ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРИРОДНЫХ ВОД И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ В РАЙОНЕ РОСТАШИНСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Букина Татьяна Сергеевна

Воробьева Ирина Михайловна

Пешкина Елена Александровна

Кропачева Елена Олеговна

студенты 2 курса, кафедры геологии ОГУ, г  Оренбург

Email: iagodka56@mail.ru

Гаев Аркадий Яковлевич

научный руководитель, д- р. геол-минерал. наук, профессор ОГУ, г. Оренбург

Европейская части России Оренбургской области является одним из ведущих нефтегазодобывающих регионов. Этот регион расположен в бассейнах рек Урала, Самары и частично Камы, которые подвержены загрязнению. Загрязняющее вещества инфильтруются вглубь почвенного профиля и могут растекаться на поверхности грунтовых вод [1, 2, 4]. Вместе с нефтью на поверхность земли извлекаютсявысокоминерализованные рассолы, поскольку районы месторождения нефти и газа приурочены к закрытым гид­рогеологическим структурам Предуралья [3].Эти процессы нами изучались на Росташинском месторождении.

Росташинское нефтяное месторождение расположено в бассейне речки Башкирки, правого притока р. Чаган в бассейне р. Урал. Район приурочен к юго-восточной части Русской плиты к зоне перехода от Волго-Камской антиклизы к северному борту Прикаспийской синеклизы. В геологическом разрезе выделяются структурные ярусы и комплексы. Нижний структурный комплекс представлен кристаллическим фундаментом, а верхний — осадочным чехлом. В составе чехла выделены верхнеэйфельско-артинская толща преимущественно карбонатных пород; кунгурская толща каменных солей и ангидритов; надсолевая позднепермская уфимско-татарская спорадически развитые осадки мезозойского юрского возраста (пески с прослоями алевритов и глин), а также отложения нижнего мела представленные глинами. В гидрогеохимическом разрезе выделяют 3 зоны. Первая зона охватывает подземные воды, нижнетриасовых, юрских и четвертичных отложений (напорные и безнапорные воды с минерализацией до 10 г\л); вторая зона приурочена к мощной толще преимущественно карбонатных пород карбона и девона с соленосной толщей накопления нижней перми в кровле. Подземные воды с минерализацией 206—258 г/л обладают напором. Рассолы содержат J, Brи B. Третья зона представлена нефтеносными  породами среднего девона с напорными крепкими рассолам с минерализацией до 265 г/л. Установлены перетоки рассолов между толщами 2-ой и 3-ей зон в местах разрыва дислокаций или при нарушении сплошности буровыми скважинами. Подтоки рассолов обнаружены и в районах эксплуатационных скважин питьевого водоснабжения. К местам выхода на поверхность пород нижнего триаса приурочены нефтепромысловые, сельскохозяйственные и бытовые источники загрязнения.

Пластовые воды выносят на поверхность из обводняющихся нефтяных скважин большие массы солей, которые не только выпадают на трубах, но и осолоняют водоемы и горизонты пресных подземных вод. Осолонение и загрязнение органическими веществами пресных подземных вод и водоемов установленоучастками по рекам Башкирка,Чаган и др. Растет опасность загрязнения водоемов и горизонтов пресных подземных вод в связи с интенсифи­кацией добычи нефти и газа.

Доминирующее положение занимает район нижнетриасовый водоносный комплекс по запасам пресной воды. Интерес для водообеспечения представляют так же триасовые, юрские и четвертичные отложения, которые используются местным населением. На них естественные ресурсы не велики. Подземный сток в районе месторождения из-за небольшого количества атмосферных осадков — 300—350 мм в год и в связи с широким распространением на дневной поверхности глинистых и суглинистых пород не превышает 10 % речного стока. Модуль подземного стока составляет 0,3 — 0,1 л/сек. с 1 км². В целом район Росташинского месторождения характеризуется дефицитом естественных водных ресурсов, не позволяющих использовать их для целей заводнения. Суммарная мощность отложений нижнего триаса достигает 300 м, долинами рек дренируется только верхняя часть разреза, составляющая 70—80 м его мощности. Их воды служат основным источником водоснабжения района. Они вскрыты многими скважинами. Разовое опробование скважин проведенное в летнюю межень 1989 г. (через год после начала эксплуатации месторождения) дало возможность составить схематическую гидрогеохимическую карту и определить основные параметры вод нижнетриасового водоносного комплекса. Исследования показали, что по классификации Н.С. Курнакова воды принадлежат к двум химическим типам: содовым и сульфатным (преимущественно сульфатно-натриевым) [5].

