Томский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук (ТФ ИНГГ СО РАН)

Руководитель филиала:
Головко Анатолий Кузьмич

Адрес:
634055, г. Томск, пр. Академический, 4

Контакты:
Телефон: +7(3822) 49-21-63
Факс: +7(382-2) 49-21-63
E-mail: tomsk@igng.tsc.ru

Направления научной деятельности
- Геологическая эволюция системы «вода-порода»,
- Геология и геофизика месторождений нефти и газа,
- Нефтегазовая гидрогеология,
- Ресурсы, динамика и охрана подземных вод, геоэкология,
- Физико-химические исследования керна и пластовых флюидов.

Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, как отдел экспериментальных геофизических исследований в составе Института химии нефти СО АН СССР, был создан 4 апреля 1978 года.

Первым заведующим отделом был назначен кандидат технических наук Б.А. Елисеев. В 1982 г. его сменил доктор технических наук И.С. Чичинин, под руководством которого разрабатывались принципы нового сейсмовибратора. В 1992 году отдел был переименован в отделение. С 1994 по 2013 гг. отделение, а затем филиал возглавлял д.г.-м.н., профессор С.Л. Шварцев, под руководством которого разработано новое научное направление по геологической эволюции и самоорганизации системы вода-порода.

С 2013 г. (февраль) директором филиала ИНГГ СО РАН назначен д.х.н., профессор. А.К. Головко.
В настоящее время в Томском филиале созданы и функционируют две лаборатории: лаборатория гидрогеохимии и геоэкологии, лаборатория физико-химических исследований керна и пластовых флюидов
Под руководством д.г.-м.н., профессора С.Л. Шварцева разработано новое научное направление по геологической эволюции и самоорганизации системы вода-порода.

Сверхкрепкие рассолы подземных вод
На основе изотопных исследований и новой методики термодинамического моделирования выяснен генезис и процессы формирования сверхкрепких рассолов (содержание солей до 700 г/л) в земной коре. Доказано, что их образование является следствием метаморфизации рапы древних солеродных бассейнов, которые до 85% катионов заимствовали из алюмосиликатных и сульфатных минералов вмещающих осадочных пород. Такие рассолы, как и другие геохимические типы вод, являются результатом геологически длительной эволюции системы "вода-порода", механизмы которой выявлены работами.

По результатам многолетних исследований взаимодействия воды с горными породами предложены механизмы глобальной эволюции. Выявлено неизвестное ранее явление – наличие внутренней эволюции в системе вода – порода, которая развивается независимо ни от каких внешних факторов. Главной движущей силой такой эволюции выступает неравновесность воды с ведущими минералами горных пород магматического генезиса. Наличие такой неравновесности обеспечивает непрерывный процесс растворения первичных минералов и накопления в растворе всех химических элементов, которые есть в растворяемых горных породах. Соответственно, в водном растворе быстро устанавливается равновесие с новообразованными веществами, которых ранее на Земле не было, но которые способны появиться в новой системе вода – вторичный продукт. Первыми среди таких вторичных минералов при обычных температурах и давлении формируются те, у которых наиболее низкие значения растворимости. К ним относятся оксиды и гидрооксиды Al и Fe (гётит, лимонит, гиббсит, бёмит и др.), затем глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, иллит, хлорит и т.д.), позже карбонаты (кальцит, магнезит, доломит, сидерит и т.д.), затем сульфаты (гипс, барит, стронцианит и др.), фосфаты, хлориды и т.д.

Выпадение в осадок каждого минерала приводит к изменению соотношения элементов в растворе, поскольку одни из них связываются вторичными продуктами, другие до определённой стадии взаимодействия – нет. Появление вторичного минерала служит важным фактором не только изменения поведения (миграции) тех элементов, которые связываются этим минералом, но и теми, которые остаются в растворе. В результате формируются всё новые и новые вторичные минералы, каждый из которых образуется в тесной ассоциации с конкретным геохимическим типом воды. Эта ассоциация названа гидрогенно-минеральным комплексом. Для зоны гипергенеза выделено шесть таких типов (табл.).
Гидрогенно-минеральный комплекс – это результат определенного этапа эволюции системы вода – порода. Он образуется из воды определенного состава и определяется временем взаимодействия воды с горной породой: чем дольше взаимодействует вода с породой, тем более поздний комплекс формируется.

