CC BY
13GEOLOGIYA-MINERALOGIYA FANLARI / GEOLOGICAL AND
MINERALOGICAL SCIENCES
УДК 553.98(575.13) Жураев М. Р., Бимурзаев Г.А.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПЛОЩАДЕЙ НА СЕРОВОДОРОДНЫЕ ВОДЫ В ЛОКАЛЬНОМ МАСШТАБЕ БУХАРА-ХИВИНСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО
БАССЕЙНА
Жураев М. Р., Бимурзаев Г.А. (Государственное предприятие «Институт гидрогеологии и инженерной геологии» Государственного комитета по геологии и минеральным ресурсам Республики Узбекистан)
Мацолада Бухоро-Хива артезиан %авзасида водород-олтингугуртли сувларга истщболли булган тупламларни %осил булиш хусусиятларини аницлаш мацсадида геологик омиллар урганилди ва та%лил цилинди. Натижада керакли узига хос хусусиятлар аницланди. Бухоро-Хива %авзасининг газ ва сувли цатламларида аницланган водород-олтингугуртли сувларнинг истицболли тупламларини %осил булиш хусусиятлари асосида, Денгизкул-Хаузак, Уртабулоц, Кулбешкак ва К^орацтой конларида водород-олтингугуртли сувларнинг тарцалиш ва %осил булиш зонаси ташци газ-нефть контуригача чегараланди. Калит сузлар: геоструктуравий омил, тектоник бузилиш, водород-олтингугуртли сувлар, нефть кони.
Geological factors were studied and analyzed in the article in order to clarify the features of the formation of promising clusters of hydrogen sulfide waters of the Bukhara-Khiva artesian basin. As a result, the necessary specific features were identified. Based on the identified features of the formation of promising clusters of hydrogen sulfide waters in the gas-aquifers of the Bukhara-Khiva basin, the zone of formation and distribution of hydrogen sulfide waters was expanded to the oil and gas content circuit at the field of Dengizkul-Khauzak and Karaktay. Key words: geostructural factor, tectonic disturbance, hydrogen sulfide waters, oil field.
В практике здравоохранения роль минеральных вод как важного лечебного и профилактического воздействия на организм человека неуклонно возрастает [1,2]. В данное время функционирует единственный в Узбекистане крупный санаторий Чимион, который специализируется на сероводородной воде Ферганской впадины. Выявление перспективных площадей на сероводородные воды по остальной территории республики актуально. Ниже проанализированы особенности формирования перспективных скоплений сероводородных вод Бухара-Хивинского артезианского бассейна.
Степень изученности проблемы. Проблема происхождения сероводорода в подземной гидро- и литосфере привлекала внимание многих исследователей. В конце прошлого века ученые-гидрогеологи А.М.Овчинников, В.В.Иванов, Г.Н.Плотникова, А.И.Ривман и Д.С.Ибрагимов изучали и анализировали условия образования месторождений сероводородных вод в странах СНГ (бывшем СССР) [3].
Условия образования сероводорода. Формирование сероводородов в подземных водах, их концентрирование и рассеивание определяются гидродинамическими и тесно связанными с ними гидрохимическими условиями. Их распространение, как правило, зависит от развития в них сульфатредуцирующих бактерий, но в некоторых гидрогеологических закрытых структурах с высоким содержанием сероводорода они не обнаружены. Это дало основание микробиологам утверждать, что процесс сульфат редукции осуществляется только при наличии водообмена. В процессе жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий используют сульфаты различных минералов (гипса, барита, целестина и др.) и органические соединения [4,5]. Реакция идет по схеме:
SO42"+2Cорг+2H2O=H2S+2HCOз".
За последние годы выполнены различные эксперименты по восстановлению сернокислых соединений в условиях высоких температур и давлений. Опыты С.М.Григорьева (1954) в автоклаве показали, что при t 100-150оС и давлении до 10 атм при взаимодействии метана и серно-кислых солей происходит образования сероводорода по реакции:
Са$04+СН4^СаС0з+Н20+Н2$, Ш2$04+СН4^Ка2С0з+Н20+Н2$.
