Прогнозирование концентраций лития в промышленных рассолах по результатам длительной эксплуатации месторождения в условиях дефицита исходных данных

UDK: 541.1:622.276

DOI: 10.24887/0028-2448-2025-11-108-113

Ключевые слова: промышленные рассолы, попутно добываемые воды, гидроминеральное сырье, рифейский водоносный комплекс, литий, рубидий, стронций, машинное обучение, алгоритм «случайного леса», корреляционный анализ

Авт.: А.А. Ишков, к.т.н. (ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть», ОГ ПАО «НК «Роснефть»; Тюменский индустриальный университет ); М.С. Зарубов (ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть», ОГ ПАО «НК «Роснефть»); М.А. Данилова, к.г.-м.н. (ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть», ОГ ПАО «НК «Роснефть»; Иркутский гос. технический университет); А.В. Корзун, к.г.-м.н. (ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть», ОГ ПАО «НК «Роснефть»; МГУ имени М.В. Ломоносова); А.П. Горохов (ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть», ОГ ПАО «НК «Роснефть»)

Настоящее исследование направлено на разработку и апробацию методики прогнозирования стабильности концентраций ценных микрокомпонентов (Li+, Sr2+, Br-) в промышленных рассолах, добываемых попутно с углеводородами, при разработке нефтяных месторождений Сибирской платформы. В рамках проведенного исследования был выполнен комплексный анализ массива гидрогеохимических данных, полученных по 201 скважине Куюмбинского месторождения. База данных включает 450 протоколов химического анализа воды на макрокомпонентный и 211 протоколов на микрокомпонентный состав. Впервые применен комплексный подход, сочетающий традиционный корреляционный анализ и современные методы машинного обучения (алгоритм «случайного леса»), позволяющий прогнозировать концентрации ценных микрокомпонентов на основе регулярно измеряемых концентраций макрокомпонентов в рамках анализа добываемых вод эксплуатационного фонда. Выявлены устойчивые корреляционные связи между концентрациями Li+ и Ca2+, Mg2+, Na+, K+, pH, минерализацией. Разработанная предиктивная модель позволяет с высокой достоверностью (коэффициент детерминации составил 0,93 и 0,77 соответственно на обучающей на тестовой выборках) оценивать распределение концентраций лития по скважинам и прогнозировать их динамику при длительной эксплуатации месторождения, в том числе при отсутствии сформированной системы мониторинга. Установлено, что по большинству скважин не наблюдается значимого снижения концентраций лития в процессе многолетней добычи, что свидетельствует о стабильности гидрогеохимических условий рифейского водоносного комплекса. Предложенная методика дает возможность существенно сократить затраты на оценку ресурсного потенциала гидроминерального сырья и может быть адаптирована для других регионов и компонентов.

Список литературы

1. Особенности освоения гидроминерального сырья в районах газодобычи Иркутской области / В.Н. Федоров, С.Б. Коротков, А.Г. Вахромеев [и др.] // Фундаментальные, глобальные и региональные проблемы геологии нефти и газа : Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной

90-летию со дня рождения академика РАН А.Э. Конторовича. – Новосибирск: Сибирское отделение РАН, 2024. – С. 240-242. – https://doi.org/10.53954/9785604990070_240. – EDN: LYRWKT.

2. Vikström H., Davidsson S., Höök M. Lithium availability and future production outlooks // Applied Energy. – 2013. – V. 110. – P. 252–266. – https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.04.005

3. Перспективы развития и проблемы освоения сырьевой базы дефицитных стратегических видов твердых полезных ископаемых Сибири / Н.П. Похиленко, В.П. Афанасьев, А.В. Толстов [и др.] // Геология рудных месторождений. – 2023. – Т. 65. - № 5. – С. 476-492.

4. Рапогазопроявления и аномально высокие пластовые давления литиеносных рассолов на юге Сибирской платформы (флюидогеодинамическая интерпретация геолого-геофизических и геопромысловых данных; прогноз горно-геологических условий, инновационные подходы и решения в бурении и освоении Ковыктинского газоконденсатного месторождения) / Ю.А. Агафонов, С.В. Алексеев, Л.П. Алексеева [и др.]. – Т. 1. – Иркутск: Иркутский национальный исследовательский технический университет, 2022. – С. 49–97. – EDN: URNYLC.

5. Novikov D.A., Sukhorukova A.F. Hydrogeochemistry of the Arctic areas of Siberian petroleum basins // Arctis. – 2020. – V. 73. – P. 131–152. – https://doi.org/10.1088/1742-6596/1451/1/012016. – EDN: PJTVFE

6. Вожов В.И. Подземные воды и гидроминеральное сырье Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции: дис. ... д-ра геол.-минер. наук. – Новосибирск: СНИИГГиМС, 2006. – 209 с.

7. Корзун А.В., Паршикова Н.Г., Харитонова Н.А. Перспективы использования и проблемы изучения месторождений промышленных вод РФ // Материалы XXIV Всероссийского совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. – Новосибирск, 2024. – С. 4–8. – EDN: XWBRYB

8. Пиннекер Е.В. Рассолы Ангаро-Ленского артезианского бассейна. – М.: Наука, 1977. – 104 с.

9. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – М.: Недра, 1996. – 366 с.

10. Шварцев С.Л. Источники кальция, стронция и бария крепких и сверхкрепких рассолов хлоридно-кальциевого типа // Геология и геофизика. – 1973. –

№ 6. – С. 23–30. – EDN: VTOBSR

11. Букаты М.Б. Геология и геохимия подземных рассолов западной части Сибирской платформы: дис. ... д-ра геол.-минер. наук. – Томск, 1999. – 247 с. – EDN: QDBTHN

12. Букаты М.Б., Шварцев С.Л. Равновесие высокоминерализованных подземных рассолов с эвапоритовыми минералами // Советская геология. – 1983. – № 8. – С. 114–123.

13. Вулканогенно-тектоническая модель формирования флюидодинамических структур в осадочном чехле Ангаро-Ленского артезианского бассейна Сибирской платформы / А.Г. Вахромеев [и др.] // Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2024. – Т. 2. – № 1. – С. 21–25. – https://doi.org/10.33764/2618-981X-2024-2-1-21-25. – EDN: XPVUUS