Влияние палеогидрогеологических условий на формирование нефтегазоносных месторождений Пермского Прикамья

Изучение гидрогеологических условий осадкообразования необходимо при рассмотрении обстановки, особенностей нефтегазо-накопления. Большое значение исследованию палеогидрогеологических условий, их роли в формировании химического состава подземных вод, в преобразовании органических веществ и миграции углеводородов придавали В.И. Вернадский [1], А.М. Овчинников [5], А.А. Карцев [3], В.А. Кротова[4] и др.

А.Н. Семихатовым в 1947 г. был введен термин «гидрогеологический цикл», продолжительность его соответствовала длительности континентального перерыва в осадконакоплении. Впоследствии А.А. Карцев [3] предложил гидрогеологическим циклом считать отрезок гидрогеологической истории района, начинающийся с трансгрессии, осадконакопления и образования седиментоген-ных вод, включающий этап последующей регрессии, денудации, инфильтрации и заканчивающийся новой трансгрессией. Гидрогеологический цикл включает элизионный и инфильтрационный этапы.

На элизионном этапе формируются седи-ментогенные воды и происходит пластовое давление, газонасыщенность вод, их агрессивность по отношению к водовмещающим породам. На инфильтрационном этапе подъем территории сопровождается уменьшением пластового давления и, соответственно, дегазацией подземных вод, перераспределением органических веществ и накоплением их в структурных поднятиях. Таким образом, на элизионном этапе гидрогеологической истории зоны прогибания и накопления осадков могут рассматриваться как зоны нефтегазо-образования. Области поднятий при благоприятных условиях являются зонами нефте-газонакопления, где происходит формирование нефтегазовых залежей [2, 6].

Процесс геологического развития Пермского Прикамья характеризуется неоднократной сменой условий осадконакопления. Чередование морских и континентальных обстановок обусловило цикличность гидрогеологических процессов. Установлено, что на гидрогеологические условия оказывают влияние даже кратковременные (не более 1 млн. лет) перерывы в осадконакоплении, во время которых происходит полное выщелачивание солей морского комплекса на глубину до 100 м [7]. В этом же интервале зафиксировано интенсивное окисление и биохимическое разложение органического вещества.

По анализу палеогеографических, палео-тектонических и литолого-фациальных условий в пределах исследованной территории установлено девять гидрогеологических циклов. Первый гидрогеологический цикл начался в раннебавлинское время, когда со стороны Уральской геосинклинали произошла трансгрессия моря, в бассейне которого накапливались доломиты и, частично, терригенные отложения. Исходя из особенностей карбонатных отложений можно предположить, что

море имело повышенную соленость – до 70 г/дм3 [7]. Морские осадки отлагались в слабоокислительной и преимущественно восстановительной обстановках, на что указывает присутствие сингенетичного пирита.

К окончанию раннебавлинского времени происходит подъем суши. Морской бассейн сохранился только на северо-востоке и юго-востоке территории. Максимальная мощность бавлинских отложений достигает 390 м. Инфильтрационный этап был непродолжительным и закончился в начале позднебав-линского времени.

Второй гидрогеологический цикл начался в позднебавлинское время с трансгрессии моря, охватившей всю территорию Прикамья. В морском бассейне отлагались в основном терригенные (аргиллиты, алевролиты, песчаники) и, реже, карбонатные породы. В породах на всей территории отмечен сингенетичный пирит, что указывает на восстановительные условия и наличие сульфатреду-цирующих бактерий. В конце позднебавлин-ского времени на отдельных участках установился континентальный режим. В раннедевонское время преобладали континентальные условия. Мощность верхнебавлинских отложений на большей части территории Прикамья изменяется от 33 м на юге до 900 м в северной части. Разгрузка подземных вод происходила в районе Уральской геосинклинали, где существовало море.

Третий гидрогеологический цикл пришелся на эйфельское время. Море охватило почти всю центральную часть Прикамья. Элизи-онный этап продолжался до начала эйфель-ского века, когда произошла регрессия моря. Вся территория оказалась в континентальных условиях, существовавших до второй половины живетского века. Море сохранилось только в пределах западного склона Урала. Песчано-глинистые и карбонатные отложения в условиях инфильтрационного этапа были отмыты на значительную глубину от солей морского комплекса. Климатические условия на территории Пермского Прикамья в девонский период были близки к климату современных экваториальных районов [7].

Четвертый гидрогеологический цикл начался с трангрессии моря в живетское время. Накапливались в основном терригенные прибрежно-морские и морские осадки. На территории Прикамья суша сохранялась только на севере и юго-востоке. Элизионный этап был непродолжительным и сменился кратким – инфильтрационным. В период континентального перерыва часть органического вещества из водоносных пород зоны активного водообмена была вымыта. Подземные воды, кроме того, значительно обогащались органическим веществом за счет поверхностных вод. Предположительно, с учетом климатических условий девонского периода содержание органического вещества в подземных водах было близко к концентрациям его в подземных водах современных тропических областей.