Поисковые критерии площади формирования сероводородных вод. Среди природных факторов и условий решающее значение в процессе формирования сероводородных вод имеют: 1) литолого-фациальный состав водовмещающих пород (прежде всего, наличие сульфатсодержащих отложений) и нефтегазоносность осадочной толщи; 2) геолого-структурные условия; 3) гидрогеохимическая обстановка; 4) гидродинамические и геотермические условия [6-10].
МАТЕРИАЛЫ: Бухара-Хивинский артезианский бассейн. Бухара-Хивинская область представляет северо-восточный борт огромного Амударьинского нефтегазоносного бассейна, для которого показательна региональная продуктивность юрских и меловых отложений.
Тектоника. Бухара-Хивинский регион представляет область ступенчатого погружения фундамента.
Газонефтеносность. В 60-70 годах прошлого века с целью поиска нефти и газа на территории Бухара-Хивинского бассейна были проведены геологоразведочные работы. В ее пределах уже выявлено 44 месторождения, причем в основном газовые и газоконденсатные в меловых (IX, X, XI, XVa, XII и XIII продуктивными горизонты) и юрских отложениях (XV, XVa и XVI продуктивными горизонты).
Гидрогеологическая характеристика. Во время разведки попутно выявлены сероводородные воды в некоторых газонефтеносных месторождениях. Карактайское нефтегазовое месторождение сероводород в пластовых водах XV, XVa и XVI горизонта обнаружен в пределах от 39 (скв. 5) до 833 мг/л (скв. 39). В нефтегазовом месторождении Газли, сероводород в пластовых водах XIII горизонта присутствует в пределах от 62 мг/л (скв. 114) до 90 мг/л (скв. 27). Газовое месторождение Учкыр, сероводород в пластовых водах XV горизонта имеется в пределах от 120 мг/л (скв. 28) до 132 мг/л (скв.18). На Каримском месторождении, количество сероводорода в пластовых водах колеблется от 97 мг/л (скв. 5) до 115 мг/л (скв. 3). На месторождении Кульбешкак, сероводород в пластовых водах XVI горизонта обнаружен в количестве от 99 мг/л (скв. 21) до 154 мг/л (скв. 16). На месторождении Денгизкуль-Хаузак промышленные скопления газа приурочены к XV горизонту келловей-оксфордских отложений верхней юры. В пластовых воды имеется растворенные сероводород в пределах от 14 мг/л (скв. 9Дк) до 537 мг/л (Скв.3 Дк). Промышленная газоносность Уртабулакской структуры, количество растворенного сероводорода в пластовых водах присутствует от 54 мг/л (скв. 7) до 400 мг/л (скв. 13). На Кандымском месторождении, содержание растворенного сероводорода в пластовых водах XV горизонта варьирует от 99мг/л (скв. 7) от 170 мг/л (скв. 17).
Результаты: Уточнение литолого-фациальных факторов. Проанализированы водовмещающие породы по ярусам юрских отложений на нефтегазоносных месторождениях Бухара-Хивинского бассейна.Анализ показывает, что в составленной схеме сопоставления газо-нефтяных горизонтов юрских отложение Бухара-Хивинского бассейна: почти все породы продуктивного горизонта состоят из известняка с прослоями ангидрита (Даяхатын, Аккум-Парсанкуль, Кандым и Карактай); газовые залежи формируется в зоне рифа Денгизкуль-Хаузакского месторождений. Зона рифа является проницаемым коллектором, который состоит из карбонатно-сульфатных пачек (известняков и ангидритов); вмещающие породы продуктивного горизонта состоят из известняков без ангидрита в месторождениях Карим и Ходжихайрам; продуктивные горизонты перекрывает мощная ангидрит-соляная толща кимеридж-титонского яруса на всех месторождениях. После обобщения анализов,
выявлено, что сульфатсодержащие породы распространяются в виде прослоек ангидрита в газо-нефтяной толщи карбонатов, а также гипс-ангидритовая толща кимеридж-титона покрывает продуктивный горизонт по всему бассейну. Отмечены контуры распространения сульфатсодержащих пород Бухара-Хивинского бассейна по юрским отложениям. Почти все продуктивные горизонты (XV и XVI) составляют известняки с прослоями ангидрита. А также продуктивные толщи покрывают мощные гипс-ангидритовые отложении кимеридж-титона. Следовательно, распространение сульфатсодержащей толщи охватывает весь бассейн.
