Введение к работе
Актуальность работы. Обеспечение нефтяной промышленности запасами углеводородного сырья (УВС) является актуальной проблемой для России и многих других регионов мира. Современный этап освоения разведанных запасов нефти и газа характеризуется значительным дефицитом традиционных источников углеводородного сырья в большинстве бассейнов суши и особенно — в старых нефтедобывающих районах.
Наряду с традиционными ресурсами энергоносителей все большую роль в балансе топливного сырья начинают играть нетрадиционные (альтернативные) источники УВС, значительное место среди которых занимают тяжелые высоковязкие нефти (ТВВН); их запасы относятся к разряду трудно-извлекаемых. Интерес к ним вызван как потребностью в наращивании добычи углеводородов, так и развитием тепловых методов разработки, применение которых позволяет более эффективно извлекать тяжелую высоковязкую нефть. Как показывает зарубежный опыт, дальнейший существенный прирост запасов углеводородного сырья на промышленно нефтегазоносных территориях может быть обеспечен путем освоения более низкосортных его источников. Особое значение это имеет в связи с необходимостью обеспечения разведанными запасами УВС нефтедобывающих организаций Тимано-Пе-чорской и Волго- Уральской провинций. В течение длительного времени они являются одними из основных баз нефтяной промышленности России, имеют развитую инфраструктуру и содержат истощенные разведанные запасы, требующие восполнения за счет нетрадиционных ресурсов углеводородного сырья и, в частности, тяжелых вязких и высоковязких нефтей. На долго этих двух провинций приходится около 90% всех известных ресурсов ТВВН страны. Важным направлением использования тяжелых высоковязких нефтей является извлечение из них редких и рассеянных элементов, в первую очередь ванадия, никеля, кобальта, молибдена, что приведет к существенному снижению себестоимости других продуктов переработки тяжелой нефти.
Знание гидрогеологических условий формирования и преобразования тяжелых нефтей, характеризующихся специфическими особенностями, является важным и актуальным для поисково-разведочных работ на нефть, повышения эффективности методов их разработки при правильной и информационно обоснованной организации и планировании геологоразведочных и эксплуатационных работ.
Цель и задачи исследований. Цель работы ~ выяснениие гидрогеологических условий, закономерностей формирования залежей тяжелых нефтей и прогноз их распространения на территории Восточно-Европейской платформы (Тимано-Печорская и Волго-Уральская нефтегазоносные провинции (НГП)). Для реализации этой цели решались следующие задачи:
анализ палеоптдрогеологических условий развития региона и формирования залежей ТВВЫ, выделение палеопщрогеологических циклов и их характеристика;
исследование влияния гидрохимических факторов (минерализация, сульфатпость вод, содержание в них аммония) на размещение и преобразование залежей ТВВН;
- выявление гидрогеологических условий формирования залежей
ТВВН;
- выявление и оконтурнвание ареалов и прогноз распространения за
лежей ТВВН в нефтеносных комплексах.
Защищаемые научные положения представлены в виде следующих тезисов.
I). Широкое развитие залежей тяжелых нефтей в Тнмано-Печорской и Волго-Уральской НГП обусловлено длительностью процессов геохимического преобразования нефтей, начавшегося с герцинскими тектоническими движениями и продолжавшегося до настоящего времени. Перестройка структурного плана регионов, особенно активная в пермское п более позднее время, привела к интенсификации миграционных процессов нефтей и активному преобразованию их фракционного п химического состава.
Низкое содержание сульфатов в подземных водах терригепных отложений средпедевонско-франского возраста при одновременно высоком содержании серы в нефтях этих же отложений рассматривается как следствие изменения палеогидрохимической обстановки биологического восстановления сульфат-иона бактериями и вступления серы в реакцию с металлами и смолами нефтеіі.
