Гидрогеология Северного Устюрта

Существенный вклад учёных в изучение нефтегазовой гидрогеологии Устюрта внесли У. М. Ахмедсафин, И. Б. Дальян, Д. А. Джангирьянц, В. С. Жеваго, В. Н. Корценштейн, М. С. Крайчик, В. П. Кудряков, Б. Кукабаев, Г. В. Куликов, М. А. Мухамеджанов, В. И. Порядин, Е. В. Стадник, М. И.Суббота, Ж. С. Сыдыков, С. Талипов, С. Е. Чакабаев, С. Холдаров и другие.

Изучение гидрогеологических условий на территории Устюрта началось в шестидесятые годы, вслед за развернувшимися геологораз­ведочными работами по поиску нефти и газа. Эти работы велись с неравномерным распределением объемов нефтегазопоискового глубо­кого бурения. В настоящее время наметились некоторые общие гидрогеологические и гидродинамические закономерности для выде­ляемых водоносных комплексов, довольно отчетливые в ряде районов исследуемой территории.

Из всех факторов, влияющих на образование, перенос, формиро­вание и расформирование нефтяных и газовых залежей, существен­ную роль отводят водному режиму бассейнов. От накопления органи­ческого вещества и термодинамических условий его диагенеза зави­сит первичная миграция микронефти (Порфирьев, 1949; Вебер, 1973; Геодекян, 1966, 1968 и др.).

Рассмотрение гидрогеологических данных ведется на основе ма­териалов как производственных организаций, так и научно-исследо­вательских институтов, использованы также сведения из опублико­ванных работ. Например, использованы данные химического состава пластовых вод Устюрта и растворенных в них газов, приведенные в статье М. С. Крайчика " Гидрогеологическая характеристика мезозойско-кайнозойских отложений Устюрта в связи с нефтегазоносностью", опубликованной в сборнике " Геология и нефтегазоносность Устюрта" в 1973 г. Личные отборы проб воды и газа изучались в Институте гид­рогеологии и гидрофизики МОиН РК, а также в лаборатории Инсти­тута геологических наук им. К. И. Сатпаева МОиН РК.

Территорию Устюрта относят по принципу структурно-гидрогео­логического районирования к мегаартезианскому бассейну (Суббота, 1974) или гидрогеологическому району (Сыдыков, 1966, 1972, 1971; Сыдыков и др., 1977). В свою очередь гидрогеологический район под­разделяется на подрайоны: Северо-Устюртский, Центрально-Устюрт­ский и Южно-Устюртский. Все подрайоны имеют сложное гидрогео­логическое строение. Они различаются как по мощности осадочного чехла, так и по литологическому составу пород, что определяет гидро­технические и гидродинамические условия водоносных комплексов.

В нашу задачу входит краткое освещение основных черт гидро­геохимических и гидродинамических условий Устюртского артезиан­ского бассейна. В мощном комплексе осадочных отложений района (свыше 11 км в Косбулакской впадине) выделяется ряд относительно обособленных водоносных комплексов, которые представляют собой многоярусную водонапорную систему с многочисленными водонос­ными слоями. Не все выделяемые водоносные комплексы имеют регио­нальное распространение и полноту гидрогеологического разреза. К этим комплексам отнесены: олигоцен-миоценовый, палеогеновый (эоценовый), меловой, юрский, триасово-палеозойский. Мощность только триасово-палеозойского комплекса в Косбулакской впадине по сейсмичес­ким данным равняется примерно 7 км. Естественно, что на глубине, кроме выделенных пяти, здесь следует полагать, имеется отдельный водоносный комплекс. Этот комплекс наиболее длительного развития имеет или имел приблизительно девон-карбоновый возраст, как в При­каспийской впадине, и обширные области поднятий инфильтрационного наполнения водами за счет области питания Урало-Мугоджарской складчатой зоны. Из-за залегания на больших глубинах и отсутствия данных, описание этого комплекса в настоящей работе не приводится.