Анализ выявленных геолого-структурных признаков. Для формирования сероводородной воды Бухара-Хивинского бассейна необходимо присутствие следующих геолого-структурных признаков: газо-нефтяные месторождения представлены в виде асимметричных брахиантиклинальных складок субширотного простирания, без пересекающего тектонического нарушения; залегание подошвы продуктивного горизонта на глубине больше (-1500) метра по абсолютной отметке; сверху перекрывается гипс-ангидритовой толщей как крышкой.
Гидродинамический фактор. Область питания продуктивного горизонта мезокайнозойской системы располагается на востоке с отрогов Юго-Западного Гиссара и на северо-востоке с Зирабулак-Зиаэтдинских гор. Пластовые воды направляются к западу и юго-западу. На газовых месторождениях северной части Бухарской ступени пластовые давления не превышают 177,1 атм, за счет близкого залегания подошвы продуктивного горизонта к поверхности земли. В результаты слабого пластового давления продуктивного горизонта формируются сероводородные воды с слабой концентрацией. В газонефтяном месторождении Карактай (Бухарской ступени) формируются сероводородные воды с очень крепкой концентрацией. Формирование сероводородной воды происходит за счет активного водообменного процесса в разрушенной асимметричной антиклинальной складке и слабого пластового давления. На основе составленной пьезограммы юрского водонапорного горизонта были уточнены пределы колебаний пластового давления продуктивного горизонта по всем месторождениям (Даяхатин, Парсанкуль, Аккум, Уртабулак, Памук, Култак, Нишан) Чарджоуской ступени. Следовательно, средние пластовые давления XV- горизонта Чарджоуской ступени начинаются от 272 атм с глубины (-2000) м по абсолютной отметке. В связи с высоким пластовым давлением в продуктивном горизонте происходит термохимический процесс. В результате формируются сероводородные воды с крепкой концентрацией на Бухара-Хивинском бассейне.
Геотермическая обстановка. Средние пластовые температуры продуктивного горизонта составляют от 43о до 52оС на газонефтяных месторождениях Бухарской ступени. Средние температуры продуктивного горизонта на газоконденсатных месторождениях Чарджоуской ступени устанавливаются в пределах от 80 до 115оС. Из-за низких пластовых температур Бухарской ступени формируются сероводородные воды со слабо концентрацией. За счет высокой пластовой температуры на Чарджоуской ступени образуются сероводородные воды с крепкой концентрацией, а также увеличивается возможность формирования сероводородной воды. В этом температурном режиме создаются условия термохимических процессов, пригодных для формирования сероводородной воды, т.е. осуществляется окислительно-восстановительная реакция. Гидрогеохимическая обстановка. Образование сероводорода в результате термохимического восстановления сульфатов метаном при температуре порядка 80-100оС газовых месторождений Бухара-Хивинского бассейна подтверждают вышеизложенные эксперименты, которые провели С.М.Григорьева, Сакаи (Sakai Н., 1957), С.Д.Малинина и Н.И.Хитарова (1969) [11,12].
