CC BY
15
Региональные проблемы. 2014. Том 17, № 1. С. 15-20.
УДК 553.74
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕРОВОДОРОДНЫХ ВОД НА АНДИЖАНСКОМ НЕФТЕГАЗОНОСНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ (АНАЛИЗ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ)
Жураев М.Р. Чеботарева О.В.Джураев Р.Э. 2 Институт гидрогеологии и инженерной геологии ГоскомгеологииРУз, ул. Олимлар 64, г. Ташкент, 100041, e-mail: [email protected] 2Ферганская гидрогеологическая экспедиция ГоскомгеологииРУз пос. Какир, Учкуприкский р-н. Ферганская обл., 113425, e-mail: [email protected]
В статье изложена методика выявления перспективных площадей сероводородных вод. Уточнены специфические природные геологические факторы, формирующие сероводородные воды в антиклинальных структурах, оконтурено распространение сероводородных вод по концентрации и выделены водообильные участки, а также рекомендованы места заложения скважин. Подсчитан прогнозный эксплуатационный отбор насыщенных сероводородных вод на период 10 лет в количестве 103,7 м3/ сут.
Ключевые слова: водообильная скважина, кажущееся сопротивление пород, непроницаемый интервал, высокоминерализованные сероводородные воды.
Введение
В настоящее время в Узбекистане проводятся реформы здравоохранения с целью улучшения здоровья населения. Ее результатом стало увеличение средней продолжительности жизни населения с 67-ми до 73-х лет. Количество людей, обращающихся в службы курортологии Республики Узбекистан, значительно увеличилось за последние годы. Таким образом, вырос спрос на рекреационные ресурсы, в частности на минеральные воды. В настоящее время в Андижанской области функционируют несколько санаториев и профилакториев: «Марха-мат», «Бобур», «Шахрихан», «Южный Аламышик» и «Адми». Однако среди них отсутствуют специализированные курорты, направленные на использование сероводородных вод.
В1950-1960 гг. прошлого века были проведены геологоразведочные работы с целью поиска нефтяных месторождений в юго-восточной части Ферганской впадины. Попутно были обнаружены сероводородные воды в некоторых скважинах на антиклинальных структурах Андижан, Палванташ, Хэджаабад и Южный Аламышик. На основе анализа и обобщения выполненных геолого-гео-физических работ появилась возможность выявления новых площадей, перспективных на сероводородные воды (рис. 1).
Задачи исследований
Основными задачами при выявлении площадей и участков, перспективных на эксплуатацию сероводородных вод, являются:
1. Анализ материалов ранее проведенных геологоразведочных работ;
2. Уточнение специфических природных геологичес-
ких факторов, формирующих сероводородные воды, и выявление контуров распространения сероводородных вод по концентрации;
3. Выявление зависимостей между гидрогеологическими показателями (минерализация и дебит воды) и reo-
(.■'ISis.AOi.li'i^tA^A'y:.-:';
лЫ&Щт<111"" /у ■, •■•.■ ■ ■.....• •___• •__
/штшшш пзнч
/шШШШШШШШ 1 • Г^-ГН Рис. 1. Структурная карта по кровле известняков туркестанских слоев палеогена Ферганской впадины (юго-восточная часть), по материалам Д. Т. Халилова, с выделением перспективных участков на сщмводородные воды.
1 - изогипсы по кровле V пласта; 2 - разрывные нарушения; 3 - номер локальной структуры: 74 - Андижан, 75 -Ходжаабад; 4 - участок работ
физическими параметрами (кажущимсяэлектрическим сопротивлением и величиной собственного потенциала (ПС) водовмещающей породы);
4. Выявление водообильных участков по степени проницаемости пород и минерализации подземных вод, в томчисле:
- выбор мест заложения скважин;
- прогноз дебита сероводородных вод;
- составление карты прогноза распространения сероводородных вод по туркестанскому и алайскому водоносному горизонту Андижанского нефтяного месторождения.
Геолого-гидрогеологическа я ха |за кгеристика стру ктурь i Авдижа н
Андижанская структура расположена в юго-восточ-нойчасти Ферганской впадины, в 15-ти км кюго-востоку от г. Андижана, входит в состав структуры Андижанской группы и представляет собой ассиметричную брахиан-тиклиналь длиной 28 км. Северо-западное крыло падает под углом 18°, а юго-восточное - 50° Система продольных и поперечных тектонических нарушений структуры разбита на пять блоков: юго-западный блок, центральный грабен, восточный блок, восточное поле и восточная переклиналь (рис .1,4).