Региональными для выделения водоносных комплексов водоупорами являются глинистые палеогеновые и глинисто-карбонатные верхнемеловые и верхнеюрские отложения, а для предполагаемого среднепалеозойского водоносного комплекса мощные глинисто-кар­бонатные отложения нижней перми. Водовмещающими породами слу­жат пески, алевролиты, песчаники, редко трещиноватые известняки. Основной областью современного питания и создания напоров Устюртского артезианского бассейна большинство исследователей (Дальян, Стадник, Сыдыков и др) считают Примугоджарско-Шошкакульскую зону. Падение приведенных напоров по отдельным водо­носным горизонтам прослеживается в юго-западном направлении к акватории Каспийского моря. Что касается Горного Мангышлака и Туаркыр-Капланкырской системы поднятий, обрамляющих Устюртс­кий бассейн с юго-запада и юга, то они практически, на наш взгляд, не могут являться современными областями питания из-за отсутствия достаточного количества атмосферных и поверхностных вод, хотя эти районы Ж. С. Сыдыков и его соавторы (1977, стр. 52) относят к совре­менным областям питания подземных вод нижнемеловых отложений, в которых формируются основные ресурсы слабоминерализованных вод. В этой же работе ими приводятся важные данные о гипсометрии залегания пластов, где абсолютные отметки их пьезометрических уров­ней составляют в Горном Мангышлаке и в Центральной части Устюр­та 100-170 м, а на остальной территории близкого залегания водовмещающих пород комплекса - 150-300 м. Отсюда их отметки снижают­ся до 53 м в пределах Аральского моря, до минус 28 м на побережье Каспийского моря и минус 31 м в заливе Кара-Богаз-Гол. А на сегод­няшний день и того меньше, особенно в пределах Арала и Кара-Богаза за счет естественного отбора для орошения стекающих рек и ис­парения. Основная разгрузка подземных вод бассейна происходит в пределах Аральского и Каспийского морей, в районе Кара-Богаз-Гола, а также в Арало-Кулундинской зоне дислокаций, где известны много­численные выходы источников из меловых и палеогеновых отложе­ний. Кроме того, скрытая разгрузка, вероятно, происходит по тектони­чески ослабленным зонам межпластовых перетоков. Не исключено, что в наиболее глубоко погруженных частях бассейна (Косбулакская, Барсакельмесская впадины и другие) в юрских и триасово-палеозойских водоносных комплексах имеет место элизионный тип режима подземных вод.

Олигоцен-миоценовый водоносный комплекс повсеместно содержит пресные или слабоминерализованные воды гидрокарбонатно- и суль­фатно-натриевого типов, насыщенные азотными газами. Воды этого комплекса залегают в условиях интенсивного водообмена и характе­ризуют обстановку разрушения залежей углеводородов. Отложения рассматриваемого комплекса в нефтегазоносном отношении в преде­лах всего Устюрта относятся к разряду бесперспективных. Поэтому гидрогеохимические данные о них не приводятся в этой книге.

Эоценовый водоносный комплекс вскрывается многими скважина­ми на северо-восточном борту Северо-Устюртского прогиба. В окра­инных частях бассейна, ближе к области питания, развиты практичес­ки пресные воды, преимущественно сульфатно- и гидрокарбонатно-натриевого типов. В более погруженных зонах распространены прак­тически бессульфатные хлоркальциевые воды со средней степенью метаморфизации. Их общая минерализация возрастает с северо-востока на юго-запад от 69 г/л (Базайская площадь) до 123 г/л (Шумышты-Шагырлинская площадь).

Газовая составляющая эоценового комплекса в северных частях баесейна (Жумагул, Луговая) представлена преимущественно газами азотного состава. Концентрация азота изменяется в пределах 65, 8-98, 3%, закономерно снижаясь в сторону центральных частей бассей­на. Количество метана варьирует от 11, 3 до 26, 2%, тяжелые гомологи метана содержатся в долях процента, газонасыщенность изменяется в узких пределах и равна 600-700 см³/л.

Водорастворенные газы в водах центральных частей бассейна име­ют преимущественно метановый состав. Концентрация азота здесь, как правило, составляет менее 3, 5%, тяжелых углеводородов - от 0, 01 до 0, 2%. Характер распределения газовой составляющей согласуется с особенностями химического состава пластовых вод. Как уже отме­чалось выше, в окраинных зонах, где встречены азотные газы, развиты менее минерализованные воды. В погруженных зонах с метановым составом газов они становятся хлоркальциевыми с минерализацией более 100 г/л. Таким образом, в сторону центральных частей бассейна неуклонно возрастает степень гидрогеологической закрытости недр, а следовательно, и перспективность структур в нефтегазоносном отно­шении. К числу высокоперспективных по гидрогеологическим пока­зателям (Стадник, 1972) относятся структуры, расположенные между Кызылойским и Чумышты-Чагырлинским газовыми месторождения­ми (Шикудукское, Коскатынское поднятия, структуры группы Аврова и другие).