Выше рассмотрены литолого-фациальные, геолого-структурные, гидродинамические и геотермические факторы с целью изучения природно-геологических условий, в которых формируются сероводородные воды на газонефтяных месторождениях Бухара-Хивинского бассейна. В результате выявлены необходимые специфические признаки, в том числе: газо-
водовмещающие породы продуктивного горизонта состоят из коралловых, водорослевой органогенной, пористых и трещиноватых известняков с прослоями ангидрита; месторождения, в которых формируются сероводородные воды, представлены ассиметричными брахиантиклинальными складками без нарушений; имеют высокое пластовое давление (274 атм) и температуру (80-100оС); сверху перекрыты мощной флюидоупорной толщей (ангидрита и соляной толще), в виде крышки. Следовательно, за счет высокого давления и температуры происходит образование сероводорода при взаимодействии метана и сернокислых солей газоносной толщи под флюидоупорной толщей закрытой положительной структуры. На основе обобщений полученных результатов сделаны следующие выводы: за счет термохимического процесса есть возможность формирования сероводородной воды с очень крепкой концентрацией в глубоко залегающих пластах газоконденсатных месторождений (больше 2000 м в глубину), которые расположены на Чарджоуской ступени; почти во всех газовых месторождениях Бухарской ступени формируются сероводородные воды со слабой концентрацией по причине близкого залегания продуктивного горизонта к поверхности земли, так как осуществляется слабый термохимический процесс.
Обсуждение: После обобщенного анализа составлена схематическая прогнозная карта формирования сероводородных вод Бухара-Хивинского артезианского бассейна на основе выявленных специфических природных признаков: оконтурено расположение действующих и выработанных газонефтяных месторождений; выявлены контуры распространения эвапоритовой толщи по всей территории Бухара-Хивинского бассейна; выделены перспективные территории по геолого-структурным признакам: газовые месторождения, расположенные в асимметричных брахиантиклинальной складках, где продуктивные горизонты перекрыты флюидоупорной толщей, что характерно для большей части Бухара-Хивинского бассейна; газовые месторождения в асимметричных брахиантиклинальных складках наличием тектонических нарушений, с перекрытием гипс-ангидритовой толщи продуктивного горизонта, расположенные в восточной части Бухара-Хивинского бассейна.
На основе гидродинамических и геотермических признаков выявлены территории, где продуктивный горизонт имеет высокие температуры и высокий пьезометрический напор на Чарджоуской ступени и в нефтегазоносной области юго-западного Гиссара; продуктивные горизонты, имеющие более низкие температуры и средний пьезометрический напор на Бухарской ступени; продуктивные горизонты, имеющие пониженные температуры и слабый пьезометрический напор восточной части Бухарской ступени (вокруг месторождения Карактай).
Оконтурены месторождения, в которых обнаружены сероводородные воды продуктивных горизонтов газовых месторождений Бухара-Хивинского бассейна. Уточнены территории формирования сероводородной воды по характеру процесса: на основе термохимического процесса по всей территории Чарджоуской ступени и в центральной и западной части Бухарской ступени; за счет биохимического процесса в восточной части Бухарской ступени (вокруг месторождение Карактай).
Ниже рассмотрены перспективные площади на сероводородные воды в локальном масштабе, так как проанализированы на основе анализов, сделанных в опробованных интервалах продуктивного горизонта разведочных скважин.
Месторождение Денгизкуль. Во время разведочных работ попутно выявлено наличие растворенных сероводородных газов в составе пластовых вод XV продуктивного горизонта. Содержание растворенного сероводорода находится в пределах от 14 мг/л (скв. 9Дк) до 537 мг/л (Скв. 3Дк). Оконтурена перспективная площадь распространения сероводородной воды с очень крепкой концентрацией до внешнего контура газоносности, за счет наличия благоприятных природных условий для формирования сероводородных вод. Пластовые воды характеризуются в следующем виде: рассольные, сложно ионные
(хлоридно-гидрокарбонатные натриево-кальциевые, хлоридно-сульфатные натриевые и хлоридные кальциевые) и сероводородные воды с очень крепкой концентрацией (рис. 1.).
