HYDROGEOLOGICAL CONDITIONS ON TERRITORY OF WEST-NOVEMBER DEPOSIT

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНО-НОЯБРЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Научная статья

Лазутин Н.К.*

Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Российская Федерация

* Корреспондирующий автор (kpw72[at]yandex.ru)

Аннотация

В данной изучены особенности гидрогеологических условий на территории Западно-Ноябрьского нефтяного месторождения Ямало-Ненецкого нефтегазоносного региона. Выявлены особенности его вертикальной зональности. Структурирован и проанализирован химический микро- и макрокомпонентный составы вод, в котором показан доминирующий характер содержания ионов хлора и натрия с калием. Полученные результаты актуальны для оптимизации практического использования водных ресурсов задействованных при разработке нефтегазовых месторождений (при захоронении сточных вод, поддержании пластового давления, в лечебных и иных целях).

Ключевые слова: гидрогеологический комплекс, Западно-Сибирский мегабассейн, водонапорная система, сточные воды.

HYDROGEOLOGICAL CONDITIONS ON TERRITORY OF WEST-NOVEMBER DEPOSIT

Research Article

Lazutin N.K.*

Tyumen Industrial University, Tyumen, Russian Federation

*Corresponding author (kpw72[at]yandex.ru)

Abstract

This paper describes the features of hydrogeological conditions on the territory of the Zapadno-Noyabrsk oil field of the Yamalo-Nenets oil and gas region. The author revealed the features of its vertical zoning. The chemical micro- and macro-component compositions of the waters are structured and analyzed. The dominant nature of chlorine and sodium ions content with potassium are shown. The results obtained are relevant for optimizing the practical use of water resources involved in the development of oil and gas fields (for the disposal of wastewater, maintaining reservoir pressure, for medical and other purposes).

Keywords: hydrogeological complex, West Siberian megabasin, water system, wastewater.

Введение

В центре практического интереса в области современной гидрогеологии находится рациональное использование природных водных ресурсов. Обращение с пластовыми водами месторождений полезных ископаемых, в частности, нефтегазовых, имеет свои особенности, определяемые их химическим составом и характером вмещающих толщ. Настоящая работа является частью комплекса изысканий для оценки перспективности использования вод мезозойского гидрогеологического Западно-Сибирского мегабассейна. Объектом исследования стали воды мезозойского гидрологического бассейна. Исследование проведено на примере Западно-Ноябрьского месторождения.

Приоритетная цель работы – выявление и анализ специфики гидрогеологических условий обозначенной территории с точки зрения условий захоронения сточных вод, что потребовало решения следующих задач: 1) сбор и систематизация информации об условиях залегания пластовых вод; 2) анализ их химического состава; 3) выявление закономерностей вертикальной зональности.

Методы исследования

Методология исследования базируется на применении системного подхода, позволяющего рассматривать гидрогеологические условия в качестве системы, состоящей из уровней специфичных компонентов. Химические анализы воды выполнены в сертифицированных лабораториях в соответствии с ГОСТ 23268.6-78 "Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения ионов натрия", ГОСТ 23268.7-78 "Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения ионов калия", ГОСТ 23268.5-78 "Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения ионов кальция и магния (с Изменениями № 1, 2)", ГОСТ 4245-72 "Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов", ГОСТ 26449.1-85 "Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа соленых вод", ГОСТ 4389-72 "Вода питьевая. Методы определения содержания сульфатов".

Основные результаты

Согласно химическому составу пластовых вод обнаружено, что тип вод мезозойского гидрогеологического комплекса на территории Западно-Ноябрьского месторождения по В. А. Сулину относится к хлоридно-натриевому.

Установлено, что концентрации ионов йода и брома превышают 5 и 25 мг/дм³ соответственно, что позволяет классифицировать подземную воду как лечебную.

Характер изменения минерализации с глубиной указывает на то, что Западно-Ноябрьское нефтяное месторождение относится к зоне элизионной геодинамической водонапорной системы (по В. М. Матусевичу, О. В. Бакуеву).

Обсуждение

Западно-Ноябрьское месторождение представляет собой объект добычи углеводородов, расположенный на территории Пуровского района Ямало-Ненецкого автономного округа. Рядом находящимися наиболее крупными населенными пунктами являются г. Ноябрьск (26 км), п. Холмогорский (35 км) [1]. Соседними месторождениями являются: Суторминское, Cеверо-Карамовское, Карамовское, Средне-Итурское, Спорышевское месторождения (рис. 1).

В настоящее время фонд поглощающих скважин на исследуемом месторождении составляет 6 скважин, которые позволяют утилизировать сточные воды в объеме 4464,8 м³/сутки или 2377,9 тыс. м³ в год [1].