Напор этих вод также нарастает с северо-востока на юго-запад. Из пробуренных скважин, нередко самоизливающихся, получены дебиты от 1 до 15 л/сек., эти дебиты нарастают с глубиной залегания водо­носных горизонтов.

Меловой водоносный комплекс вскрыт почти на всех структурах, где производилось глубокое бурение. На территории, тяготеющей к областям современной инфильтрации, повсеместно вскрыты слабоми­нерализованные сульфатно- и гидрокарбонатно-натриевые воды. Неко­торые исследователи гидрогеологический меловой комплекс делят на отдельные, нижнемеловую (неокомскую) и альб-сеноманскую, серии (Крайчик, 1973; Сыдыков и др., 1977). В связи с краткостью изложе­ния мы не будем рассматривать эти серии раздельно. Анализы пока­зывают, что на северо-востоке Устюрта состав газов, растворенных в водах этого комплекса, исключительно азотный. Концентрация азота достигает 90-98%. Уменьшение его до 27, 6% прослеживается в водах юго-западного погружения Южно-Эмбенского поднятия севернее чин­ков Устюрта (Южный Саргамыс). Здесь же отмечается максимальная концентрация (71, 8%) метана. В направлении центральных частей Северо-Устюртского прогиба доля метана и тяжелых углеводородов закономерно увеличивается. В этом же направлении растет минерали­зация вод до 100 г/л и более и переход их в исключительно хлоркальциевый тип (Арстановская, Каменная и другие площади). Коэффициент сульфатности - 100 не превышает 1, 0. Геохимическая зональность пластовых вод указывает на существование на северо-востоке Устюрта в меловых отложениях (особенно нижнемеловых) условий, неблагоприятных для сохранения углеводородов. В преде­лах Челкарского прогиба (к северо-востоку от Устюрта) меловые от­ложения залегают в условиях свободного водообмена и относятся к разряду бесперспективных. Гидрогеологическая обстановка улучша­ется на юго-запад в направлении закрытых районов, где не исключена возможность обнаружения в нижнемеловых отложениях залежей угле­водородов.

При движении далее на юг степень минерализации вод меловых
отложений резко изменяется. На Центральном Устюрте она составляет
27 г/л, но в Ассакеауданской опорной скважине снова увеличивается
до 183 г/л. Степень метаморфизации вод изменяется в пределах отно­шения от 0, 67 до 0, 85. Изученный в пределах Восточного Устюрта (Аламбекский вал) газовый комплекс имеет азотно-метановый и метаново-азотный состав, в котором содержание тяжелых гомологов метана достигает 5, 15% при величине газонасыщенности 440-900 см³/л. В сторону структурно-поднятых участков территории газонасыщен­ность этих вод уменьшается, составляя в пределах Актумсыкского поднятия 125-685 см³/л (Теренкудукская площадь). В Центрально-Устюртской зоне воды имеют хлоридный кальциево-натриевый состав. При хлоркальциевом типе высока степень метаморфизации 0, 67-0, 75. Сульфатность, наоборот, незначительна, достигает всего 2, 28. Здесь на поднятиях соленость вод, как указывалось выше, резко падает до 27 мг/л, а сульфатность увеличивается до 18, 75. Степень метамор­физации уменьшается до 0, 84-0, 97, содержание микрокомпонентов составляет: йода - 4, 5 мг/л, брома - 7 мг/л, аммония - 20 мг/л.

На территории Южного Устюрта пластовые воды нижнемелового водоносного комплекса характеризуются пониженной газонасыщен­ностью, которая изменяется от 30 см³/л (площадь Урру на востоке Южного Устюрта) до 420 см³/л (Шахпахты). В пределах Шахпахтинской ступени газ азотно-метановый, концентрация тяжелых гомологов метана в нем составляет 2, 82%. На южном борту Ассакеауданского прогиба (Агинышская площадь) растворенный газ азотного состава, тяжелые гомологи метана отсутствуют (Крайчик, 1973). Максималь­ные концентрации микрокомпонентов обнаружены в высокоминера­лизованных водах Каракалпакии. В Ассакеауданской опорной скважине и площади Джангиз-Ащи они равняются: йод - 16-19 мг/л, бром -503-533 мг/л. Гидродинамический режим характеризуется самоизливом с расходом воды до 30 л/сек.