Оценка геокриологических условий Ямала в целях перспектив развития нефтегазовой отрасли

Платообразный рельеф Приуральской части территории, характеризующийся высокими отметками и общим наклоном к юго-востоку, востоку и северо-востоку, также структурно обусловлен. Этот район приурочен к Северо-Уральской крупной структурной ступени и характеризуется суммарной амплитудой новейших движений от 100 до 200 м. Можно сказать, что именно такой характер новейших движений обусловил морфоструктуру этого района, а ледниковая деятельность придала ему лишь своеобразные морфоструктурные особенности.

2.4          Полезные ископаемые

Изучаемая территория богата, прежде всего, углеводородами. Ямальская нефтегазовая область занимает площадь 107 тыс. км2. Здесь открыто 28 газовых, газоконденсатных, нефтегазоконденсатных месторождений, часть из которых являются прибрежно-акваториальными (Харасавейское, Каменномысское-море и др.). В целом область преимущественно газоносная, концентрирующая 21% ресурсов газа Западной Сибири.

Рис. 5 Схема расположения месторождений углеводородов на территории полуострова Ямал.

На рис.5 схематично представлено распределение месторождений углеводородов на территории полуострова. В пределах Ямальской НГО продуктивны нижне-среднеюрский, неокомский и апт-сеноманский НГК, кроме того, на Новопортовском месторождении обнаружена залежь газоконденсата в палеозое (O2-D1).

Территория Среднего и Северного Ямала благодаря своей специфической тектонической позиции выгодно отличается от других областей главной газоносной зоны Западной Сибири более благоприятным формационным составом юрских отложений, в котором сравнительно четко проявляются трансгрессивные и регрессивные ритмы. После того как значительная часть запасов, содержащихся в отложениях сеномана и апта, на этой территории была выявлена, юрские отложения наряду с нижненеокомскими стали основным объектом нефтегазопоисковых работ.

На полуострове Ямал также выявлена угленосность континентальной толщи апт-альб-сеноманского и верхне-альб-сеноманского возраста (покурская серия). Число угольных пластов в большинстве пластов достигает 10-30, а их суммарная  мощность – десятков метров (на Бованенковской площади). Угли отвечают I стадии катагенеза (позднебуроугольная – начало длиннопламенной). В толще комплекса также содержится огромная масса рассеянного угольного вещества в виде прослоек, линз и мельчайщего  угольного детрита в различных литологических разностях пород.

Также потенциально интересны толщи торфа кайнозойского возраста, повсеместно распространенные на территории.

Глава 3. Гидрогеологические условия

Рассматриваемая территория в гидрогеологическом отношении расположена в северной части Западно-Сибирского сложного бассейна пластовых безнапорных и напорных вод. В его разрезе выделяются два гидрогеодинамических этажа, разделенные мощной (до 700 м) водоупорной глинистой толщей верхнемеловых – палеоценовых отложений. Кайнозойский водоносный этаж (400-500 м) сложен породами морского и континентального палеогена, неогена и квартера. Его гидрогеологические особенности связаны с практически сплошным по площади распространением многолетнемерзлых пород (ММП) мощностью до 300м. Наличие мощной сложно построенной толщи ММП исключило из водообмена большую часть подземных вод и в значительной мере определило условия их формирования и существования. По этой причине скопления подземных вод могут залегать над мерзлой толщей, под ней и, возможно, внутри нее. В связи с этим в составе рассматриваемого водоносного этажа нами выделяются две гидродинамические зоны: верхняя - безнапорно-субнапорных пресных вод верхненеоплейстоцен-голоценовых отложений и нижняя – напорных соленых вод нижнепалеоценовых образований, разделенных водоупорной толщей ММП палеоцен-четвертичного возраста.

Подземные воды нижнего гидрогеологического этажа находятся в обстановке затрудненного и весьма затрудненного водообмена. Воды солоноватые и соленые, по химическому составу хлоридные натриевые, часто с повышенным содержанием йода и брома. Газонасыщенность их высокая, а из растворенных газов доминирует метан. Воды термальные. Практически все они оцениваются как минеральные.

Водоносный кайнозойский этаж - КZ

В пределах района он представлен лишь одним водоносным палеоцен-четвертичным комплексом, в составе которого с различной степенью достоверности возможно выделение подразделений более низкого иерархического уровня.

Сезонно-водоносный верхненеоплейстоцен-голоценовый озерно-болотный, аллювиальный, делювиальный, морской, аллювиально-морской горизонт (lb, a, d, m, am QIII-H) на исследуемой территории распространен повсеместно. Основной критерий его выделения – климатический: подземные воды в жидкой фазе содержатся в проницаемых породах только в теплый период года (1,5-2 месяца). Водовмещающими отложениями являются пески, супеси, суглинки, алевриты и торф. Мощность горизонта полностью зависит от глубины сезонного протаивания, которая изменяется от 0,2 до 1,0м, иногда достигая 1,5м (в песках). Горизонт надмерзлотный, в подошве его залегают многолетнемерзлые породы палеоцен- четвертичного возраста.

