Питання для сомоперевірки

1. Назвіть основні чинники формування вод нафтогазоносних басейнів.

2. Які шляхи формування седиментаційних вод?

3. Назвіть природні процеси, які формують особливості хімічного складу підземних вод нафтогазоносних басейнів.

4. Розкажіть про процеси відновлення сульфатів підземних вод, природні умови, в яких відбувається цей процес.

5. Розкажіть про умови формування і поширення глибинних розсолів у межах нафтогазоносних басейнів.

Лекція 7 палеогідрогеологія

7.1 Гідрогеологічна історія басейну

Завдання палеогідрогеологічних досліджень – це відновлення гідрогеологічної історії району, басейну. Такі дослідження мають велике значення для з’ясування умов формування і руйнування нафтових і газових скупчень. Засновниками цього напряму гідрогеологічних досліджень при пошуках i розвідці нафтових і газових родовищ є А.Н. Семіхатов, О.О. Карцев, С.Б. Ваган та інші. Однією із задач палеогiдрогеології є визначення віку підземних вод. Ця задача складна, бо ми знаємо, що підземні води знаходяться у русi. Вік геологічний (у млн. років) ми можемо визначити для підземних вод, які знаходяться в зонах утрудненого водообміну. На теперішній час запропоновано декілька методів визначення віку підземних вод. У їх основу покладено процес радіоактивного розпаду елементів торієвого і уранового рядів. Найбільш поширений гелiй-аргоновий метод, який запропонував В.П.Савченко. Він базується:

1. на сталій швидкості утворення гелію і радіоактивних

компонентів, останні будуть нагромаджуватись у

підземних водах;

2. на сталій концентрації у воді аргону, який має повітряне походження i не вступає в реакцію з іншими компонентами.

Виходячи з визначеної швидкості нагромадження у підземній воді гелію, коефіцієнта розчинності аргону у воді, для визначення абсолютного визначення підземних вод найбільш широко використовують наступні формули:

для вільного газу, за А.Л. Козловим,

(7.1)

для розчиненого газу, за А.Л. Козловим,

(7.2)

для вільного газу за В.П. Савченком,

(7.3)

У наведених формулах використовується загальний вміст аргону не враховуючи частки долі радіогенного аргону, що може викликати значні похибки в розрахунках.

Раніше вважали, що весь Аr має повітряне походження, а зараз визначили, що частка нагромаджується у підземних водах за рахунок радіоактивного розпаду. Радіоактивний Ar визначають за співвідношенням . Якщо вона =300, то частина буде мати радіоактивне походження і його треба враховувати, щоб точно визначити – повітряного походження. Це ускладнює дослідження за таким методом. Треба визначити ізотопи – (який повітряного походження). Є.В. Стадник запропонував формулу, яка дозволяє враховувати радіогенний (Ar):

(7.4)

де , В – вміст радіогенного Ar в % до всього Аr.

Було встановлено, що у гiдрогеологiчній історії району, басейну спостерігається певна циклічність процесів (їх повторення). Ця циклічність процесів буде тісно зв’язана з тектонічним режимом басейну у геологічному минулому. Гідрогеологічна історія району або водоносного комплексу може бути розбита на гідрогеологічні цикли і етапи.

Під гідрогеологічним циклом ми розуміємо відрізок гідрогеологічної історії басейну, який починається з прогинання площі, трансгресії, осадкоутворення i формування седиментаційних вод (тектонічні рухи від’ємного значення), потім регресії (тектонічні рухи позитивного значення), денудації (руйнування в умовах підняття) і заглиблення у породи інфільтраційних вод. Початок нової трансгресії буде визначати кінець 1-го гідрогеологічного циклу і початок 2-го гідрогеологічного циклу. Весь гiдрогеологiчний цикл можна розбити на два етапи.

Перший елiзiйний етап – коли в умовах прогинання відбувається осадкоутворення і разом з осадом формуються седиментаційні води

Другий інфільтраційний етап – коли в умовах підняття площі і денудації порід інфільтрація, упровадження у колектори iнфiльтрацiйних вод.

У період 1-го елiзiйного етапу будуть формуватися седиментаційні води і відбуватися седиментаційний водообмін. Седиментаційні води будуть витискувати пластову воду з породи-колектора. У період 2-го інфільтраційного етапу вода, яка інфільтрує в пласт, буде витискувати пластову воду з породи-колектора – інфільтраційний водообмін. З початком нового гідрогеологічного циклу весь процес буде повторюватись. Седиментаційні води будуть виділятися із глинистих товщ, які під дією геостатичного тиску (вага вищезалягаючих порід) будуть ущільнюватись i седиментаційні води будуть переходити у піщані породи i витискувати з них сингенетичні води – так відбувається елiзiйний водообмін.

Максимальні напори будуть у центральній найбільш прогнутій частині басейну. Рух води відбувається по підняттю пластів у крайові частини басейну, де менше прогинання, менший геостатичний тиск. У iнфiльтрацiйний етап iнфільтрацiйнi води будуть витискувати з пластiв-колекторiв седиментаційні води – iнфiльтрацiйний водообмін.

Максимальні гідростатичні напори формуються у зонах гiпсометрично найвищого залягання пласта. Якщо етап триває довгий час i при відповідних умовах може відбуватися повна заміна води у пласті – повний водообмін. Його тривалість залежить від маси (об’єму) вільної води у пласті, від швидкості руху води. Показником тривалості водообміну буде коефіцієнт водообміну (k_в):

. (7.5)

Це відношення втрати підземного потоку за рік (q) до загального об’єму води у пласті (Q). Наприклад: м³, м³, тоді

. (7.6)

Тобто повна заміна води у пласті відбувається за 100 тисяч років. Якщо К_в більший від часу, за який відбувається iнфiльтрацiйний етап, то вся седиментаційна вода у пласті буде заміщатися інфільтраційною водою i весь пласт-колектор буде промитий iнфiльтрацiйною водою.

О.О.Карцев запропонував для характеристики інтенсивності водообміну для інфільтраційного етапу i елiзiйного етапу вiдповiднi показники:

1. ПІІВ – це показник інтенсивного інфільтраційного водообміну.

, (7.7)

де F – площа поперечного січення давнього підземного

водного потоку (у даному водяному комплексі);

u – швидкість підземно-водного потоку (береться по

аналогії із сучасною швидкістю підземних вод

басейну);

t – тривалість інфільтраційного етапу за даними

абсолютної геохронології;

V_п – об’єм піщаного колектора даного горизонту;

m_п – пористість піщаного колектора.

2. ПІЕВ – це показник інтенсивності елізійного водообміну.

(7.8)

де V_г – об’єм глин, з яких вижимається седиментаційна вода;

Dm_г – зміна пористості глин протягом даного елізійного

етапу ;

V_п- об’єм пісчаного колектора даного водоносного

колектора;

m_п- пористість пісковиків колектора (з врахуванням у

часі).