Нефтегазовая гидрогеология. Лекция 7. Резервуары подземных вод

Содержание

Слайд 2

План занятий по курсу

План занятий по курсу

Слайд 3

Резервуары подземных вод – гидрогеологические бассейны и геогидродинамические системы: Основные типы

Резервуары подземных вод – гидрогеологические бассейны и геогидродинамические системы:
Основные типы подземных

водных резервуаров (ПВР)
Гидрогеологические бассейны территории суши
Гидрогеологические бассейны морей и океанов
Слайд 4

Подземный водный резервуар – ПВР (гидрогеологическая структура, гидрогеологический район) Структурно-гидрогеологические подразделения Тесно связанные понятия

Подземный водный резервуар – ПВР
(гидрогеологическая структура,
гидрогеологический район)

Структурно-гидрогеологические подразделения

Тесно связанные понятия

Слайд 5

Структурно-гидрогеологические подразделения Определение геолого-структурных элементов, данное Е. В. Пиннекером: исходит из

Структурно-гидрогеологические подразделения

Определение геолого-структурных элементов, данное Е. В. Пиннекером:
исходит из определения

геологической струк­туры в понимании тектонистов и
базируется на распределении подзем­ных вод в зависимости от водно-коллекторских свойств вмещающих пород
Слайд 6

Основные типы подземных водных резервуаров (ПВР) Исторически складывались различные классификации ПВР

Основные типы подземных водных резервуаров (ПВР)

Исторически складывались различные классификации ПВР
Ранее традиционно

выделялись следующие основные типы природных резервуаров:
Артезианский бассейн
Вулканогенный бассейн (выделен дополнительно)
Гидрогеологический массив
Слайд 7

Основные типы подземных водных резервуаров (ПВР) Артезианский бассейн Приурочен к погружению,

Основные типы подземных водных резервуаров (ПВР)

Артезианский бассейн

Приурочен к погружению, состоит из

фундамента и залегающего на нем платформенного чехла, вмещает разнообразные пластовые воды:
Артезианские и грунтовые – в чехле
Трещин­ные – в фундаменте
Слайд 8

Основные типы подземных водных резервуаров (ПВР) Вулканогенный бассейн Сложен вулканогенными породами,

Основные типы подземных водных резервуаров (ПВР)

Вулканогенный бассейн

Сложен вулканогенными породами, которые перекрывают

структуры артезианских бассейнов и гидрогеологических массивов, и характеризуется распространением трещинных и лавовых вод, разнообразными и сложными гидрогеологическими условиями
Слайд 9

Основные типы подземных водных резервуаров (ПВР) Гидрогеологический массив Представляет собой выход

Основные типы подземных водных резервуаров (ПВР)

Гидрогеологический массив

Представляет собой выход пород фундамента

на поверхность (он может быть перекрыт четвертичны­ми отложениями) с преобладающим развитием трещинных вод, нередко тесно связанных с грунтовыми водами четвертичных отложений
Слайд 10

Систематизация подземных водных резервуаров (ПВР) По двум классификационным признакам: По услови­ям

Систематизация подземных водных резервуаров (ПВР)

По двум классификационным признакам:
По услови­ям залегания

подземных вод: морфологии их скопления, форме нахождения в литосфере
По условиям залегания наиболее крупные скопления вод в земной коре (резервуары I порядка) можно называть гидрогеологически­ми бассейнами.
В случае проявления совокупности гидрогеологиче­ских бассейнов I порядка в плане и разрезе эта совокупность называ­ется мегабассейном (например, Западно-Сибирский, Восточно­Сибирский, Приуральский и др.).
Мегабассейн как надпорядковый элемент имеет определенную аналогию с артезианской областью
По условиям движения подземных вод в бассейнах выделяются геогидродинамические системы
Геогидродинамическая система – система литосферных вод вместе с вмещающими их пластами и трещинными зонами, характеризующаяся общими (сходными) условиями возникновения дви­жения вод
Слайд 11

Подходы к гидрогеологическому районированию могут иметь различия в зависимости от целей

Подходы к гидрогеологическому районированию могут иметь различия в зависимости от целей

и задач, стоящих перед исследователями
Общепризнанный факт: важнейший элемент гидрогеологического районирования – гидрогеологическая структура, характеризующая пространственное распределение вод в земной коре и их взаимоотношение с вмещающими породами
К этим структурам относятся гидрогеологические бассейны
Слайд 12

Гидрогеологические бассейны Подразделяются на бассейны суши и бассейны морей и океанов

Гидрогеологические бассейны

Подразделяются на бассейны суши и бассейны морей и океанов

Слайд 13

Гидрогеологические бассейны территории суши

Гидрогеологические бассейны территории суши

Слайд 14

- метаморфические - магматические - коллекторы - водоупоры Породы: - система

- метаморфические

- магматические

- коллекторы

- водоупоры

Породы:

- система трещин в магматических породах

- тектонич.