Воды горизонта безнапорные, но при зимнем промерзании происходит увеличение объема грунтов и образуются местные напоры, приводящие к формированию однолетних бугров пучения. Уровни подземных вод близки к дневной поверхности. Химический состав вод в основном определяется составом атмосферных осадков и близок к химическому составу поверхностных вод: преимущественно гидрокарбонатные натриевые или кальциево-натриевые с минерализацией до 1 г/дм3. Воды от мягких до умеренно жестких (общая жесткость не превышает 5 моль/дм3), среда от слабокислой до нейтральной (рН от 5 до 7). Подземные воды буроватого цвета, содержат значительное количество органических веществ и железа, часто с болотным запахом.

Питание горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и снеготалых вод, значительное количество которых, а так же протаивание льдистых пород деятельного слоя, являются основными факторами практически постоянного существования надмерзлотных вод горизонта в летний период. Разгрузка подземных вод происходит во все понижения рельефа, обусловленных густой сетью рек, впадающих в Обскую губу.

Относительно водоносный криогенно-таликовый верхненеоплейстоцен-голоценовый аллювиальный, аллювиально-морской и морской горизонт – (a, am, mQIII-H) распространен в пределах низкой и высокой пойм, первой надпойменной террасы, первых аллювиально-морских и морских террас побережий Обского эстуария. Отепляющее действие водного потока рек и озер способствует понижению кровли ММП под руслами рек и под озерами, образуя подрусловые и подозерные несквозные талики. Мощность этих таликов не превышает первых метров, составляя в среднем 5-7м. Под отдельными глубокими озерами мощность талых пород достигает нескольких десятков метров. Так, по данным геофизических исследований вблизи поселков Мыс Каменный и Новый Порт под озерами глубиной 10-15м встречены несквозные талики мощностью 20-40 м. Кроме того, эти же исследования свидетельствуют о закономерном увеличении мощности несквозных таликов от верховьев рек к их устьям. Водовмещающие отложения представлены супесями, песками с гравием, суглинками.

Фильтрационные свойства и водообильность коллекторов, минерализация и химический состав подземных вод горизонта на территории не изучались. Питание горизонта осуществляется за счет фильтрации речных и озерных вод, а также инфильтрации атмосферных осадков, разгрузка – в речную сеть и озера.

Наиболее значительная по мощности часть кайнозойского разреза приходится на относительно водоупорный криогенный палеоцен-четвертичный горизонт, возрастной диапазон которого в пределах некоторых высокоамплитудных положительных структур на западе района исследований ограничивается плиоценом-квартером (N2-Q). На территории объекта выделенные гидрогеологические подразделения пользуются практически сплошным распространением. Глубина залегания кровли горизонта изменяется от 0,2 до 5-7м (в районах развития несквозных таликов под руслами рек и акваториями озер), иногда понижаясь до 45-47м. Мощность горизонта варьирует от 5-10 до 300 м: минимальные ее значения отмечены в пределах прибрежных зон Обской губы, максимальные – в центральной части исследуемой территории. Прерывистость толщи  многолетнемерзлых пород обусловлена наличием сквозных таликов под руслами рек Пур, Хадутте, Мессояха, Нурмаяха, где реки становятся многоводными, широкими и глубокими. Крупные по площади сквозные талики отмечаются под акваториями Обской губы, в их глубоководной части. Не исключено, что под оз. Яван-То (р-н пос. Мыс Каменный) существует сквозной талик (мощность талых пород вскрытых скважиной под озером достигает 54 м).

Водоносный плиоценовый горизонт N2 распространен только в узких погребенных долинах, прорезающих новопортовскую толщу, и заключен между относительно водоупорным плиоцен-четвертичным и туронско-датским водоупорными горизонтами. На исследуемой территории он вскрыт скважиной у пос. Мыс Каменный (лист R-43-XXXII) в интервале глубин 259-372,5м, где представлен обводненными песками разнозернистыми с опоковыми гравием и галькой, переслаивающимися с песками мелко-среднезернистыми, супесями и суглинками, алевритами. Водообильность отложений высокая: дебит скважины 7,9 дм3/с при понижении уровня на 29,4м. Пьезометрический уровень установился на глубине 6 м.