Таблица. Ориентировочное время взаимодействия воды с горными породами для разных гидрогенно-минеральных комплексов
Комплекс Подземный сток, л/(с·км2) Мощность зоны стока, м Время взаимодействия, лет Водообмен, лет-1
Латеритный 30 15 16,7 6·10-2
Каолинитовый 8,0 30 125 8·10-3
Бисиаллитный 2,0 150 2500 4·10-4
Содово-лёссовый 0,3 300 32·103 3·10-5
Гипсообразующий 0,08 300 12·104 8·10-6
Галитообразующий 0,01 400 14·105 7·10-7

Разработан и внедрён многофункциональный программный комплекс «HydroGeo», предназначенный для оценки фильтрационно-ёмкостных свойств пород по данным исследования скважин, оценки эксплуатационных запасов подземных вод, прогноза отложения солей в промысловом оборудовании и коллекторах, моделирования водно-газовых равновесий. Разрабатывается актуальная проблема по выявлению источников железа в питьевых водах Томской области для решения обеспеченности сельского населения качественной водой.

Разрабатываются новые технологии оценки состояния окружающей среды.
Успешно решаются вопросы по поиску, разведке и оценке ресурсов месторождений подземных вод для обеспечения хозяйственно-питьевых и производственно-технических нужд нефтепромыслов Сибири.
Совместно с Восточно-Китайским Технологическим университетом по теме «Геохимия азотных терм провинции Цзянси» (Китай) и Забайкалья (Россия)» проводятся исследования азотных терм, широко развитых на территории Китая и России. По результатам исследований составлена база данных их химического состава, распространения по территории, изотопного состава, форм миграции элементов, равновесия с ведущими минералами вмещающих пород. Все эти данные послужили основой для разработки термодинамической модели формирования состава азотных термальных вод.

Под руководством д.х.н. Головко А.К. в настоящее время ведется работа по организации аналитической лаборатории физико-химических исследований нефтяных флюидов и кернов. Основной задачей лаборатории станет выполнение фундаментальных научных исследований на основе уникального комплекса-лаборатории рентгеноспектрального анализа ARL PERFORM X, который позволяет определять содержание 72 химических элементов в природных образцах для геологии, геохимии и экологии (керны, руды, минералы горных пород, горючие сланцы, битуминосные песчаники, донные осадки, почвы, нефти и нефтепродукты, природные, поверхностные и пластовые воды). В 2017 году начала работу группа рентгеноспектрального анализа, запущен прибор рентгено-флуоресцентный анализатор (РФА) ARL PERFORM X Thermo Fisher Scientific с комплектом оборудования для пробоподготовки и начаты тестовые работы по постановке методик анализа.

В лаборатории имеются современные приборы:
высокоэффективный жидкостной хроматограф LC-200 Prominence (Шимадзу) для проведения количественного и качественного анализа сложных органических веществ и их смесей при двухволновом детектировании в диапазоне длин волн от 190 до 900 нм:
атомно-абсорбционный спектрометр ААС-7000 (Шимадзу) для анализа до 50 элементов от Na до Bi в жидких пробах, спектральный диапазон от 185 до 900 нм, предел обнаружения 0.006 мг/л.;
масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией Agilent 7700 ICP-MS-La для анализа проб с общим содержанием растворенных твердых веществ до 25 %, определяет элементы от Li до U.
Имеется весь комплекс оборудования для пробоподготовки твердых образцов: размол, спекание, прессование.
Выполняемые научные и аналитические исследования направлены на улучшение и модернизацию технологических режимов добычи и транспорта углеводородного сырья, его переработки на малотоннажных установках с целью получения и поступления на предприятия и в продажу моторных топлив и смазочных материалов качественных продуктов, экономии средств за счет увеличения сроков использования дорогостоящих импортных присадок, масел и др. продуктов.
В филиале защищено 6 докторских и 27 кандидатских диссертаций, опубликовано более 1254 научных трудов: 39 монографий, учебников, сборников статей, более 368 статей в центральной печати, в том числе более 100 за рубежом.