Файл: Розанова Е.П. Микрофлора нефтяных месторождений.pdf

(1948) отмечает, что состав подземных вод в первую очередь за­ висит от характера взаимосвязи недр с земной поверхностью и от возможностей свободного проникновения поверхностных и атмо­ сферных вод в недра земной коры. Эту взаимосвязь можно харак­ теризовать как степень гидрогеологической раскрытости пласта, содержащего в себе подземные воды. В этом отношении земную кору можно расчленить на следующие зоны:

1. Верхняя зона свободного водообмена с земной поверхностью.

Сюда относятся водоносные пласты, выходящие на дневную по­ верхность или располагающиеся выше базиса местной эрозии. Пласт может лежать и ниже базиса эрозии, но тогда необходима значительная разница в абсолютных отметках участков питания

идренажа при наличии хорошей фильтрующей способности сла­ гающих его пород. Этой зоне соответствуют сульфатно-натриевый

игидрокарбопатно-натриевый типы воды невысокой минерали­

зации.

2. Зона затрудненного водообмена. Эта зона объединяет водо­ носные пласты с плохой фильтрующей способностью, большим расстоянием между выходами на дневную поверхность или малой разницей в абсолютных гидрогеологических отметках участков дренажа и бассейна пптанпя. Этой зоне свойственны гидрокарбо- натно-натрпевый и хлормагниевый типы вод.

3. Зона отсутствия водообмена с земной поверхностью (за­ стойного, весьма затрудненного водообмена). Сюда входят водо­ носные горизонты, лишенные возможности разгрузки своих вод на дневную поверхность. Это связано с резкими изменениями в литологическом составе пород пласта, что превращает его в водоупор, плп с отсутствием окон эрозии.

Глубокие водоносные горизонты могут все же частично раз­ гружать свои воды по тектоническим трещинам при наличии в них гидростатического или газового напора. Зона характеризуется присутствием хлоркальцневых рассолов.

Чаще перечисленные зоны следуют одна за другой по верти­ кали, т. е. с глубиной увеличивается минерализация и метаморфизацпя вод. Такое распределение свойственно платформенному типу нефтеносных областей, в частности Русской платформе — с месторождениями Второго Баку и Урало-Эмбенскпми. Горно­ складчатый тип нефтеносных областей характеризуется обрат­ ной— инверсионной гидрохимической зональностью. К этому типу относятся области Апшеронских и Северо-Кавказских место­ рождений нефти и газа. В последнем случае верхние нефтяные пласты характеризуются более минерализованными и метаморфизованными пластовыми водами, чем нижние, соответственно их гидродинамической обстановке. Инверсия связана с различием условий питания пластов в горных зонах с различным климатом

(Карцев, 1963).

Как видно из изложенного выше, Сулин отождествляет гидро­ динамическую зональность с гидрохимической, так как связь

14

споверхностью обусловливает ту пли иную скорость водообмеиа,

асоответственно н изменения состава фильтрующейся воды по мере увеличения погружения водоносного пласта. Скорость дви­ жения подземных вод зависит от проницаемости пород и от

гидравлического уклона. Чем больше проницаемость пород коллек­ тора и меньше их объем, тем скорее в них совершается водообмен. Чем глубже залегает пласт, тем меньше его гидравлический уклон, тем больше расстояние между выходами на поверхность (рис. 2) и меньше водообмен.

Рис. 2. Пласты с разным типом водообмена

1 — интенсивный;

2— затрудненный;

3— очень слабый

Под циклом водообмена подразумевается период, в течение которого вода успевает пройти по пласту от области питания до области разгрузки. В формировании состава вод в разных гидро­ динамических зонах участвуют инфильтрационные воды, вклю­ чающие атмосферные осадки (речные, озерные и морские), фильтрующиеся с поверхности, и седиментационные воды, отжи­ мающиеся в коллекторы из осадочных отложений под влиянием гидростатического давления па глубинах 3000 м и ниже. Седиментациоиные воды образовались за счет водоемов, в которых проис­ ходило накопление осадков (Карцев, 1963). Инфильтрационные воды обогащаются солями в результате взаимодействия со средой. Карцев приводит различные гипотезы механизма этого взаимо­ действия и формирования — выщелачивание, катионный обмен, диффузия ионов солей и газов, окислительно-восстановительные реакции, фильтрационный эффект, гравитационное дифференци­ рование, испарение воды из пород. Кроме того, в процессах фор­ мирования солевого состава подземных вод могут принимать участие воды, проникающие в пласт по разломам.