Водоносными в палеогеновых отложениях Андижанской структуры являются III, IV, V, VII и VIII пласты. Они же содержат нефтяные залежи. На месторождении Андижан сероводородные воды залегают в III, V и VII пластах.
III пласт представлен кварцевыми песчаниками мощностью 20 м. Минерализация воды от 57,2 (скв. 730) до 91 ,б г/л (скв. 511). Сероводород присутствует от следов до 43,0 мг/л (скв.93).
V пласт состоит из серых песчанистых плотных, местами доломитизированных, и пористых известняков общей мощностью 14 м. Этот пласт является одним из основных нефтесодержащих, поэтому по нему имеется большое количество химических анализов пластовых вод. Для вод V пласта так же как и III, характерно постепенное снижение общей минерализации в направлении с запада на восток и увеличение ее по мере погружения пласта. Наиболее минерализованные воды встречаются в западном блоке (150-157 г/л). В восточной части структуры (восточное поле) минерализация вод снижается до 107-125 г/л. В целом еоды V пласта характеризуются как высо-коминерализованныехлорццные натриевые, H2S - до 172,3 мг/л. В VII пласте общая минерализация несколько возрастает - до 179-210 г/л. H5S - от следов до 30 мг/л [4, б].
Оценки специфических природных геологических факторов, определяющих условия образования сероводородных вод
По химическому составу различаются шесть классов минеральных вод: гидрокарбонатные, хлоридные, сульфатные смешанные, биологически активные и газированные. В зависимости от газового состава и наличия специфических компонентов минеральные воды подразделяются на углекислые, сероводородные, азотные, кремнистые, бромистые, йодистые, железистые, мышьяковистые, радиоактивные и др.
В сульфатных водах в окислительной обстановке об-
разуютсятрудно растворимые соли, выпадающие в осадок. Формирование сероводородных вод часто связано с восстановлением сульфатов в контактовых зонах нефтяных месторождений.
Проблема происхождения сероводорода в подземной гидро- и литосфере привлекает внимание многих исследователей. Закономерная связь распространения сероводородных вод с сульфатсодержащими и нефтегазоносными осадочными комплексами определяет главные поисковые критерии на сероводородные воды и выделение перспективных областей. Среди природных факторов и условий решающее значение в процессе формирования сероводородных вод имеют: 1)литолого-фаци-альный состав водовмещающих пород (прежде всего, наличие сульфатсодержащих отложений) и нефтегазо-носностъ осадочной толщи; 2) геоструктурные условия; 3) гидрогеохимическая обстановка; 4) гидродинамические и геотермические условия [7].
Рассмотрим наличие специфических природных геологических факторов в Андижанском нефтегазоносном месторождении.
1. Литолого-фациалъный состав водовмещающих пород. V пласт состоит из серых песчанистых плотных, местами доломитизированных, и пористых известняков. Пласт VII представлен доломитизированными известняками мощностью до 45 м. Водовмещающие породы являются эвапоритовыми отложениями, и оба пласта являются нефтеносными.
Рис. 2. Геологический профиль в крест простирания складки Андижан по линии 1-1. 1 - нефтяная скважина; 2 - глина; 3 - конгломерат; 4 -песчаник; 5 - известняк; б - линия нарушения; 7 -проектируемая скважина; 8 - контур распространения насыщенных сероводородных вод (150-250 мг/л); 9 -водопроницаемые породы, рассольные воды (100-125 г/ л); 10 - слабо проницаемые породы, крепкорассольные воды (125-160 г/л)
Таблица 1
Гидрогеологические и геофизические параметры туркестанского водоносного горизонта по данным опробования скважин и каротажных диаграмм (по V пласту) пл. Андижан
№ скважины Наличие подземных вод Н2£, мг/л м, г/л рк, Ом.м ПС, мб Предел изменения геофизических параметров пород: рк, Ом.м; ПС, мв
137 - 250 -75 Газопроницаемая: 90-250 Омм; -60 до -75мв
197 - 90 -75
49 - 90 -60
41 + 17,41 103 62 -60 В одопроницаемая: 25-62 Ом.м; -37 до -75 мв
138 + 40,26 102,8 60 -75
124 + 113,9 50 -75
141 + 102,2 107,8 25 -40
128 + 128 25 -37
57 + 237 142,9 14 -70 Сла бопроницаемая; 5-15 Ом.м; -55 до -85 ме
62 + 162,6 135 12 -80
217 + 38,64 140 15 -70
102 + 135 15 -55
122 + 69,80 134,2 14 -75
123 + 131,9 15 -70
143 + 80,52 129,9 14 -70
103 + 136 14 -85
36 + 440,1 152,6 15 -75
34 + 768,1 150 7,5 -80
77 + 157,3 5 -70
22 + 80 158 5 -70
2. Геоструктурные условия. Структура Андижан расположена в предгорном районе. Область питания подземных вод расположена на северном склоне Алайс-кого хребта. Расстояние между областью питания и структурой составляет 20-30 км. Несколько поперечных и продольных разломов пересекают эту структуру. Продольные нарушения расположены по оси структуры. За счет тектонического нарушения северо-западные части взброшены и надвинуты на юго-восточную часть структуры. Амплитуда горизонтального смещение слоя достигает 400-500 м(рис. 1,2,4).