По химическому составу воды хлоридные магниево-натриевые с минерализацией 15,8г/дм3. Содержание основных химических компонентов (в мг/дм3): хлориды - 9929, гидрокарбонаты - 207, натрий - 4090, магний - 724, кальций – 786, аммоний – 27, йод - 2,6, бром 37,8. Окисляемость вод - 54 мг/дм3О2. Воды очень жесткие (99,3 ммоль/дм3), слабощелочные (рН 7,4). Запах воды 1 балл, цветность 30о, мутность 178 мг/дм3.

Относительно водоносный нижнепалеоценовый горизонт распространен практически на всей площади, за исключением центральной части Новопортовского поднятия и узкой полосы в районе Каменномысской разведочной площади. Залегает он под относительно водоупорным палеоцен-четвертичным горизонтом, а подстилается водоупорным туронско-датским горизонтом. Максимальная вскрытая его мощность его 222м. Геологический разрез горизонта в нижней части представлен алевритами (до алевролитов) и глинами, в верхней – песками (до 40м), частым переслаиванием алевритов, песков мелкозернистых, суглинков и глин.

На рассматриваемой территории данный горизонт не изучался; можно предположить, что подземные воды хлоридные магниево-натриевые с минерализацией до 20 г/дм3.

Водоносный палеозойско-кайнозойский этаж - PZ-KZ

Изученность нижнего гидрогеодинамического этажа неравномерна как по площади, так и в разрезе, поэтому описание выделенных в нем гидрогеологических стратонов в значительной степени схематично и приведено по результатам испытания скважин поисково-разведочного бурения на нефть. С учетом имеющихся данных в составе этажа достаточно уверенно картируются три водоносных комплекса, краткая характеристика которых приведена ниже.

Водоносный нижнемеловой-нижнепалеоценовый комплекс включает отложения от берриасского (нижний мел) до датского яруса палеоцена включительно и является сложнопостроенным. По общности гидрогеодинамического режима, наличию в разрезе водоупорных и относительно водоупорных пород, определяющих взаимосвязь подземных вод и общности их химического состава в разрезе комплекса выделены таксономические единицы нижнего иерархического уровня – горизонты.

Водоупорный туронско-датский горизонт связан с отложениями кузнецовской, березовской, ганькинской свит и имеет повсеместное в районе распространение. В его строении принимают участие глины и опоки. Кровля горизонта фиксируется на глубинах 300-500м (абсолютные отметки минус 350-550м). Мощность горизонта изменяется от 440 до 680м, увеличиваясь в восточном направлении.

Водоносный апт-сеноманский горизонт (K1a-K2s) выделен в объеме танопчинской (верхняя часть), яронгской и марресалинской (западная часть территории) свит. Водовмещающими в западной части района являются аргиллитоподобные глины с частыми прослойками песчаников, алевролитов и уплотненных песков, а в восточной – песчаники, в сложном сочетании чередующиеся с глинами и алевролитами. Кровля горизонта прослеживается на абсолютных отметках минус 500 (Новопортовская площадь) – 1250 м, погружаясь в восточном и северо-восточном направлениях. Общая мощность рассматриваемого подразделения изменяется от 920 до 1160м, увеличиваясь в восточном направлении.

Воды горизонта напорные, пьезометрические уровни не превышают отметок 1-5м (Новопортовская, Каменномысская площади). Коллекторские свойства водовмещающих пород достаточно высоки: открытая пористость составляет 15-20%, что обеспечивает быстрое восстановление пьезометрических уровней в скважинах. Водообильность отложений изменяется в широких пределах: дебиты скважин варьируют от сотых долей (Новопортовская площадь) до 16,7 дм3/с при понижениях уровня соответственно на 54 и 499м. Преобладающие значения дебитов 2-5 дм3/с.

По химическому составу воды горизонта хлоридные натриевые с минерализацией от 4,6 до 23,8 г/дм3 при фоновых значениях 15-20 г/дм3. Воды практически бессульфатные. Содержание гидрокарбонатных ионов не превышает 500, ионов кальция - 350, калия - 40 мг/дм3. Концентрации в водах йода составляют 5,8-29,9, брома 11,7-52,4 и бора 2-10 мг/дм3. Для вод горизонта характерна высокая газонасыщенность - от 1000 до2300 см/дм3. Преобладающим компонентом растворенных газов является метан (94-99%), при содержании азота 1%, гелия и аргона - до сотых долей процента. Температура пластовых вод изменяется в пределах 24-39оС. Воды горизонта перспективны для промышленного извлечения йода и брома.

Относительно водоносный берриас-аптский горизонт К1b-a характеризует два типа вскрытого разреза: полуйско-ямальский, представленный танопчинской и ахской свитами, и уренгойский - тангаловская и сортымская свиты. Глубина залегания кровли горизонта колеблется от 1750 до 2200м, а в абсолютных отметках - от минус 1700 до 2250м. Горизонт представляет собой обводненную толщу, сложенную неравномерным и частым чередованием глин аргиллитоподобных, песчаников и алевролитов; при этом характерно уменьшение количества прослоев глинистых пород вверх по разрезу. Общая мощность горизонта достигает 800м.