Воды содового типа занимают основную площадь месторождения; они довольно четко совпадают (или почти совпадают) с контуром нефтяной залежи месторождения, исключая его восточную окраину, где они не выявлены, поскольку отсутствуют водогайрные скважины.

В содовых водах обнаружены Seи Feв концентрациях, превышающих ПДК (соответственно 4,5 и 1,41 мг/л); окисляемость их составляет 7,8 — 12,5 мг/л О₂. Содовые воды в триасовых отложениях установлены также на соседнем Зайкинском нефтегазоконденсатном месторождении и в Первомайском, расположенном между ними.

В районе Росташинского месторождения широко развиты также преимущественно сульфатно-натриевые воды вклинивающиеся в расположение содовых вод. Они значительно богаче хлором и натрием, чем воды сульфатно–натриевого подтипа, которые отличаются повышенной общей жесткостью.

В.С. Самарина [5] подчеркивает, что воды содового и сульфатного типов обычно являются антагонистами друг к другу: сода, взаимодействуя с сульфатом кальция, образует трудно растворимыекарбонаты кальция; при этом тип воды преобразуется в сульфатный.

В районе Росташинского месторождения этого не происходит. По химическому ти­пу подземные воды песчано-глинистых континентальных нижне­триасовых отложений подразделяются здесь на сульфатные (сульфатно-натриевого подтипа), содовые и хлоридно-кальциевые. Сульфатно-натриевый подтип воды развит с южной, западной, северной и северо-восточной сторон месторождения, окаймляя воды содового типа, контуры распространения которых совпадают с контурами нефтяного месторождения. Воды хлоридно-кальциевого типа вскрыты на левом берегу р. Башкирки в центральной части месторождения.

Преимущественно солоноватые воды содового типа занимают основную площадь месторождения. Они вскрыты вдоль долины р. Башкирки от пос. Осочный на юго-западе месторождения до пос. Советского на северо-востоке и повсеместно характеризуются близкими значениями параметров.

Пресные воды сульфатно-натриевого подтипа распространены на западе территории, а солоноватые воды того же типа окружают месторождение, образуя отдельные потоки. На западе и севере в них преобладают сульфатные соли. На севере и северо-востоке месторождения главную роль в составе этих вод преобразуют хлоридные соли.

Хлоридно-кальциевые воды вскрыты скважиной на глубине 200 м. Рядом с этой скважиной заложены еще три к северу и к югу. Вода в них на фоне гидрогеохимического поля содовых вод оказалась сульфатно-натриевой.

Приведенные данные позволяют сделать два основных вывода.

1.Формирование подземных вод сульфатно-натриевого подтипа и содовых,связано с выщелачиванием вмещающих горных пород. В одном и том же преобладающем интервале минерализации, составляющем для обоих типов вод 1—2 г/л. По мере углубления уровня залегания вод происходит изменение состава преобладающих анионов. Для подземных вод содового типа максималь­ная глубина (120 м) зафиксирована в долине р. Башкирки. По составуони относятся к хлоридно-сульфатным. Воды сульфатно-натриевого подтипа по химическому составу изменяются от SO₄—Cl, до Cl—SO₄в зависимости от глубины их залегания. Последняя не превышает замечены r-указывает на то что концентрации выражены в эквивалентной форме 120 м. Соотношение rNa/Clв водах обоих типовизменяется в до­вольно узких пределах  — от 1,2 до 3, а rSO₄ /Cl— от 0,3 до 0,9.

