Анализ комплекса гидрогеологических данных при изучении слабоизученных зон Западно-Сибирского мегабассейна

Важной чертой современного состояния изученности геологического строения и свойств осадочного чехла и кристаллического фундамента является ее существенно неоднородный характер. Значительные территории, преимущественно в прибортовой зоне бассейна, а также глубокие горизонты северной части Западной Сибири остаются слабоизученными. Этим определяется необходимость решения задач комплексного анализа всей имеющейся гидрогеологической информации, как по слабоизученным зонам, так и смежным с ними более изученными областями.

В рамках данной работы эта задача рассматривается на примере обобщения и интерпретации результатов гидрогеохимических опробований, геотермических и гидродинамических исследований, проведенных в пределах Карабашского НГР, а также сопредельных с ним территорий Шаимского, Красноленинского, Тобольского и Уватского нефтегазоносных районов. На севере рассматриваемая территория захватывает также часть Березовского и Ляминского районов, с востока частично в рассматриваемую область попадают Приобский, Прииртышский и Салымский нефтегазоносные районы.

Всего на изучаемой территории выполнен анализ химического состава более 1000 проб подземных вод глубоких горизонтов, около 260 анализов состава водорастворенного газа, немногим более 120 определений газонасыщенности подземных вод. Гидродинамические и геотермические исследования проведены более чем в 250 скважинах. Основной объем исследований приурочен к разведанным месторождениям, которые расположены в периферийных северных и северовосточных зонах рассматриваемых в данной работе территорий.

Для детализации геотермических условий выполнено построение карт современных температур по кровле основных горизонтов (фундамента, юрского, неокомского и сеноманского комплексов), а также карты нормального глубинного теплового потока. Значения пластовых температур по кровле апт-альб-сеноманских отложений варьируют от 20 до 45°C, неокомских – от 35 до 80°C, юрских – от 50 до 100°C, по кровле фундамента составляет от 25 до 110°C. В результате картирования глубинного теплового потока повышенные значения (более 70 мВт/м2) наблюдаются в северо-западной части территории и локальными участками на юго-востоке и юго-западе, уменьшение параметра отмечается на северо-восток и к центру рассматриваемой области до 55-60 мВт/м2. В северозападной области сконцентрирована большая часть месторождений УВ, нефтегазоносность которых преимущественно связана с юрскими отложениями, характеризующаяся повышенными значениями глубинного теплового потока.

По данным ионно-солевого состава подземных вод и содержащихся в них водорастворенных газов выполнены статистические расчеты содержания основных показателей, построена серия карт всех параметров по гидрогеологическим комплексам, а так же серия разрезов по общей минерализации, содержанию гидрокарбоната и йода, характеризующих область в субширотном и субмеридиональном направлении.

Выполненные построения свидетельствуют о том, что подземные воды апт-альб-сеноманского, неоком-ского и юрского комплексов близки по значениям минерализации, содержанию основных компонентов -натрия, хлора, кальция и магния, а так же микроком-понентному составу. Подземные воды юрских отложений характеризуются повышенными значениями гидрокарбоната и сульфата. Высокой концентрацией гидрокарбоната выделяются подземные воды юрских отложений, в среднем по комплексу она составляет 1061.81 мг/л, значительно ниже его содержание в апт-альб-сеноманских и неокомских отложениях (372.6 мг/л и 486.38 мг/л соответственно).

Основным компонентом растворенного газа подземных вод рассматриваемых отложений является метан. Средняя доля метана в водорастворенном газе монотонно уменьшается от 91,61% в сеноманских отложениях, до 90,69 в неокомских отложениях и до 79,09% в водах юрского комплекса. При этом возрастает средняя доля углекислоты от 1,38% в апт-альб-сеноманских отложениях, 2,27% в неокомских, до 6,91% в юрском комплексе. Повышенным содержанием гомологов метана выделяются воды юрского комплекса (более 5%). В апт-альб-сеноманском и юрском отложениях эти показатели близки (около 1%). Содержание тяжелых углеводородов имеет сходный характер, близкие средние значения по апт-альб-сеноманскому и неокомскому комплексам (около 0,8%), и существенное его превышение в водах юрских отложений (4,3%).