В тектоническом отношении в пределах Западно-Сибирской плиты исследователи выявляют три структурно-тектонических этажа. Первый из них (нижний) допалеозойского и палеозойского возраста, представленный магматическими, осадочными и вулканогенно-осадочными породами. [1], [2].

 

Рис. 1 – Обзорная карта района исследований

 

Второй структурно-тектонический этаж, именуемый промежуточным, был сформирован в пермь-триасовый период. Самый молодой, названный верхним, структурно-тектонический этаж состоит из осадочных пород с полным отсутствием метаморфизма. Особенности залегания и состав пород являются благоприятными для образования залежей углеводородов. Временем образования этого структурно-тектонического этажа считается мезозой-кайнозой [1].

В гидрогеологическом отношении исследуемое месторождение расположено в центральной части Западно-Сибирского мегабассейна, имеющего сложное строение и включающего три гидрогеологических бассейна: кайнозойский, мезозойский и палеозойский.

Апт-альб-сеноманский гидрогеологическийй комплекс имеет повсеместное распространение и объединяет отложения уватской, ханты-мансийской, викуловской и покурской свит. Водовмещающие породы представлены алевритами, песками, песчаниками, алевролитами с прослоями глин, известняков. Его общая мощность составляет 786,6-847,9 м, эффективная мощность 402,0-633,3 м. В связи с тем, что наиболее изученной в исследуемом комплексе является покурская свита, поэтому в настоящей статье производится характеристика подземных вод, приуроченных к этой свите.

Породы данной свиты обладают высокими коллекторскими свойствами: открытая пористость достигает 42%, проницаемость 3*10^-12 м², коэффициент фильтрации – 0,55-1,04 м/сутки, водопроводимость – 245,2-548,3 м²/сутки. Водообильность зависит от литологического состава водовмещающих пород. При гидрогеологических исследованиях получены дебиты от 51,4 и более м³/сутки.

По химическому составу преобладают воды хлоридно-кальциевого и хлоридно-натриевого типа с минерализацией 10-21 г/дм³ (табл. 1). Содержащийся в воде газ имеет метановый состав. Содержание самого метана в газовом составе составляет 94-99,8 %. Также имеются в меньших количествах тяжелые углеводороды (менее 1 %), азот (2-3 %), углекислый газ (0,5 %). Температура воды достигает 88⁰ С.

Подземные воды апт-альб-сеноманского гидрогеологического комплекса используются как технические в системе ППД на нефтяных месторождениях. Они также используются как минеральные лечебные йодо-бромные подземные воды и могут рассматриваться как промышленные йодные (при содержании I⁺ > 18 мг/дм³).

Неокомский гидрогеологический комплекс является наиболее изученным, с которым связана продуктивность Западно-Ноябрьского месторождения. Данный комплекс имеет повсеместное распространение. Он приурочен к отложениям ахской свиты и ее аналогов усть-балыкской, сортымской и мегионской. Глубина залегания исследуемого комплекса от 1640 до 2250 м. Его мощность достигает 750-1030 м. Отложения комплекса представлены чередованием песчаников, алевролитов и аргиллитов. Пористость пород составляет 18-22 %, проницаемость от единиц до сотен * 10^-15 м² [1]. Данный комплекс характеризуется возможностью при необходимости быть задействованным для трассерных исследований при контроле состояния разработки месторождения, что отражается в научных работах [3]

При проведении гидрогеологических исследований получены дебиты от 3 до 267,7 м³/сутки при динамических уровнях 948 и 872 м соответственно. Детальная характеристика химического состава вод неокомского гидрогеологического комплекса представлена в таблице 1.

Западно-Ноябрьское месторождение расположено на границе между ареалами распространения хлоридно-кальциевых и гидрокарбонатно-натриевых вод. В этой зоне пластовые воды относятся к смешанному типу (по классификации Сулина В.А.) [6].

Воды имеют минерализацию 6,9-16,1 г/л (табл. 1). Растворенный в воде газ имеет метановый и азотно-метановый состав. Содержание метана составляет в среднем 90,75 %, тяжелых УВ – 1,4 %, азота – 7,09 % углекислого газа – 0,521 %. Температура воды на глубинах свыше 2 км достигает 100⁰ С.

Воды неокомского гидрогеологического комплекса могут рассматриваться в качестве минеральных лечебных йодо-бромных, так как концентрации этих элементов удовлетворяет требованиям лечебных вод (содержание йода более 5 мг/дм³, брома более 25 мг/дм³).