наруше­ния

- направление движения пластовых вод

- области питания и разгрузки артезианских вод

- рассредоточенное инфильтрационное питание бассейнов стока

А - бассейн пластовых вод;
Б - бассейны стока грунтовых и субнапорных вод;
В - бассейн трещинных и трещинно-жильных вод;
В1 - купольных форм,
В2 - прогнутого ложа фундамента;
Природные водонапорные системы:
а - инфильтрационная, б - элизионная

Схема гидрогеологического бассейна

Бассейны пластовых вод

Слайд 15

- метаморфические - магматические - коллекторы - водоупоры Породы: - система

- метаморфические

- магматические

- коллекторы

- водоупоры

Породы:

- система трещин в магматических породах

- тектонич.

наруше­ния

- направление движения пластовых вод

- области питания и разгрузки артезианских вод

- рассредоточенное инфильтрационное питание бассейнов стока

А - бассейн пластовых вод;
Б - бассейны стока грунтовых и субнапорных вод;
В - бассейн трещинных и трещинно-жильных вод;
В1 - купольных форм,
В2 - прогнутого ложа фундамента;
Природные водонапорные системы:
а - инфильтрационная, б - элизионная

Схема гидрогеологического бассейна

Бассейны трещинных и трещинно-жильных вод

Слайд 16

Геогидродинамические системы Условия движения вод в гидрогеологических бассейнах могут быть весьма

Геогидродинамические системы

Условия движения вод в гидрогеологических бассейнах могут быть весьма различными

и обусловлены типом геогидродинамических (водо­напорных) систем
Под геогидродинамической системой понимают систему литосферных вод вместе с вмещающи­ми их пластами и трещинными зонами, характеризующуюся общими (сходными) условиями возникновения движения вод.
Среди геогидродинамических систем выделяют системы грунтовых (безнапор­ных) и напорных вод
Слайд 17

Геогидродинамические системы Система безнапорных (грунтовых) вод Система напорных (пластовых) вод по

Геогидродинамические системы

Система безнапорных (грунтовых) вод

Система напорных (пластовых) вод

по природе энергетического потенциала


Инфильтрационные

Эксфильтрационные (элизионные)

Напор создается за счет инфильтрации атмосферных и поверхностных вод. Природа энергетического потенциала гидростатическая, и соответственно системы этого типа также называются гидростатическими

Напор в водоносных пластах создается за счет фильтрационного удаления жидкости из одних пластов (или их частей) в другие пласты (или их части) без пополнения запасов из внешних областей питания

Элизионные литостатические
(геостатические)

Элизионные геодинамические

Элизионные термогидродинамические
(термогидратационные)

Напор создается вследствие выжимания вод из уплотняющихся осадков и пород в коллекторы и частично за счет уплотнения самих коллекторов с выжиманием вод из одних частей в другие. В результате процесса уплотнения образуется избыточное количество жидкости

Источником гидростатической энергии является геодинамическое давление

Природа энергетического потенциала обусловлена высвобождением жидкости в процессе термической дегидратации минералов

Слайд 18

Инфильтрационные водонапорные системы В природной инфильтрационной водонапорной системе напор создается в

Инфильтрационные водонапорные системы

В природной инфильтрационной водонапорной системе напор создается в результате

инфильтрации атмосферных и поверхност­ных вод в коллекторы и действия образуемой этими водами нагрузки (гидростатической)
Поэтому водонапорные системы этого типа могут быть названы также гидростатическими
В водоносных пластах, входя­щих в этот тип водонапорных систем, пластовые давления соответству­ют гидростатическим
Инфильтрационные водонапорные системы являются открытыми системами.
Основная форма энергии – потенциальная энергия жидкости в поле силы тяжести
Для инфильтрационных водонапорных систем плас­товое давление определяется формулой
P = ρ·g·H
Н -пьезометрический напор; ρ - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения
Слайд 19

Эксфильтрационные водонапорные системы Природные эксфильтрационные водонапорные системы характеризуются созданием напоров в

Эксфильтрационные водонапорные системы

Природные эксфильтрационные водонапорные системы характеризуются созданием напоров в водоносных

(нефтегазоводоносных) пластах (горизонтах, комплексах) вследствие перетока жидкости из одних пластов (или их частей) в другие пласты (или их части) без пополнения жидкостью извне
К эксфильтрационным относятся
элизионная геостатическая (литостатическая)
элизионная геодинамическая
термодегидратационная
Слайд 20

Геостатическая водонапорная система В элизионной геостатической водонапорной системе напор создается при