По классификации В.А. Сулина подземные воды апт-альб-сеноманских отложений преимущественно хлоридно-кальциевого типа, воды неокомских отложений большей частью хлоридно-кальциевого типа, но возрастает количество проб с гидрокарбонатно-натриевым типом (до 25% от всех анализов), а юрские подземные воды характеризуются преобладанием вод гидрокарбонатно-натриевого типа. По площади рассматриваемого района воды с хлоридно-кальциевым типом расположены повсеместно, воды с гидрокарбо-натно-натриевым типом отмечаются на севере и северо-востоке территории (в районах расположения месторождений углеводородов), а так же на юго-западе области в неокомских и юрских отложениях.

Анализ выполненных разрезов в целом характеризуются увеличением минерализации подземных вод, содержания гидрокарбоната и йода с глубиной. Мине- рализация вод изменяется от 10-12 г/л апт-альб-сеноманских отложениях до 12-13 г/л в юрских. Содержание йода изменяется от 10-12 мг/л в подземных водах апт-сеноманских отложений, до 12-14 мг/л в юрских отложениях, за исключением Даниловской и Зап-Мортымьинской площадей, где его содержание 14-16 мг/л и Мортым-Тетеревской, Зап-Умбинской и Умбинской площадей с содержанием йода более 16 г/л. Концентрация гидрокарбонат-иона в водах апт-альб-сеноманских отложений составляет менее 500 мг/л, в юрских - от 1000 мг/л до 1500 м/л, за исключением области на севере района, где его концентрация превышает 2500 мг/л (Филипповская и Кетлохская площади), скорее всего, это свидетельствует о поступлении компонента из нижележащих отложений.

Восточная часть рассматриваемой территории в районе Зимней, Иртышской, Качкарской и Южно-Кальчинской площадей характеризуется пониженными значениями минерализации (до 6 мг/л) и повышенными показателями гидрокарбоната (до 900-1200 мг/л) в подземных водах в области нижней части неокомских и верхней части юрских отложений. Поступление вод с пониженной минерализацией возможно в процессе элизионного отжатия вод из глин баженовской толщи. Что говорит о возможной миграции углеводородов в этой области, и перспективности юрских отложений на нефть и газ.

На основе проведенного анализа гидрогеологической информации имеющейся в пределах Карабашско-го НГР и прилегающих к нему территорий можно сделать выводы о том, что основной объем исследований приурочен к разведанным месторождениям, которые расположены в периферийных северных и северовосточных зонах рассматриваемых территорий. Это, с одной стороны, дает возможность достаточно детально изучить гидрогеологические условия в зонах с доказанной нефтегазоносностью, но, с другой, не позволяет надежно проследить закономерности изменения гид-рогеохимических, геотермических и гидродинамических параметров на большей части рассматриваемого района исследованиий, и тем самым, снижает достоверность оценки перспектив нефтегазоносности в сла-боизученных зонах по гидрогеологическим показателям.

Анализ карт пластовых температур по кровлям апт-альб-сеноманского, неокомского, юрского комплексов и кровли фундамента сложно увязать с вопросами нефтегазоносности, поскольку они во многом контролируются структурным планом этих горизонтов. В этом отношении карта глубинного теплового потока значительно более дифференцирована и не зависит от глубины залегания комплексов. Приуроченность основной массы месторождений к повышенным значениям теплового потока может служить косвенным критерием нефтегазоносности. Поэтому возможно предположить, что зона повышенных значений на юго-западе территории (в области отсутствуют открытые месторождения) может являться перспективной для добычи углеводородов. Так же эта область выделяется по гидрохимическим показателям минерализации, со- держанию йода и коэффициенту метаморфизма подземных вод неокомских и юрских отложений.

В пределах всех комплексов отмечается зависимость областей распространения месторождений нефти и газа и содержания отдельных компонентов химического состава подземных вод. Подземные воды районов распространения месторождений нефти и газа характеризуются пониженными значениями минерализации, повышенными значениями коэффициента метаморфизма и невысокой концентрацией йода.

По выполненным разрезам на рассматриваемой территории так же подтверждается приуроченность месторождений углеводородов к зонам с пониженной минерализацией и невысоким содержанием йода в подземных водах.