Месторождение Карактай. Растворенный сероводород в пластовых водах XV, XVa и XVI горизонтах обнаружен в количествах от 39 мг/л (скв. 5) до 833 мг/л (скв. 39). Пластовые воды характеризуются как рассольные, типа - хлоридно-сульфатных, кальциевых и хлоридно-кальциевых. Здесь формируются сероводородные воды за счет биохимического процесса, так как продуктивный горизонт залегает близко к поверхности земли (-600 м по абс.отм.); пластовое давление ограничено слабой величиной (81 атм); пластовые температуры ниже 40оС; по структуре проходит продольное тектоническое нарушение; площадь между месторождением и области питания располагается близко и состоит из крутого склона. Следовательно, пластовые воды становятся водонапорными из-за крутого склона и продольного нарушения в сводовой части структуры. Из-за активного водообменного процесса осуществляется окислительная реакция за счет процесса вымывания сульфатсодержащих толщ, и в нефтеносных толщах происходит восстановительная реакция с водородом при участии сульфатредуцирующих бактерий. На основе выявленной информации о наличие благоприятных условий для формирования сероводородной воды можно расширить перспективную площадь распространения очень крепкой сероводородной воды до внешнего контура нефтеносности (рис. 2).
Рис. 1. Карта распространения сероводородной воды по XV газоводоносному горизонту юрских отложений Денгизкульского газоносного месторождения и геолого-гидрогеологический разрез. Составил М.Р.Жураев с использованием материалов Г.И.Могилевского (1975 г.) 2017 г. 1 - изогипсы по кровле XV-HP горизонта; 2 - разведочные скважины; 3 - граница рифа; 4 - граница перехода рифовых известняков в слоистые; 5 - зоны ухудшения коллекторских свойств пород-коллекторов XV-HP горизонта; 6 - контур газоносности; 7 - скважины с сероводородной водой; 8 - выявленный контур распространения сероводородных вод; 9 - геологический профиль; 10 - известняк плотный, непроницаемый; 11 - ангидриты; 12 - соль; 13 - карбонатно-сульфатная пачка, насыщенная газом; 14 - гранулярный коллектор, заполненный водой; 15 - газоводяной контакт; 16 -гранулярный карбонатный коллектор, насыщенный сероводородной водой; 17 - опробованные интервалы.
Рис. 2. Карта распространения сероводородной воды по XV газо-водоносному горизонту юрских отложений Карактайского газонефтянного месторождения и геолого-гидрогеологический разрез. Составил М.Р. Жураев с использованием материалов А.А.Богданова (1966 г.) 2017 г. 1 - изогипсы по кровле XV горизонта; 2 - разведочные скважины; 3 - контур нефтеносности; 4 - разрывное нарушение; 5 - скважины с сероводородной водой; 6 - выявленный контур распространения сероводородных вод; 7 - геологический профиль; система: 8 - неогеновая, 9 - меловая, 10 - юрская; 11 -ангидриты; 12 - залежь газа; 13 - залежь нефти; 14 - карбонатный коллектор, насыщенный сероводородной водой; 15 - опробованные интервалы.
ВЫВОДЫ: Выявлены следующие перспективные площади распространения сероводородной воды по типу: рассольные и крепко рассольные (39-228 г/л) воды хлоридно-кальциевые с сероводородом очень крепкой концентрации (190-670 мг/л). Эти воды распространены на газоконденсатных месторождениях Чарджоуской ступени и в восточной части Бухарской ступени. Высокоминерализованная (15-35 г/л) вода хлоридно-кальциевая с сероводородом слабой и средней концентрации распространена в западной и центральной части Бухарской ступени.
На основе выявленных особенностей формирования перспективных скоплений сероводородных вод в газо-водоносных горизонтах Бухара-Хивинского бассейна, оконтурена зона формирования и распространения сероводородных вод до внешнего контура газонефтеносности на месторождении Денгизкуль-Хаузаки Карактай.
В дальнейшем выявление и прогнозирование перспективных площадей распространения сероводородной воды на других территориях Узбекистана можно проводить по этому разработанному подходу решения задачи.
ЛИТЕРАТУРА
1. Carbajo J.M.Evaluación de los cambios en la pieltras la aplicación de cosméticoselaborados a partirdelsedimento de lasaguasminero-medicinalesLanjarón-Capuchinamediantemétodos de bioingenieriacutánea [Ph.D. thesis] Universidad Complutense de Madrid (2014). [Google Scholar]
2. Carbajo J.M., Maraver F. Hydrogen sulfide and health. New insights. Proceedings of the IV CongresoIberoamericano de Peloides (IV CIBAP BOI '15) (2015), Caldes de Boi, Spain. 93-105. [Google Scholar]
3. Иванов В.В. Сульфидные воды СССР. - М.: 1-я типография Профиздата, 1977. -229 с.