Юрский гидрогеологический комплекс представлен отложениями песчаников, алевролитов и аргиллитов с низкими коллекторскими свойствами и слагается тюменской и васюганской свитами. На Западно-Ноябрьском месторождении вскрытая толщина юрского комплекса (скв. 712) составляет 119 м. Проницаемость пород достигает 10*10^-15 м², пористость 10-17 %, редко превышает 20 %. Минерализация вод в районе месторождения изменяется в пределах 20-30 г/л (табл. 1). Тип воды изменчив: с западной стороны территории месторождения гидрокарбонатно-натриевый, а на востоке хлоркальциевый.

Слабые коллекторские свойства обуславливают слабые притоки пластовых вод в скважинах. Полученный на месторождении дебит составил 4,8 м³/сутки при динамическом уровне 984 м.

Практический опыт показывает, что в целях увеличения нефтеотдачи на территории Западно-Сибирского мегабассейна производят заводнение пласта в данный гидрогеологический комплекс [4].

На момент написания настоящей статьи данные по химическому составу пластовых вод юрского гидрогеологического комплекса отсутствовали, поэтому данные были взяты и использованы из ближайшего Средне-Итурского месторождения. Данные этих исследований отражены в работах [5], [6], [7].

Воды по Сулину В. А. относятся к хлоридно-натриевому типу с минерализацией 20-25 г/дм³ (табл. 1). Растворенный в воде газ имеет метановый и азотно-метановый состав. Содержание метана составляет в среднем 80-90 %, азота 5-10 %, углекислого газа – 4,9 %. Соотношения компонентов в каждом гидрогеологическом комплексе нагляднее представить в виде диаграмм (рис. 2), из которых видно, что воды в основном насыщены ионами хлора и натрий-кальция.

 

Таблица 1 – Обобщенный химический состав пластовых вод Западно-Ноябрьского месторождения

Ед. изм.	Показатель	Гидрогеологические комплексы
		Апт-альб-сеноманский	Неокомский	Юрский
г/дм3	Минерализация	10,0-21,0	6,9-16,1	20,0-25,0
мг/дм3	Na+ + К+	3700,0-7400,0	2517,0-5708,0	8000,0-8540,0
	Ca2+	280,0-620,0	100,0-480,0	250,0
	Mg2+	61,0-158,5	7,0-73,0	78,0
	Cl-	6000,0-12800,0	3635,0-9415,0	12400,0-12980,0
	HCO3-	207,0-890,0	366,0-756,0	1240,0
	SO42-	н/об	26,0	654,0
	NH4+	-	3,5-15,0	12,0
	В-	-	8,15-58,6	6,0-12,0
	I+	4,3-18,7	6,88-18,4	5,0-10,0
	Br+	43,0-57,0	14,36-39,88	31,0-36,0
	SiO2	-	14,0-54,0	-
	F+	-	1,2-1,51	0,8-1,0
	Удельный вес		1,003-1,011	-
	рН	6,55-7,12	6,0-7,8	-
	Нафтеновые кислоты		0,6-6,0	-
тип воды (по В.А. Сулину с дополнениями)		хлоридно-натриевый	хлоридно-натриевый	хлоридно-натриевый

 

Рис. 2 – Диаграммы распределения макрокомпонентов в воде в усредненных значениях (мг/дм³)

 

Западно-Ноябрьское месторождение относится к зоне элизионной геодинамической водонапорной системы [8]. Характерной особенностью такой системы является увеличение минерализации пластовых вод в отложениях юрского возраста, что приведено в таблице 1. Характер изменения минерализации с глубиной показан на примере соседнего Средне-Итурского месторождения, относящегося к тому же типу водонапорной системы (рис. 3). 

Рис. 3 – График изменения минерализации Средне-Итурского месторождения от глубины

Заключение

Воды мезозойского гидрогеологического комплекса Западно-Ноябрьского месторождения относятся к хлоридно-натриевому типу (по В.А. Сулину). Содержание ионов йода в водах двух верхних гидрогеологических горизонтов достигает концентраций, перспективных для их использования в бальнеологических целях.