По Сулину (1948) при концентрировании вод последовательно выпадают карбонаты кальция и магния, затем сульфаты кальция. Это приводит к накоплению в составе воды хлоридов и сульфатов натрия и магния, т. е. к метаморфизации вод.

Далее в соответствующей обстановке в присутствии нефти возникают процессы восстановления сульфатов.

В результате редукции сульфатов могут формироваться хлоридная, сульфатная, гидрокарбонатно-натриевая и гидрокарбо- натно-кальциевая группы вод. В ходе этого процесса, как устано­ вил Сулин, при определенной величине минерализации начинается

15

•обмен между водами и породами. Бикарбонат натрия вод заме­ няется бикарбонатами кальция и магния, а последние за пределом их растворимости в концентрированных водах выпадают в осадок. Таким образом, дальнейшее накопление в водах бикарбонатов натрия прекращается, а содержание хлоридов натрия или кальция возрастает.

NaaCOs + CaSOj -> СаСОз + Na2S04; NaaCOs -f MgSO., -> MgC03 + Na2S04;

Na:S04 + 2C"pr + 2H;0 - * 2NaHC03 + H2S;

2NaHCOa + CaCb 2NaCl -j- СаСОз + НаСОз.

Иным путем протекает процесс концентрирования состава подземных вод в окислительной среде. На определенном этапе концентрирования начинаются процессы обмена основаниями между водами и породами. Если редукция сульфатов отсутствует, наличие в водах сульфатного иона при вытеснении кальция нат­ рием из поглощающего комплекса пород приводит к появлению в водах сульфата кальция. Последний выпадает за счет его малой растворимости в концентрированных водах. При этом породы обо­ гащаются сульфатом кальция.

Таким образом, происходит обеднение сульфатами высококонцентрированных вод, лишенных нефтеносности на значитель­ ных глубинах.

В качестве примера Сулин приводит наличие резкого загипсовывания разреза продуктивной толщи Азербайджана в районах, лишенных нефтеносности. Данные по химическому составу раз­ личных типов пластовых вод представлены в табл. 1.

Связь т и п а п л а ст о вы х вод с т и п о м неф т ей и ст еп енью р а з р у ш е н и я залеж ей

Существует определенная связь между типом нефти в пласте и типом пластовых вод. Эту связь отмечают Сулин (1948), Успен­ ский с сотрудниками (1961, 1964), Кротова (1957), Карцев (1963) и др. Высокоминерализоваииым и метаморфпзованным хлоркальциевым рассолам соответствуют легкие метановые нефти, залежи имеют газовые шапки. С уменьшением солености воды и перехо­ дом к гидрокарбонатно-натриевому типу увеличивается удельный вес нефти, характер нефти приближается к нафтеновому, увели­ чивается содержание ароматических и смолистых компонентов, растет осерненность. Наблюдаемое соответствие между типами пластовой воды и нефти объясняется гидрологической обстановкой нефтяного пласта. Ранее указывалось, как изменяется состав и ми­ нерализация воды в разных гидродинамических условиях. Эти ус­ ловия влияют и на тип нефти. Закрытые условия недр и весьма затрудненный водообмен или отсутствие его способствуют лучше-

16

Т а б л и ц а 3. Содержание биогенных элементов в пластовых водах

мг/л

Т а б л и ц а 4. Окислительнс-вссстановителыіые условия и содержание растворенного кис юрода в глубинных водах Грозненской нефтеносной области (по Ллыпоаскому и dp., 195S)

АТФ. Конечным акцептором электрона могут быть различные вещества, в частности молекулярный кислород, обладающий вы­ соким окислительным потенциалом. Поэтому при изучении эко­ логических условий развития пластовой микрофлоры чрезвычай­ но важно учитывать не только наличие свободного кислорода, но и величину окислительно-восстановительного (Eh) потенциала. Распределение кислорода и величины Eh в грунтовых и глу­ бинных водах сильно зависят от характера водоисточника.

Соответствующие наблюдения были проведены Альтовским и др. (1958) в Грозненской нефтеносной области на ряде скважин и

20