4. Плотникова Г.Н. Сероводородные воды СССР. - М.: Недра, 1981. -132 с.
5. Yunjiao Fu, Wolfgang van Berk, Hans-Martin Schulz. Hydrogen sulfide formation, fate, and behavior in anhydrite-sealed carbonate gas reservoirs: A three-dimensional reactive mass transport modeling approach. AAPG Bulletin (2016). 100 (5) 843-865.
6. Жураев М.Р. Джураев Р.Э. Выявление перспективной площади распространения сульфидных вод в Палванташском нефтегазоносном месторождении // Вестник Пермского университета. Сер. геология. - 2014. - № 1(22). - С. 25-33.
7. Жураев М.Р. Джураев Р.Э. Распространение сероводородных вод по площади Северного Сохского нефтегазоносного месторождения // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. геология. - 2014. - № 2. - С. 133-140.
8. Жураев М.Р. ДжураевР.Э. Обоснование перспективных площадей сероводородных вод на выработанных нефтяных месторождениях (на примере структуры Чимион) // Разведка и охрана недр. - 2014. - №10. - С. 52-57.
9. Жураев М.Р. Уточнение геоструктурных и гидродинамических факторов при формировании сероводородных вод в Сурхандарьинской мегасинклинали // Разведка и охрана недр. - 2016. - № 4. - С. 37-43.
10. Umurzakov R.A., Zhuraev M.R., Yusupov R.Y.Stady of the conditions of formation and forecast of the perspective areas of hydrogen-sulfide water of Surkhandarya depression // Open Journal of Geology. - 2019. -Vol.09. -№04.
11. Zhuraev M.R. Refinement of lithological factors during formation of hydrogen-sulfide water in the Bukhara-Khiva basin // International Journal of Geology, Earth & Environmental Sciences - 2019. Vol/9 (1) January-April. -p. 37-44.
12. Германов А.И. Кислород подземных вод и его геологическое значение // Известия АН СССР. Сер. Геология. 1955. - Вып. 6. - С. 70-81.
УДК 551.24+550 Умурзаков Р.А., Ахмедов, Х.Р., Тураев Ш.А.
ПОМУК МАЙДОНИНИНГ МАХСУЛДОР ГОРИЗОНТЛАРИ ТУЗИЛИШИ ВА МЕЗОЗОЙ-КАЙНОЗОЙДАГИ РИВОЖЛАНИШ ХУСУСИЯТЛАРИ
Умурзаков Р.А. - г.-м.ф.д. (Тошкент давлат техника университети); Ахмедов Х.Р. - катта укитувчи (КарМИИ); Тураев Ш.А. - (Тошкент давлат техника университети).
На основе данных буровых скважин получены структурные карты продуктивных горизонтов площади Помук. Выполнен палеотектонический анализ изменения мощностей отложений в различные интервалы мезозоя-кайнозоя и описаны особенности развития структурных элеиентов. Установлено, что формирование ловушек в виде антиклинальных складок горизонта Т5 и Т7 произошло в палеоген -неоген четвертичное время. Это означает, что накопление залежей УВ произошло не раньше этого времени. Полученные данные позволяют уточнить время и условия формирования залежей.
Ключевые слова: келловей-оксфорд, сенон, терриген, сеноман, киммеридж - титон, неоком-апт, альб, неоген, палеотектоник, горизонт, сейсморазведка.
On the basis of borehole data, structural maps of productive horizons of the Pomuk area were obtained. A paleotectonic analysis of changes in sediment thicknesses at different intervals of the Mesozoic-Cenozoic was performed, and the features of structural element development were described. It was established that the formation of traps in the form of anticlinal folds of the horizon T5 and T7 occurred in the Paleogene - Neogene Quaternary. This means that the accumulation of
