Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Наблюдается изменение состава газов как по площади (пластовая зональность), так и по глубине стратиграфического разреза. Здесь с ростом минерализации и изменением солевого состава вод от Cl-Na к Cl-INa-Ca увеличиваются общая газонасыщенность вод (до 2191 см3/л), упругость газа (до 20,2 МПа), содержание метана (до 94%) и гелия (до 2,64%). При этом уменьшается содержание азота, углекислоты и аргона. Исключение составляет сероводород, максимальное содержание которого (2 г/л) найдено в усольской соленосной свите.
Зональность газового состава подземных вод отражает как зональность процессов нефтегазообразования, так и особенности термодинамических условий, геологического и гидрогео
286
Таблица 9.3. Состав растворенных газов в рассолах ушаковской свиты Иркутского нефтегазоносного бассейна, %
Компоненты Присаянье Прибайкалье Компоненты Присаянье Прибайкалье
? CH4
ТУ N2
CO2+H2S . 23 0.7 65,2 10,2 92 4,4 2,1 0,2 Не ' Ar
H2 ' Газонасы-?ценность 0,52 0,37
- 4fc? 0,38 0,9
?809 ? Примечание. В Присаянье —глубина 2349—2368 м; M 381 г/л; в Прибайкалье — глубина 2775—2810 м; M 308 г/л. Газонасыщенность приведена в кубических сантиметрах на литр.
логического развития бассейнов. Например, отсутствие метана в водах окраинных частей Западно-Сибирского бассейна обусловлено тем, что здесь находятся внешние области питания и инфильтрации атмосферных осадков, что приводило и приводит в настоящее время к биохимическим процессам окисления углеводородов и к вытеснению углеводородсодержащих седиментационных вод к центру и на север бассейна. Закрытость недр возрастает и с увеличением стратиграфической глубины, в результате чего от верхних гидрогеологических комплексов к нижним происходит сужение зоны азотных газов и расширение зоны метановых газов.
Зональность газового состава в зависимости от условий геологического развития нефтегазоносного бассейна может быть нарушена или усложнена (образование зоны азотных вод с азотом биогенного происхождения или зоны углекислых вод с углекислотой метаморфического происхождения и др.).
Газовая зональность наблюдается и в районах распространения залежей угля (на угольных месторождениях). Она подробно описана в работах А. И. Кравцова и заключается в закономерной смене (сверху вниз) зон азотно-углекислых и угле-кисло-азотных вод на метановую. При этом наблюдается изменение общего химического состава подземных вод угольных месторождений от HCO3-Ca-Mg до HCO3-Na, Cl-HCO3-Na и Cl-Na (табл. 9.4).
Большой интерес представляют результаты бурения и исследования Кольской сверхглубокой скважины, в которой впервые обнаружено присутствие в глубинных зонах континентальной коры минерализованных подземных трещинных вод и выявлена вертикальная гидрогеохимическая зональность: хло-ридно-кальциевые воды с глубиной сменяются гидрокарбонат-но-натриевыми, в составе газов возрастает роль водорода и гелия и снижается содержание углеводородных газов.
Причины и процессы формирования газового состава подземных вод и их газовой зональности разнообразны. Это различ-
236
Таблица 9.4. Газовая зональность угольных месторождений (по А. И. Кравцову)
Содержание, % Газовые зоны • (сверху вниз) N3 CH4+ТУ COj Химический состав вод
• Азотно-углекислая 0—50 0 50—100 HCO3-Ca-Mg Углекисло-азотная 50—100 ' 1 0—50 HCO2-Ca и HCO3-SO4-Ca-Na Метаново-азотная 50—90 1—50 0—20 SO4-HCO3-Na и HCO3-Ca-Na Азотно-метановая 0—50 50—70 С—20 HCO3-Na-Ca, HCO3-Na Метановая 0—20 70—80 0-5 HCO3-Na, Cl-HCO3-Na, Cl-Na ные химические реакции (особенно с участием органических веществ), биохимические процессы, радиоактивный распад, поступление газов из воздуха, земной коры и мантии. В связи со значительной подвижностью газов (коэффициенты диффузии в газовых смесях имеют порядок 10"1—IQ-2 см2/с) и их способностью образовывать смеси любого состава, генетически чистые скопления газов в природе практически не встречаются. Основные газы осадочных пород платформ, краевых прогибов и межгорных впадин (СН* и ТУ, H2S, N2) имеют преимущественно химическое и бактериологическое (в пределах глубин развития микрофлоры) происхождение. Метан и другие углеводородные газы образуются в основном в результате биохимических и химических термокаталитических процессов преобразований органических веществ на различных стадиях их превращений, начиная с диагенетической. При этом мощным источником органических веществ являются осадочные породы, количество рассеянных углеводородов в которых весьма велико. Сероводород имеет обычно биохимическое происхождение, но при высоких (> 100 0C) температурах среды он может поступать в подземные воды в результате термокаталитических преобразований серосодержащих органических и неорганических веществ. Азот имеет преимущественно воздушное и биохимическое происхождение.
9.4. ЗОНАЛЬНОСТЬ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Об изменениях содержания и состава органических веществ подземных вод важные теоретические положения были высказаны В. И. Вернадским. Во-первых, по мере движения подземных вод в глубокие водоносные горизонты содержание растворенного в них органического вещества увеличивается, а качественный состав его изменяется. Так, если в грунтовых водах общее количество Сорг в среднем равно 30 мг/л, то в глубоких напорных водах оно увеличивается до 50 мг/л. При этом следует подчеркнуть, что рост содержания С0рг в водах нефтегазоносных районов более существенный, чем в водах вне нефтегазоносных районов, что объясняется большей обо-гащенностью пород нефтегазоносных районов рассеянным органическим веществом. Наряду с увеличением С0рг по мере движения подземных вод на глубину растет и содержание Nopr — от 0,1 (в водах областей питания) до 0,7 мг/л (в глубоких напорных водах).