Вертикальная зональность пластовых вод месторождения характеризуется уменьшением значений минерализации от апт-альб-сеноманского (граница верхнего-нижнего мела) до неокомского (нижний мел) гидрогеологических горизонтов с последующим их ростом к юрскому. Среди комплексов мезозойского гидрогеологического бассейна юрский является наименее водообильным и наиболее минерализованным.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Проект разработки Западно-Ноябрьского месторождении. – Ноябрьск: ПАО «Газпром нефть - ННГ», 2013. – 594 с.
2. БочкаревВ.С. Тектоническая карта мезозойско-кайнозойского ортоплатформенного чехла Западно-Сибирской геосинеклизы / В. С. Бочкарев, Г. К. Боярских – Тюмень, 1990.
3. ДягилевВ.Ф. Анализ результатов трассерных исследований на примере пласта АС_1-3 Северо-Ореховского месторождения / В. Ф. Дягилев, С. Т. Полищук, С. А. Леонтьев и др. // Известия высших учебных заведений. – Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2018. – №4. – С. 44–51. DOI: 10.31660/0445-0108-2018-4-44-51
4. ПолищукС.Е. Обоснование применения полимерного заводнения на Новомолодежном месторождении / С. Е. Полищук, В. Ф. Дягилев, С. А. Леонтьев // Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна (опыт, инновации) : материалы десятой международной научно-технической конференции (посвященной 60-летию Тюменского индустриального университета). – Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2016. – С. 119–123.
5. БешенцевВ.А. Подземные воды Севера Западной Сибири (в пределах Ямало-Ненецкого нефтегазо-добывающего региона) / В. А. Бешенцев, Т. В. Семенова. – Тюмень: Изд-во Тюм. ГНГУ, 2015. – 224 с.
6. АбатуроваИ.В. Оценка ресурсов и качества подземных вод Ямало-ненецкого автономного округа / И. В. Абатурова, В. А. Бешенцев и др. – Екатеринбург: Институт геологии и геохимии УрО РАН, 2003. – 394 с.
7. БешенцевВ.А. Подземные воды мезозоя в пределах месторождений, приуроченных к Средне-Обской нефтегазоносной области / В. А. Бешенцев А. А. Гудкова // Горные ведомости. – Тюмень: Сибирский научно-аналитический центр, 2018. – №4. – С. 46–54.
8. МатусевичВ.М. Геодинамика водонапорных систем Западно-Сибирского нефтегазового бассейна / В. М. Матусевич, О. В. Бакуев // Советская геология. – 1986. – №2. – С. 117–122.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Proyekt razrabotki Zapadno-Noyabr'skogo mestorozhdeniya [The development project of the West Noyabrsk field]. – Noyabr'sk: PAO «Gazprom neft' - NNG», 2013. – 594 p. [in Russian]
2. Bochkarev V. S. Tektonicheskaya karta mezozoysko-kaynozoyskogo ortoplatformennogo chekhla Zapadno-Sibirskoy geosineklizy [Tectonic map of the Mesozoic-Cenozoic orthoplatform cover of the West Siberian geosyneclise] / V. S. Bochkarev, G. K. Boyarskikh – Tyumen', 1990. [in Russian]
3. Abaturova I. V. Otsenka resursov i kachestva podzemnykh vod Yamalo-nenetskogo avtonomnogo okruga [Assessment of the resources and quality of groundwater in the Yamal-Nenets Autonomous Region] / I. V. Abaturova, V. A. Beshentsev i dr. – Yekaterinburg: Institut geologii i geokhimii UrO RAN, 2003. – 394 p. [in Russian]
4. Beshentsev V. A. Podzemnyye vody mezozoya v predelakh mestorozhdeniy, priurochennykh k Sredne-Obskoy neftegazonosnoy oblasti [Groundwater of the Mesozoic within the fields confined to the Sredne-Ob oil and gas region] / V. A. Beshentsev A. A. Gudkova // Gornyye vedomosti. – Tyumen': Sibirskiy nauchno-analiticheskiy tsentr, 2018. – №4. – P. 46–54. [in Russian]
5. Beshentsev V. A. Podzemnyye vody Severa Zapadnoy Sibiri (v predelakh Yamalo-Nenetskogo neftegazo-dobyvayushchego regiona) [Underground waters of the North of Western Siberia (within the Yamalo-Nenets oil and gas producing region)] / V. A. Beshentsev, T. V. Semenova. – Tyumen': Izd-vo Tyum. GNGU, 2015. – 224 p. [in Russian]
6. Abaturova I. V. Otsenka resursov i kachestva podzemnykh vod Yamalo-nenetskogo avtonomnogo okruga [Assessment of resources and quality of groundwater in the Yamal-Nenets Autonomous Region] / I. V. Abaturova, V. A. Beshentsev i dr. – Yekaterinburg: Institut geologii i geokhimii UrO RAN, 2003. – 394 p. [in Russian]
7. Beshentsev V. A. Podzemnyye vody v predelakh mestorozhdeniy, priurochennykh k Sredne-Obskoy neftegazonosnoy oblasti [Underground waters within the fields confined to the Sredne-Ob oil and gas region] / V. A. Beshentsev A. A. Gudkova // Gornyye vedomosti. – Tyumen': Sibirskiy nauchno-analiticheskiy tsentr,– 2018. – №4. – P. 46–54. [in Russian]
8. Matusevich V. M. Geodinamika vodonapornykh sistem Zapadno-Sibirskogo neftegazovogo basseyna [Geodynamics of water-pressure systems in the West Siberian oil and gas basin] / V. M. Matusevich, O. V. Bakuyev // Sovetskaya geologiya. – 1986. – №2. – P. 117–122. [in Russian]