Подземные воды горизонта напорные: пьезометрическая поверхность фиксируется на глубинах от 0 до 20м; иногда наблюдается самоизлив из скважин. Коллекторские свойства водоносных пород различные: в нижней части горизонта открытая пористость составляет 12-16%, а в верхней – 16-18%. Водообильность охарактеризована дебитами скважин 0,2-2,4 дм3/с при понижениях уровня до 400-700м.

По химическому составу воды горизонта хлоридные натриевые, гидрокарбонатные натриевые, бессульфатные с минерализацией от 5 до 7,9 г/дм3. Содержание гидрокарбонатных ионов достигает 3000, ионов кальция 92 мг/дм3. Концентрация йода составляет 6,1-12,2 мг/дм3, брома 9,2-15,8 мг/дм3, бора 2,6-4,4 мг/дм3. Воды щелочные и слабощелочные (рН - от 8,1 до 8,6). Состав растворенных газов метановый (84-92%) при содержании этана около 5%, пропана - 1%, азота - от 0,6 до 7%, гелия и аргона - не более сотых долей процента. Газонасыщенность вод изменяется в пределах 1200-3500 см3/дм3. Воды термальные: диапазон изменения пластовых температур 50-70оС.

Водоносный юрский-нижнемеловой комплекс (J-К1) на рассматриваемой площади развит повсеместно и объединяет отложения от зимней свиты нижней юры до баженовской и даниловской свит средней юры - нижнего мела (геттангский-берриасский ярусы). Глубина залегания его кровли в западной части территории близка к 2000м (Новопортовская площадь.

Водопроницаемость отложений характеризуется открытой пористостью, редко превышающей 9-12%. Притоки воды невелики: дебиты скважин до 0,7 дм3/с при понижениях уровня от 500 до 1000 и более метров. Пьезометрические уровни устанавливаются ниже поверхности земли.

По химическому составу воды хлоридные, гидрокарбонатно-хлоридные натриевые, с минерализацией от 10 до 13,7 г/дм3 (Новопортовская площадь). Содержание йода 3,4-9,6, брома 15,4-27,2, бора 5,4-7,5 г/дм3. В составе растворенных газов доминирует метан (до 93%), при содержании азота до 2%, пропана до 3%, гелия и аргона - 0,01-0,019%. Газонасыщенность вод изменяется в пределах 1500-4600 см3/дм3. Температура в пласте обычно выше 120оС.

Общие гидрогеохимические условия мезозойского водоносного этажа позволяют сделать вывод о том, что для рассматриваемой территории присущ инверсионный тип гидрогеохимической зональности: уменьшение минерализации и основных макро- и микрокомпонентов вниз по разрезу. Так, максимальные значения минерализации (20-23 г/дм3) в водоносном апт-сеноманском горизонте относительно водоносного берриас-аптского горизонта снижаются до 5-7 г/дм3. Наблюдается также переменная, более сложная вертикальная зональность (прямая, инверсионная, прямая): минерализация снова возрастает в юрском водоносном комплексе. Изменяется также гидрогеохимическая зональность и в пределах выделенного относительно водоносного берриас-аптского горизонта. Такая сложная гидрогеохимическая зональность находит объяснение лишь в специфических условиях формирования подземных вод.

Водоносный палеозойский комплекс – PZ

В качестве самостоятельных подразделений в его составе выделены водоносная зона и водоупорный горизонт, краткая характеристика которых приведена ниже.

Водоносная палеозойская зона связана с карбонатными и терригенными образованиями верхней части разреза доюрского фундамента, а на отдельных участках возможно и с изверженными и метаморфическими породами. По характеру накопления воды данного типа трещиноватые, порово-трещиноватые. Судя по геолого-геофизическим данным, предполагаемая глубина залегания водоносной зоны колеблется в весьма широком диапазоне – от 2490-2500м на Новопортовской площади до 5300м - в восточной и центральной частях территории.

По химическому составу воды хлоридные натриевые, с минерализацией 11,2 г/дм3. Содержание основных компонентов (в мг/дм3): хлориды – 6300, гидрокарбонаты – 561, натрий – 4210, калий – 38, кальций – 94, магний – 19, йод – 7,9, бром – 28, бор – 4. Сведения о водообильности пород не получены.

Надежным водоупором для вод этой зоны служат полифациальные образования палеозоя, включая и породы широко развитых в районе интрузивов.

Глава 4. Экономические предпосылки для оценки инженерно-геологических и геокриологических условий на

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12