2). Химический состав нефтей имеет свою специфику в различных нефтегазоносных провинциях Восточно-Европейской платформы. В Тимано-Печорской и Волго-Уральской НГП основной тип нефтей смолистый и высокосмолистый, сернистый и высокосернистый, малопарафинистый и парафи-иистый. В Тимано-Печорской и Волго-Уральской НГП доминируют высокосмолистые, парафинистые и высокосернистые нефти (соответственно сыше 70% и свыше 90% разведанных запасов).
Различие в химическом составе тяжелых нефтей венда и палеозоя (по серосодержаншо, смолам и групповому составу) свидетельствует об их генетической самостоятельности.
3). Основным фактором формирования залежей тяжелых вязких и высоковязких нефтей является потеря легких фракций в зонах разрывных дислокаций, а также гидрогеохимическое и биохимическое окисление нефтей в зонах палео- и современного гипергенеза. Подземные воды, являющиеся в зонах гипергенеза носителями окислителей и средой с активной микрофлорой, принимали основное участие во вторичных преобразованиях нефтей, их' обогащении тяжелыми фракциями.
4). Комплексный палеогидрогеолопгческий и. геохимический анализ условий формирования выявленных залежей ТВВН позволяет обосновать прогноз размещения новых залежей и оконтурить ареалы развития ТВВН в Тимано-Печорской и Волго-Уральской НГП.
Практическая ценность работы. В результате комплексных исследований по гидрогеологии и нефтехимии залежей тяжелых нефтей составлены карты перспективных площадей для поиска их в двух крупнейших регионах Восточно-Европейской платформы, что позволяет при успешных геологоразведочных работах получить дополнительные ресурсы углеводородного сырья. Выявленные палеогидрогеологические, геолого-тектонические особенности размещения и формирования тяжелых нефтей рекомендуется использовать и в дальнейшем для достоверного прогнозирования размещения их залежей, последующей разведки и освоения. Установленные значения интенсивности процессов вторичного преобразования нефтей и возможных путей формирования позволяют прогнозировать их состав и свойства.
Научная новизна работы заключается в следующих разработках теоретического и прикладного характера:
на примере двух крупнейших нефтегазоносных провинций Восточно-Европейской платформы изучены особенности пространственного распределения залежей тяжелых нефтей;
выявлены основные изменения гидрохимігческігх условий водоносных комплексов платформенного чехла регионов;
установлены геолого-геохимические закономерности формирования залежей тяжелых нефтей;
осуществлен прогноз размещения залежей тяжелых высоковязких нефтей по гидрогеологическим показателям в пределах Тимано-Печорской и Волго-Уральской провинций Восточно-Европейской платформы.
Экономическая значимость полученных результатов. Выполненные автором иссследования по двум нефтегазоносным провинциям при благоприятных геологоразведочных работах приведут к увеличению ресурсов и запасов важного дополнительного источника углеводородного сырья и попутных полезных компонентов.
Личный вклад соискателя. Основные положения работы изложены в 10 публикациях без соавторов, в том числе в монографии, где нашли отражение различные аспекты условий размещения залежей ТВВН, особенностей их физико-химического состава, влияния палеогидрохимических обстановок, вопросы генезиса и, наконец, выполнен прогноз распространения залежей тяжелых нефтей Тимано-Печорской и Волго-Уральской НГП. Автором собран обширный материал в объединениях КамНИИКИГС, Пермь-НИПИнефть, ПГО "Ухтанефтегеология".
Апробация работы. Результаты исследований автора нашли отраже-mie в "Федеральной программе развития минерально-сырьевой базы России
jm 1994-2000 годы". Основные положения диссертационной работы доложены на Всероссийских и региональных конференциях, совещаниях (Пермь -Государственный университет и Институт Карстоведения, 1994, Екатеринбург, 1994, Санкт-Петербург, 1997), на международных конференциях UNITAR по тяжелым нефтям и битуминозным песчаникам (Казань, 1994, Хьюстон, 1995).