Пятый гидрогеологический цикл происходил в конце живетского века. Кратковременная трансгрессия моря сменилась континентальными условиями. В зоне интенсивного водообмена формировались воды по химическому составу близкие к водам современных тропических районов. Процессам выщелачивания подверглись карбонатные породы живетского и эйфельского ярусов, что подтверждается наличием в них карстовых полостей и однообразием химического состава пластовых вод.

Шестой гидрогеологический цикл начался с трансгрессии моря во франском веке. Эли-зионный этап был длительным и завершился регрессией моря в начале визейского века. Морские условия были характерны для всей территории Прикамья. Накапливались карбонатные осадки значительной мощности (до 500 м) с прослоями ангидритов, что свидетельствует об изменении условий осадконакопления в результате колебательных тектонических движений. Кроме того, отрицательные тектонические движения способствовали резкому изменению гидродинамических условий. Создавались благоприятные условия для перераспределения органического вещества в ситуации гидрогеологической закрытости недр.

Регрессия моря происходила в визейский век и происходила преимущественно в юговосточном направлении. Так, в малиновское время морские условия сохранились южнее линии г. Лысьва – г. Воткинск, а в бобриков-ское – за пределами края. Сток подземных вод в этот период был направлен как в сторону Уральской геосинклинали, так и в южном направлении. Морской солевой комплекс девонских и турнейских карбонатных отложений был отмыт на глубину до 300 м. Интенсивно развивались карстовые процессы, о чем свидетельствуют в этих отложениях ка- тастрофическое поглощение бурового раствора и провалы инструмента. Палеогидро-геологические условия этого времени были благоприятными для формирования высокоемких коллекторов в рифогенных массивах в прибортовой зоне Камско-Кинельской системы прогибов.

Седьмой гидрогеологический цикл начался в раннетульское время. Седиментационный этап характеризовался морской обстановкой в окско-серпуховское время. Накапливались органогенные известняки, что свидетельствует о нормальной солености воды (до 35 г/дм³).

Мощность карбонатных отложений увеличивается в южном направлении и изменяется от 150 до 400 м. В кратковременный континентальный перерыв в конце серпуховского века отложения были отмыты от солей морского комплекса на глубину 100 – 150 м. Ниже этого уровня в отложениях, вероятно, сохранились метаморфизованные воды окско-серпуховского моря. Эти предположения подтверждаются результатами определения возраста подземных вод и однотипностью солевого состава пластовых вод.

Восьмой гидрогеологический цикл отнесен к башкирскому веку. Трансгрессия моря происходила в северном направлении. Мощность башкирских карбонатных отложений достигает 70-80 м. В период регрессии моря эти отложения были полностью отмыты от морского солевого комплекса. В инфильтрационный этап в карбонатных отложениях башкирского яруса происходили интенсивные карстовые процессы, в результате которых сформировались высокоёмкие коллекторы.

Девятый гидрогеологический цикл начался в московский век и продолжается в настоящее время. На территории края было мелководное море, в котором накапливались терригенные и карбонатные осадки. Присутствие доломитов указывает на повышенную соленость морской воды. В позднекаменноугольный период происходило дальнейшее опускание территории. В начале пермского периода на гидродинамические и гидрогео-химические условия существенное влияние оказали тектонические процессы, связанные с формированием горных массивов Урала. Метаморфизованные рассолы под влиянием гео-статического давления отжимались в область пониженных пластовых давлений. Подземные воды в условиях высокой тектонической активности территории были насыщены газами, способствовавшими интенсивному выносу из пород и растворению микронефти. Основными путями миграции флюида на платформу были, по-видимому, закарстован-ные высокоемкие девонские и каменноугольные карбонатные отложения, а также терригенные породы яснополянского надгоризонта. При оценке условий формирования нефтегазовых залежей необходимо учитывать и роль тектонических разломов на различных этапах гидрогеологической истории. Разломы способствовали перетокам и разгрузке подземных вод. Вместе с водой происходил перенос углеводородов, которые при благоприятных условиях образовывали скопления в ловушках, находящихся на пути движения подземных вод. По характеру изменения свойств нефтей и гидрогеохимии вод можно предварительно наметить пути их миграции.

Кунгурский век характеризовался развитием лагунных фаций с формированием сульфатных и галогенных отложений. Лагунные условия сохранились и в поздепермское время. Элизионный этап закончился в конце пермского периода. Инфильтрационный этап начался в мезозойскую эру и продолжается в настоящее время.

Из приведенных палеогидрогеологиче-ских данных следует, что на территории Пермского Прикамья была многократная смена седиментационных и инфильтрационных этапов, причем с преобладанием во времени элизионных этапов, что является положительным фактором для нефтегазообразо-вания. В настоящее время гидрогеологические условия зоны застойного режима территории Пермского Прикамья благоприятны для сохранения нефтегазовых месторождений.