Восточная (юго-восточная) часть рассматриваемой территории характеризуется пониженными значениями минерализации подземных вод и повышенным содержанием в них гидрокарбоната в области нижней части неокомских и верхней части юрских отложений. Поступление таких вод возможно в процессе элизион-ного отжатия вод из глин баженовской толщи, что говорит о возможной миграции углеводородов в этой области, и перспективности юрских отложений на нефть и газ.

Отмечаются локальные участи вертикальной миграции подземных вод. Об этом свидетельствуют повышенные концентрации гидрокарбоната (более 2500 мг/л) в подземных водах юрских отложений в северной части района, поступление этого компонента возможно из нижележащих отложений.

В целом анализ комплекса гидрогеохимических, геотермических и гидродинамических данных свидетельствует о том, что по гидрогеологическим условиям нет выраженной дифференциации отложений изучаемого района. Вместе с тем выявленные закономерности по отдельным показателям с учетом расположения открытых месторождений углеводородов свидетельствуют о том, что по гидрогеологическим критериям повышенными в отношении перспектив нефтеносности являются сопредельные с границами Карабашского НГР югозападные и восточные периферийные участки.

ФИЗИКА. МАТЕМАТИКА

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА НА ПОВЕРХНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН

В.М. Орловский, Ю.В. Савиных

Институт сильноточной электроники СО РАН, Россия

НИ Томский ПТУ, г. Томск, Россия

Институт химии нефти СО РАН, Россия

Полимерные мембраны для нанофильтрации жидкостей и газов производятся в основном на основе по- лиэфирсульфоновых полимеров (ПЭС) [5]. Недостатком применения ПЭС является их высокая гидрофобность, что увеличивает гидродинамическое сопротивление при фильтрации воды и загрязнение поверхностей при фильтрации газов. Для оптимизации производительности нанофильтрационных мембран на основе ПЭС необходима модификация их поверхности - введение в приповерхностный слой полярных групп для придания им гидрофильных свойств. Ионизирующее излучение уже давно признано в качестве эффективного метода для синтеза и модификации различных материалов, в том числе полимеров [3]. Так, облучение полиметилметакрилата привело к увеличению коэффициента переноса и снизило обрастание мембран при фильтрации воды [2]. Поверхности полимерных материалов, модифицированных воздействием электронного пучка, увеличивают смачиваемость поверхности и её адгезию [4]. Такие модифицированные полимеры находят применение в медицине, так как становятся биосовместимыми с тканями организма [1].

Облучение полимеров электронным пучком проводились с использованием радиационно-химического реактора, созданным на основе малогабаритного генератора наносекундных импульсов напряжения амплитудой 200 кВ, длительностью 2 нс и частотой повторения 4 Гц. Образцы полимеров были подвергнуты облучению электронным пучком с энергией 90 кэВ в воздушной среде в течение 5 минут.

В качестве объектов исследования были выбраны промышленные образцы полимеров полиэфирсульфоновых полимеров, различающихся видом наполнителя и структурой. Для сравнения были отобраны полимеры других классов.

Воздействию электронного пучка повергались следующие образцы: полиарилэфирсульфоновые образцы марки S1, S2, S3, E2, E4; полиметилметакрилат марки М7; эпоксидная смола марки 381.

В ИК-спектре облученных образцов наиболее интенсивные полосы поглощения полярных групп (1654, 1738, 3355 см-1) проявляются в полимерах Е4, S1. Более слабые полосы в полимерах S2 и S3. Полностью отсутствуют полосы поглощения полярных групп в полимерах Е2, М7. 381. Наличие полярных групп напрямую связано со смачиваемостью полимеров. Так, смачиваемость полимеров, содержащих максимальное количество полярных групп (Е4, S1) составляет 7,8 и 8,3% масс., соответственно. Полимеры с меньшим содержанием полярных групп (S2, S2) сорбируют воду в пределах 4-5% масс. Полимеры под воздействием электронного пучка, не претерпевшие модификацию поверхности (Е2, М7. 381) и не имеющие полярных групп сорбируют воду в пределах 0,8-1,2% масс, как и все исходные полимеры.

Полученные результаты показывают, что облучение полимерных материалов импульсным электронным пучком средних энергий в воздушной среде приводит к модификации поверхности полимера. В зависимости от структуры полимера количество образующихся полярных групп может быть высоким, средним и отсутствием таких групп. Смачиваемость поверхности полимера пропорциональна количеству полярных групп на его поверхности.