3. Гидрогеохимическая обстановка. Вследствие гидродинамических процессов с нижних горизонтов палеозоя вверх поднимается сульфатная вода. В нефтяном пласте при участии органических веществ происходит окислительно-восстановительная реакция с углеводородом, и формируются сероводородные водосодержащие структуры.
4. Гидродинамическиеусловия. За счет смещения слоя структуры направляющие пластовые воды с юга становятся водонапорными и в результате разгружаются.
Проведенными исследованиямиуточнено наличие специфических природных геологических факторов, формирующих сероводородные воды, и подтверждена возможность их формирования в антиклинальной структуре.
Уточнение контура распростра нения серо водородных вод по концентрации
По данным опробованных скважин изучен и проанализирован качественный состав подземных вод V пласта. В табл. 1 приведены гидрогеологические показатели сероводородных вод.
В результате проведенных исследований оконтурено распространение сероводородных вод по концентрации. Очень насыщенные сероводородные воды (более 250 мг/
л) - распространены в западной и центральной частях структуры, насыщенные сероводородные (100-250 мг/л) - в восточной, слабо- и средненасыщенные сероводородные (10-50; 50-100 мг/л соответственно) - в восточном поле и в восточной переклинали антиклинальной структуры [3]. Концентрация сероводородных вод уменьшается с запада на восток от переклинали структуры. Это связано с минерализацией пластовых вод, так как в западной части распространены крепкорассольные воды, а в восточной переклинали они становятсярассольными. Выявление зависимости между минерализацией подземных вод и кажущимся сопротивлением
водовмещающих пород Была составлена следующая зависимостьМ = Г(ск) (табл.1), рис.3 [2].
На основе установленной зависимости уточнены пределы изменения геофизических параметров по степени проницаемости пород и минерализации пластовых еод. В водопроницаемой породе рассольные воды (100-
М^(рк)
50 О
у = -ПЯ4^у + 15П71
Р =0.7389
20
40
рк, Ом.м
60
80
Рис. 3. Зависимость между минерализацией подземных вод и кажущимся сопротивлением водовмещающих пород
125 г/л) характеризуются кажущимся электрическим сопротивлением сt=25-62. Ом.м, а собственный (естественный) потенциал породы варьирует в интервале: ПС=от -37 до -75 me. В слабо проницаемой породе с крепко-рас-сольной водой (125-160 г/л) сопротивление составляет с =5-15 Ом.м. иПС=-55 до -85 мв.
к "
Произведен анализ геофизических параметров алайского (VII пл.) водоносного горизонта по данным каротажных диаграмм. К отложениям алайского яруса приурочены два водоносных горизонта- карбонатный (пласт Vila) и известково-песчанистый (пласт VII6) (табл. 2).
Выделены пределы изменения кажущегосяэлектри-ческого сопротивления и собственного потенциала породы по пласту Vila: в водопроницаемых породах ск=25-60 Ом.м и ПС=от -20 до -65 me; в слабопроницаемых породах ск=11 -18 Ом.м и ПС=от -55 до -70 мв; по пласту VII6: в водопроницаемых породах ск=18-50 ОммиПС=о -50 до -80 me; е слабопроницаемых породах ск=3-9 Ом.м иПС=от-43 до -75 мв.
