понижено содержание брома (обычно~1 мг/л) и йода (как правило~0,5 мг/л), в то время как в инверсионных водах содержание брома и йода обычно не менее 25–65 и 10–20 мг/л соответственно. Кроме того, пока еще нет оценок масштабов этого явления и трудно предположить, что формирование маломинерализованной «оторочки» вокруг УВ залежей способно вызвать изменение химического состава пластовых вод в пределах водоносного горизонта в целом, в том числе и на участках, непосредственно не связанных с залежами УВ.

В настоящее время широкое распространение глубоких инверсионных вод установлено главным образом для центральной части Западно-Сибирского артезианского бассейна, где они связаны с отложениями юрского и частично нижнемелового водоносных комплексов.

Абсолютное большинство геологов-нефтяников отдают предпочтение элизионно–дегидрационной гипотезе формирования инверсионных вод [Капченко, 1983; Карцев и др. 1986, Назаров, 2003, Нелюбин, 1985]. Для Западной Сибири это утверждение было подкреплено работами Л.Н. Капченко, который на большом фактическом материале показал связь опреснения с глинистостью разреза [Капченко, 1983]. По его данным наибольшее опреснение подземных вод наблюдалось при увеличении глинистости. Однако полученные данные можно трактовать и иначе: возможно, увеличение глинистости улучшает флюидоупорные свойства пород и способствует задержанию и «сохранению» в породах маломинерализованных глубинных флюидов, поступающих от фундамента.

Гипотеза образования опресненных вод в результате дегидратации глинистых минералов и элизионного отжима вызывает ряд существенных возражений.

Дегидратация глинистых минералов и преобразование рассеянного органического вещества (ОВ) пород, в результате чего появляются «возрожденные» воды – это катагенный процесс, который должен проявляться латерально в разрезе осадочных пород при достижении определенных значений пластовой температуры (Т_пл) и давления (Р_пл.). Максимальное же проявление этого процесса должно соответствовать Т_пл~80–100^оС и глубинам~1500–2000 м, т.е. главной фазе нефтеобразования. Однако, как неоднократно подчеркивалось многими исследователями, опреснение инверсионных вод прогрессивно увеличивается с глубиной, т.е. с увеличением Т_пл. и Р_пл. В частности Т.С. Строгановой [Строганова, 2003] по материалам исследования более 200 скважин нескольких месторождений Сургутского свода Западной Сибири установлено, что для однотипных в фациальном плане пород, на одних и тех же глубинах в пределах одного месторождения присутствуют воды разной минерализации и разного геохимического типа. Еще более резко проявляются эти различия при сравнении подземных вод юрских отложений Сургутского свода и западной части Томской области [Назаров, 2003].

Кроме того, отделение литогенных вод представляет собой медленный процесс, происходящий в масштабах геологического времени, т.е. являющийся по сути квазистационарным. Поэтому отделяющиеся воды, которые в момент своего образования являются практически дистиллированными, должны сразу же реагировать с вмещающими горными породами, растворяя их. Другими словами, минерализация литогенных вод, при их относительной агрессивности в связи с повышенными значениями температуры, должна увеличиваться с той же скоростью, с какой они образуются. Это в определенной мере подтверждают данные З.А Кривошеевой, которая по результатам анализа водных вытяжек из глинистых пород выделила участки разреза, где происходило наиболее интенсивное отделение «возрожденных» вод. В результате было установлено, что в этих интервалах минерализация поровых вод не уменьшалась, а наоборот, возрастала [Кривошеева, 1974]