Геостатическая водонапорная система

В элизионной геостатической водонапорной системе напор создается при выжимании

вод из уплотняющихся осадков и пород в коллекторы и частично при уплотнении самих коллекторов с выжимани­ем вод из одних их частей в другие
Элизионные геостатичес­кие водонапорные системы приурочены к прогибающимся участкам зем­ной коры, выполненным достаточно мощным комплексом осадочных образований. Они представляют собой закрытые или полураскрытые сис­темы
Слайд 21

Геостатическая водонапорная система В элизионной литостатической водонапорной системе пластовое дав­ление: Pэл=(Нρ+△P)g

Геостатическая водонапорная система

В элизионной литостатической водонапорной системе пластовое дав­ление:
Pэл=(Нρ+△P)g
△P=Qизб/?Vобщ
Qизб - избыточное

количество жидкости, образующееся вследствие процессов уплотнения осадков и пород в коллекторах;
? - коэффициент сжимаемости жид­кости;
△P - приращение давления;
Vобщ - общий объем жидкости в водонапорной системе

Наиболее интенсивный процесс уплотнения отмечается обычно в са­мых погруженных частях впадин
В водонапорных системах этого типа пластовое давление может быть выше гидростатического – и истинного, и условного
При этом под условным гидростатическим давлением по­нимают давление столба воды (плотностью 1 г/см3) от плоскости замера до земной поверхности над точкой замера
Если пластовое давление вы­ше условного гидростатического (Pпл/Pу.г.> 1), то его часто называ­ют аномально высоким пластовым давлением (АВПД)

Слайд 22

Геодинамическая водонапорная система Элизионные геодинамические водонапорные системы встречаются преимущественно в областях

Геодинамическая водонапорная система

Элизионные геодинамические водонапорные системы встречаются преимущественно в областях интенсивной

складчатости и повышенной сейсмичности, напор вод создается в результате геодина­мического давления
Тектонические сжатия приводят к возникновению высоких пластовых давлений
В складчатых областях и в предгорных прогибах отношение пластового давления к условному гидростатичес­кому нередко составляет 1,8-2
В пределах некоторых водонапорных систем могут создаваться и зоны с пластовым давлением ниже условного гидростатического. Такое явление, в частности, может иметь место в областях развития тектони­ческих растяжений — как в зоне интенсивной складчатости, так и на платформе
Слайд 23

Геодинамическая водонапорная система Выделяются природные водонапорные системы, называемые системами депрессионного типа.

Геодинамическая водонапорная система

Выделяются природные водонапорные системы, называемые системами депрессионного типа.
Механизм

образования таких во­донапорных систем заключается в частичном поглощении (засасывании) вод из осадочного чехла в раздробленные породы разломных зон верх­ней части фундамента.
Тектонические движения приводят к появлению трещинной пористости. Отток вод в породы фундамента в свою очередь приводит к возникновению в осадочных отложениях депрессионных зон или пьезоминимумов, где пластовые давления ниже условных гидростатических.
Для водонапорных систем подобного типа характерны аномально низкие пластовые давления (АНПД)
Слайд 24

Термодегидратационная водонапорная система В термодегидратационных водонапорных системах напо­ры вод создаются вследствие

Термодегидратационная водонапорная система

В термодегидратационных водонапорных системах напо­ры вод создаются вследствие появления

избыточного количества жид­кости при термической дегидратации минералов, т.е. контролируются геотемпературным полем
Термодегидратация минералов сопровожда­ется выделением химически связанных вод в свободную фазу. Это при­водит к опреснению подземных вод в глубокопогруженных частях гидрогеологического бассейна
Одним из признаков элизионных термоде­гидратационных водонапорных систем можно считать проявление на глу­бинах вод относительно пониженной минерализации
Слайд 25

Слайд 26

Геогидродинамические системы развиваются во времени и пространстве Их эволюция определяется гидрогеологической

Геогидродинамические системы развиваются во времени и пространстве
Их эволюция определяется гидрогеологической

историей бассейна пластовых вод
Одни и те же водоносные комплексы на протя­жении времени своего существования могут попеременно входить в состав эксфильтрационных и инфильтрационных природных водонапор­ных систем
Тип водонапорной системы связан с характером текущего этапа гидрогеологической истории конкретного водоносного комплекса
Слайд 27

1 гидрогеологический цикл 2 гидрогеологический цикл Схема гидродинамического развития природных водонапорных систем

1 гидрогеологический цикл

2 гидрогеологический цикл

Схема гидродинамического развития природных водонапорных систем

Слайд 28

Схема гидродинамической зональности в бассейнах пластовых вод 1 — кристаллический массив

Схема гидродинамической зональности в бассейнах пластовых вод

1 — кристаллический массив
2

— водонапорная система
3 — трещиноватость
Направление: 4 — движения вод, 5 — инфильтрации метеогенных вод
ЗГВ — зеркало грунтовых вод