Составление карты прогноза распространения сероводородных вод по туркестанскому и алайскому водоносным горизонтам Андижанского нефтяного месторождения
В результате полученных данных составлена карта прогнозараспространениясероводородных вод по туркестанскому и алайскому водоноснымгоризонтамАн-дижанского нефтяного месторождения (рис. 4). Установленная зависимость между минерализацией вод и кажу-щимсясопротивлением пород использована на неопробованных скважинах, и по ним выделены водообильные участки по степени проницаемости пород и минерализации подземных вод (табл. 3):
Таблица 2
Геофизические параметры алайского водоносного горизонта, по данным каротажных диаграмм (по VII пласту), пл. Андижан
Таблица 3 Геофизические параметры и минерализация туркестанского водоносного горизонта, определенные по каротажным диаграммам^ пласт), пл. Андижан
№ Рк, ПС, М, Степень
скважины Ом.м мв г/л проницаемости пород
39 37 -70 115 В од опроницаемая,
61 45 -60 110 рассольные воды
21 50 -60 108 (100-125 г/л)
40 60 -75 102
15 35 -85 115
67 80 -85 100
31 25 -50 125
44 40 -80 115
52 50 -70 108
51 50 -95 108
82 50 -85 108
216 25 -70 125
76 37 -60 115
55 25 -75 125
71 60 -75 102
87 50 -62 108
80 62 -85 102
60 25 -70 125
105 50 -50 108
119 25 -60 125
101 44 -60 111
97 55 -75 105
106 35 -80 105
47 3 45 160 Слабопроницаемая,
8 10 -70 145 крепкорассольные
213 7 -85 150 воды
135 10 -85 145 (145-160 г/л)
- водопроницаемые породы с рассольными водами (100-125 г/л) распространены в северной стороне сво-довойчасти структуры, а также назападе восточной пе-реклинали;
- слабопроницаемые породы с крепкорассольными водами (125-160 г/л) распространены в северной части структуры, на западной и восточной частях антиклинальной структуры (табл. 3).
По результатам анализа геофизических параметров алайского водоносного горизонта, водопроницаемые породы распространены в сводовой части структуры, а слабопроницаемые породы в погруженной части. Рекомендованы семь мест заложения скважин на структуре:
- две скважины - в зоне разломов между западной и центральной частями;
- три скважины - в восточной части;
- две скважины - в восточном поле.
Прогноздебига сероводородных вод
На стадии разведки нефти по опробованным интервалам V и VII пластов получен дебит воды в скважине 40-()=25,92 м1/сут. Скважина 40 расположена на северной стороне сводовой части юго-западного блока структуры, где выявлен участок водопроницаемой породы.
Произведён анализ коллекторских свойств водовме-щающих пород туркестанского и алайского водоносных комплексов по пяти тектоническим блокам антиклиналь-
№ скважины Ом.м ПС, мв Предел изменения геофизических параметров пород: рк, Ом.м; ПС, мв
пласт Vila
61 55 -50 Водопроницаемая: 25-60 Ом.м; -20 до -65 мв
8 45 -65
40 25 -55
55 35 -55
44 25 -55
82 60 -20
76 55 -30
55 37 -30
47 11 -55 Слабопроницаемая; 11-18 Ом.м; -55 до -70 мв
15 18 -70
пласт VIIб
40 50 -60 Водопроницаемая: 18-50 Ом.м; -50 до -80 мв
67 37 -80
15 20 -80
52 18 -50
61 9 -43 Сл абопроница емая; 3-9 Ом.м; -43 до -75 мв
8 7,5 -50
47 7,5 -60
76 7 -75
82 3 -45
p lpo jOQ| 400 | (300м
Рис. 4. Карта прогноза распространения сероводородных вод по туркестанскомуи ал айскому водоносным
горизонтам палеогена (V, VIIпласты) Андижанского нефтяного месторождения: 1 -изогипсы по кровле Vпласта; 2 -линии нарушения; 3 -эксплуатационные скважины V, VII пластов; 4-первоначальный газонефтяной контакт. Контур распространения сероводородных вод по концентрации, мг/л: 5 - очень крепкосероводородные, > 250; б -крепкосероводородные, 150-250; 7 - средне- и слабосероводородные, 1-50,50-100. Дифференциация участков по проницаемости: 8 - водопроницаемые породы, рассольные воды (100-125 г/л); 9 -слабопроницаемые породы, крепкорассольные воды (125-160 г/л); 10 - места заложения скважин; 11 - линии профиля; 12 - тектонические блоки: I - Юго-западный, II - Центральный грабен, III - Восточный, IV - Восточное поле, V -Восточная переклиналь
ной структуры. Для оценки емкостных запасов подземных минеральных вод на участках с проницаемой породой в каждом блоке подсчитаны параметры, приведенные в таблице 4 [8]. Коэффициент пористости определен на основе зависимости относительного сопротивления от пористости межзерновых карбонатных коллекторов [5].
