МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ИНВЕРСИОННОЙ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТАХ НЕФТЕГАЗОВЫХ СТРУКТУР

Abstract

На основании синтеза эмпирических природных материалов с термодинамическим компьютерным моделированием геохимических процессов в системах “порода-вода” при различных граничных ус ловиях (Т : Ж отношения, Р СО2, температура) определены причины формирования инверсионной геохимической зональности в глубоких горизонтах нефтегазоносных структур. Исходным субстратом для формирования инверсионных вод являются маломинерализованные (менее 10 г/л) связанные и дегидратационные воды Cl-Na и HCO 3-Na состава, отжимаемые из пород глубоких горизонтов в условиях высоких геостатических давлений и температур. Установлено, что важнейшее значение в формировании геохимического облика инверсионных вод имеет изменение Eh-pH состояний исходных вод под влиянием органических веществ пород и увеличения температур в условиях низких Т : Ж отношений и Р CO2, не превышающих 10 -2 бар. При температурах до 50°С формирование геохимических особенностей инверсионных вод (высокая карбонатность, снижение концентраций кальция и сульфатов) является результатом их направленной окислительно-восстановительной метаморфизации под влиянием органических веществ пород. Генетической основой такой метаморфизации является снижение Eh и соответствующее увеличение pH до значений более 8.5, приводящее к выведению кальция из исходных вод и инициирующее в них процессы сульфатредукции. Важнейшим фактором формирования геохимического облика инверсионных вод является температура: оптимальный диапазон 75-100°С. В этом диапазоне температур происходит трансформация сульфатных форм серы в ее сульфидные формы, которые переводят гидрогеохимические системы инверсионных вод в область низких Eh и высоких pH, где сохранение высоких концентраций Са 2+ невозможно. При более высоких температурах происходит образование углеводородов и метаморфизация HCO 3-Cl-Na и Cl-HCO 3-Na вод в бессульфатные и бескарбонатные Cl-Na воды. Увеличение температуры выше 100°С имеет своим следствием не только снижение Eh, но и снижение pH, геохимический эффект которого проявляется в росте концентраций кальция в водной фазе и соответствующих трансформациях Cl-Na вод в Cl-Na-Ca рассолы с преобладанием СН 4 и Н 2 в газовом составе. Следовательно, при формировании геохимической зональности подземных вод в глубоких гидрогеологических структурах объективно реализуются два основных направления прямой метаморфизации: кальциевое (при исходных соотношениях в воде 2m Ca2+ > m HCO3 - + 2m CO3 2-) и содовое-карбонатное (при исходных соотношениях в воде m HCO3 - + 2m HCO3 2- > 2m Ca2+) .