I — зона распространения грунтовых геогидродинамических систем

II — зона распростра­нения инфильтрационных природных водонапорных систем

III — зона распростране­ния элизионных природных водонапорных систем

IV — зона возможного распростра­нения термогидратационных природных водонапорных систем

Слайд 29

Гидрогеологические бассейны морей и океанов Бассейны морей и океанов изучены крайне

Гидрогеологические бассейны морей и океанов

Бассейны морей и океанов изучены крайне слабо


Их отличительными особенностями явля­ются:
отсутствие зоны аэрации
наличие толщ, находящихся на различ­ных стадиях литогенеза
преимущественное содержание талассогенных вод, преобладание эксфильтрационных природных водонапорных сис­тем
Слайд 30

Гидрогеологические бассейны морей и океанов В бассейнах прибрежно-шельфовых областей воз­можно наличие

Гидрогеологические бассейны морей и океанов

В бассейнах прибрежно-шельфовых областей воз­можно наличие как

элизионных (литостатических), так и инфильтрационных природных водонапорных систем
В элизионных природных водонапорных системах, расположенных в основном под дном моря, движение вод направлено преимущественно в сторону континента

Элизионная водонапорная система

Инфильтрационная водонапорная система

Схема образования субмаринных источников

Слайд 31

Гидрогеологические бассейны морей и океанов В бассейнах дна внутренних морей также

Гидрогеологические бассейны морей и океанов

В бассейнах дна внутренних морей также от­мечается

гидродинамическая связь субаэральной и субмаринной час­тей
Она характера для Каспийского, Черного, Балтийского и Среди­земного морей
В Каспийском море это проявляется в виде субмаринного грязевого вулканизма, связанного с тектонической зоной, часть которой находится на суше, часть в море, а также в виде субаэральных источников, в которых разгружаются воды субмаринных частей гид­рогеологических бассейнов
Свидетельством гидродинамической связи между субмаринной и субаэральной частями верхнеюрского карбонат­ного комплекса в Сочи-Адлерском бассейне является раз­грузка на суше сульфидных вод, широко известных под названием мацестинских
Слайд 32

Гидрогеологические бассейны морей и океанов К гидрогеологическим бассейнам дна Миро­вого океана

Гидрогеологические бассейны морей и океанов

К гидрогеологическим бассейнам дна Миро­вого океана относятся


субмаринные бассейны котловин, рифтов, желобов, прогибов
субмаринные бассейны трещинных и жильно-трещинных вод, приуроченные к положительным формам рельефа дна океана
Гидрогеологические бассейны могут содержать в своих недрах залежи нефти и газа
Если в гидрогеологическом бассейне имеются зале­жи нефти, газа, газоконденсата, то его следует относить к нефтега­зоносным бассейнам
Слайд 33

Нефтегазоносные бассейны Границы нефтегазоносного бассейна долж­ны совмещаться с границами гидрогеологического бассейна

Нефтегазоносные бассейны

Границы нефтегазоносного бассейна долж­ны совмещаться с границами гидрогеологического бассейна
Это положе­ние

вытекает из современных представлений о роли гидрогеологических условий в миграции, аккумуляции и консервации скоплений нефти и га­за
Область раскрытого залегания во­доносных комплексов (область питания) — это неотъемлемый элемент инфильтрационной водонапорной системы, определяющий величину на­поров и гидродинамические условия во всей водонапорной системе, которая может включать и залежи УВ, поэтому исключать эту область из нефтегазоносного бассейна нельзя
Слайд 34

Нефтегазоносные бассейны При нефтегазогеологическом районировании широко используют по­нятия "нефтегазоносная провинция", "нефтегазоносная

Нефтегазоносные бассейны

При нефтегазогеологическом районировании широко используют по­нятия "нефтегазоносная провинция", "нефтегазоносная область",

"неф­тегазоносный район"
В ряде случаев границы неф­тегазоносных провинций и нефтегазоносных гидрогеологических бас­сейнов совпадают.
Это относится к таким нефтегазоносным гидрогеоло­гическим бассейнам, как Тимано-Печорский, Прикаспийский, Днепровско-Донецкий и др.
В отдельных случаях в пределах нефтегазоносной про­винции выделяют не один, а два и более бассейнов.
Например, в преде­лах Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции на Сибирской плат­форме располагаются два нефтегазоносных бассейна — Ангаро-Ленский и Тунгусский, в рамках Предкавказско-Крымской нефтегазоносной про­винции, также выделяются два нефтегазоносных гидрогеологических бассейна — Западно-Предкавказский и Восточно-Предкавказский и т.д.
Следовательно, характеризуя гидрогеологию нефтегазоносных бассей­нов, мы получаем представление и о гидрогеологии нефтегазоносных провинций