В результате подсчитаны емкостные запасы сероводородных вод для туркестанского и алайского водоносных горизонтов антиклинальной структуры в количестве 1658,976 тыс.м3.
Прогнозное понижение уровня пластовых вод в скважинах определено на период 10 лет с помощью фор мулы Дюпюи[1]:
„ 0,183*0 (2,25
£=---Щ-2-'
Кт г£Ы
где Q - дебит скважин, м3/сут; Кт - коэффициент водо-проводимости, м*/сут; д-пьезопроводностъ, м2/сут; t-расчетное время, сут; г-радиус скважины, м.
Удельный дебит был определен по результатам разведки: 01 л/с; Кт=1 м2/сут; а=106м2/сут; г=0,1 м. Тогда понижение на период 3650 суток составит 56 м. За 10 лет динамический уровень снизится на 56 м. В аналогичных условиях на соседнемЧимионскомнефтеносном месторождении за время эксплуатации (с 1969 г) в скважине I самоизлив вод понизился незначительно (+56 м). Таким образом, при эксплуатации, прогнозный дебит, подсчитанный по четырем блокам, составляет 25,92*4=103,7 мУсут. При этом незначительные емкостные запасы сероводородных вод в восточной перекли-нали (блок 5, см. табл. 4) значительной роли не играют.
Выводы
В результате проведенных исследований сформулированные выше задачи были решены:
1. Установлены закономерности распространения сероводородных вод в пределах Андижанского нефтегазоносного месторождения, которые заключаются в привязке сероводородных вод к нефтяному месторождению и зоне тектонического нарушения в нефтяной ловушке.
Таблица 4
Запасы сероводородных вод для туркестанского и алайского водоносных горизонтов антиклинальной структуры
№ п/п Блок Длина, м Ширина, м Мощность горизонта, м Коэффициент пористости Емкостные запасы, тыс.м3
1. Юго-Западный 200 700 50 0,0352 246,400
2. Центральный грабен 140 850 70 0,0352 293,216
3. Восточный 200 1600 60 0,0352 675,840
4. Восточное поле 200 900 60 0,0352 380,160
5. Восточная переклиналь 100 300 60 0,0352 63,360
Всего 1658,976
2. Выявлены признаки локализации сероводородных вод в туркестанском и алайском водоно сных горизонтах с помощью методов геофизических исследований в скважинах: повышение кажущегося сопротивления и ПС породы.
3. Существенно расширены бальнеологические перспективы района в результате определения границы рас-пространения сероводородных вод и подсчета емкост-ныхзапасов-1658,976™^.
4. Подсчитан прогнозный эксплуатационный отбор насыщенных сероводородных вод на 10 лет в количестве 103,7M7cyT.
ЛИТЕШУЖ:
1. БоревскийБ.В., Дробноход Л.С.,ЯзвинН.И. Оценка запасов подземных вод. Киев: Вища школа, 1989.407 с.
2. Зинченко B.C. Петрофизические основы гидрогеологической и инженерно-геологической интерпретации геофизических данных: Учебное пособие для
студентов вузов. Тверь: Изд-во АИС, 2005. 392 с.
3. Иванов В.В.,Невраев Г. А. Классификация подземных минеральных вод. М.: Недра, 1964.1 бб с.
4. Ибрагимов Д.С. Гидрогеология месторождений сероводородных вод южной части Ферганского артезианского бассейна: автореф. дисс. канд. г-м. наук. М., 1964.25 с.
5. ИтенбергС.С., Шнурман Г.А. Интерпретация результатов каротажа сложных коллекторов. М: Недра, 1984. 25бс.
6. Нефтяные и газовые месторождения Узбекистана / подред. РХэджаева. Ташкент: «Фан», 1974. Т. I. 279 с.
7. Плотникова Г.Н. Сероводородные воды СССР М.: Недра, 1981.132 с.
8. Плотников Н.И. Поиски иразведка пресных подземных вод для целей крупного водоснабжения. М.: Изд-воМГХ19б8.4б9с.
The article describes the technique ofprospecting the sulfurous water area. The authors have specified natural geological factors that form sulphidous waters in anticlinal structures. It is contoured the waters distribution according to their concentration and the sites for laying wells.
Keywords: watery well, apparent resistance of rocks, impermeable interval, highly mineralized brine water.