2. По катионному составуводы района четко делятся на две группы: с повышенной (до 15,9 мг-экв/дм³) и очень низкой жесткостью (2,4, чаще — 1,3 мг-экв/л), что обусловлено содержанием Na⁺— 27—63 % экв. в первом случае и 92—98 % экв. — во втором. В мягких водах формируется сода (NaHCO₃) и воды из сульфатных преобразуются в содовые. В отдельных скважинах выявлены и воды промежуточ­ного состава жесткостью — до 4,6 — 6,9 мг-экв/л и концентрацией Na⁺— до 73—81 экв %.

Образование соды приуроченык контуру нефтеносности, что подтверждает активную роль залежей на формировании содовых вод в разложении (выветриваний) полевых шпатов [5]. Это опубликовано наличием над залежами нефти и газа в верхних частях земной коры повышенных содержаний газа углеводородного состава, что отмечалось еще Б.С. Соколов (1971). Известна также методика поисков нефтяных месторождений путем проведения специальной газовой съемки.

Следовательно, в районе Росташинского нефтяного месторождения воды сульфатно-натриевого подтипа над залежью под воздействием природных процессов превращаются в содовые. Опробованная в пос. Первомайском скважина вскрыла воду очень низкой жесткости — 0,6 мг-экв/л; содержание соды в ней составляет 11 % экв.

Рассолы Росташинского месторождения установлены в нижней части геоло­гического разреза. Проявление их на небольшой глубине связано «с нарушением сплошности пород», благодаря чему возникает возможность влияния высоконапорных рассольных вод на верхнюю часть разреза, вплоть до вод нижнетриасовых отложений. Нарушение сплошности пород можно ожидать в местах разрывных дислокаций, а также (по-видимому, в нашем случае) при наличии нефтяных скважин с плохой герметизацией. Взаимодействие рассолов с подземными водами нижнего триаса (содовыми по химическому типу) приводит к их метаморфизации — содовые воды преобразуются в сульфатно-натриевые на площадях, примыкающих к скважине с хлоридно-кальциевой водой. Имеющиеся данные свидетельствуют о наличии трех таких скважин. Хлориды кальция уводят из воды этих скважин соду. В зависимости от интенсивности процесса формируются воды сульфатно-натриевого подтипа, характеризующиеся либо величиной жесткости от 2,8 (до 5,5 мг-экв/л). Содержанием Na⁺при этом изменяется от 87 до 75 %. Это указывает на техногенную метаморфизацию подземных вод с преобразованием содовых вод в сульфатно-натриевые в связи с плохой герметизацией скважин.

Методический прием изучения техногенного изменения позволил проследить трассы потоков и площади ареалов загрязнения природных вод от буровых  скважин и водозаборам, водоемам и зонам рекреации. «Следы» нашей хозяйственной деятельности регистрируются как в пространстве, так и во вре­мени, позволяя оценить санитарно-гигиеническое состояние природных води разработать рекомендации по совершенствованию природопользования.

Список литературы:

1. Абдрахманов Р.Ф., Попов В.Г. Формирование подземных вод Башкирского Предуралья в условиях техногенного влияния. — Уфа: БНЦ УрО АН СССР. 1990. — 120 с.
2. Гаев А.Я. Гидрогеохимия Урала и вопросы охраны подземных вод. Свердловск: Изд-во Урал, ун-та, 1989. — 368 с.
3. Гаев А.Я., Алферов И.Н., Гацков В.Г. и др. Экологические основы водохозяйственной деятельности (на примере Оренбургской области и сопредельных районов). Изд. Пермск. ун-та. Пермь; Оренбург, 2007. — 327 с.
4. Мячина К.В., Чибилев А.А. Геоэкологическое районирование нефтегазоносной территории Оренбургской области. Поволжский экологический журнал. 2005 г. № 2 с. 147—157.
5. Самарина В.С., Гаев А.Я., Нестеренко Ю.М. и др. «Техногенная метаморфизация химического состава природных вод».