К.г.м.-н. Тихонов А.И., к.х.н. Поляков В.А.,

Миронова Н.Е., Осипова С.В., Яковлев Е.Ю.

ООО «НИИ геологических и геоэкологических пробем», Россия

ЗАГАДОЧНЫЙ ДЕЙТЕРИЙ В ПОПУТНЫХ ВОДАХ

ГАЗОКОНДЕНСТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

В работах [ 2, 3 ] на традиционном графике зависимости между δD‰ и ¹⁸О‰, составленном на основе обобщения известных данных об изотопном состава водорода и кислорода гидросферы Земли, приводится расположение точек корреляции в различных типах природных вод относительно известной линии метеорных вод (рис.1). Можно заметить, что для всех типов вод наблюдается прямая пропорциональная зависимость между указанными изотопами при отрицательных значениях δD‰ и все линии тренда находятся правее линии Крейга и отклоняются от последней под небольшим углом θ (14-19º). Причем точки пересечения линии тренда с линией метеорных вод и величина угла θ разные для различных районов

В отличие от указанных на рисунке типов вод в попутных водах изученного нами газоконденсатного месторождения нами обнаружены аномально высокие концентрация дейтерия с положительным знаком, достигающие +220‰ и более. На традиционном графике зависимости между δD‰ и ¹⁸О‰ (рис.2) показано расположение точек для попутных вод газоконденсатного месторождения и вод межколонного пространства (МКП) относительно линии Крейга.

Высокие концентрации дейтерия, достигающие +100 – +300‰, и раньше встречались в природных водах [ 2 ], но, к сожалению, причины этих явлений не были установлены или такие случаи обходились молчанием. В связи с этим, нами предпринята попытка объяснения причин образования столь высоких концентраций дейтерия в попутных водах изученного нами месторождения. Как видно на рис.2, большинство точек корреляции δD‰ и ¹⁸О‰ для попутных вод изученного нами месторождения располагаются, в отличие от известных ранее типов вод, левее от линии метеорных вод, а линия тренда для полученного «облака точек» пересекает линию Крейга почти под прямым углом и выражается уравнением:

δD ‰ = -16,62 ¹⁸О ‰ + 171,6 ( 1 )

В отличие от попутных вод газоконденсатного месторождения, линия тренда для вод МКП идентична с известными до сих пор линиями, приведенными на рис.1, а формула имеет вид:

δD ‰ = 3,54 δ¹⁸О ‰ – 54,47 ( 2 )

Известны способы увеличения концентрации дейтерия при испарении вод, изотопном обмене между водой и сероводородом, а также двухтемпературном изотопном обмене в промышленных установках. Можно предположить, что описанные процессы теоретически и могут протекать в глубинах Земли и в районе изученного месторождения. Но подобные предположения пока остаются только в теории и в настоящее время не подтверждены чистым опытом. Для такого чистого опыта требуется отобрать пробы воды и сероводородного газа непосредственно из пласта и проанализировать изотопный состав водорода, обеспечив сохранность именно тех динамических и температурных условий, которые существуют в пласте. Однако, в настоящее время вряд ли такой эксперимент возможен в силу технических трудностей соблюдения требуемых условий (отсутствие методов определения изотопного состава водорода подземных вод непосредственно в их естественном залегании). Именно это обстоятельство и вынуждает предполагать всевозможные процессы, которые могут теоретически происходить в пределах продуктивного пласта и выходе попутных вод на поверхность земли.

Однако описанные способы образования высоких концентраций дейтерия в попутных водах месторождения не учитывают возможность их присутствия в глубинных водах, поступление которых однозначно установлено нами на основе уран-изотопных исследований попутных вод месторождения [1]. Вряд ли следует игнорировать и закономерное изменение содержания дейтерия в попутных водах по площади и разрезу продуктивного горизонта (рис.3) месторождения по куполовидной структуре изолиний. Они полностью согласуются с результатами уран-изотопного индикаторного моделирования, эффективность которых по идентификации глубинных вод доказано результатами многочисленных исследований в различных геологических и гидрогеологических условиях во многих регионах [ 1 ].

Таким образом, становится очевидным обнаружение в районе изученного газоконденсатного месторождения неизвестного до сих пор явления аномальных концентраций дейтерия в глубинных водах и это, по-видимому, требует некоторых уточнений в теории образования дейтерия в гидросфере Земли.

По данным уран-изотопных исследований было установлено, что попутные воды продуктового горизонта образуются в результате смешения в различ-

ной степени собственно пластовых вод седиментационного происхождения с глубинными водами, поступающими в проницаемых зонах глубинных разломов. С этих позиций снова обратимся к графикам на рис.2. Распределение точек для попутных вод показывает, что они образованы в результате смешения глубинных вод с высоким содержанием дейтерия с собственно пластовыми водами башкирских отложений, захороненными в процессе осадконакопления. По характеру линии тренда для вод МКП можно видеть, что они образованы в результате смешения пластовых вод с метеорными водами. Если продолжить линии тренда для попутных вод и для вод МКП до взаимного пересечения, то изотопные показатели в точке пересечения этих линий будут характеризовать собственно пластовые (т.е. седиментационные) воды продуктивного горизонта. Как видно на рис.2, изотопные показатели водорода и кислорода собственно пластовых вод продуктивного горизонта: δD = –14.4‰ и δ¹⁸О = +11.3‰.

В другом конце линии тренда для попутных вод величина δD должна быть больше максимальных значений, наблюденных в попутных водах промысловых скважин, т.е. δD_гл >> +220 ‰. Это глубинные воды, характеризующиеся высоким содержанием дейтерия, возможно около +600‰ или более. Подставляя значение δD = +600‰ для дейтерия в формулу ( 1 ) получаем и значение кислорода-18 для глубинных вод: δ¹⁸О = - 25,7‰.

Выводы:

Экспериментально установлено неизвестное ранее явление, заключающееся в том, что аномально повышенные концентрации дейтерия в попутных водах газоконденсатных месторождений обусловлены поступлением глубинных вод с высоким содержанием дейтерия природного происхождения в результате ядерных процессов в недрах Земли и имеют обратно пропорциональную зависимость от концентраций кислорода-18 в отличие от закона Крейга для «метеорных» вод о прямо пропорциональной зависимости между указанными изотопами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тихонов А.И. Неравновесный уран в условиях активного водообмена и его использование в геологии и гидрогеологии. Чебоксары. 2009. – 458 с.

2. Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы Земли. – М.: Научный мир. 2009. – 632 с.

3. Graig H. The isotropic geochemistru of water and carbon in geothermal areas // Nuclear Geology of Geothermal Areas. Spoletto, 1963. P. 17-53.