К оглавлению

УДК 550.36(479.24)

Геотермический режим осадочного покрова в Куринской впадине

А.Н. ПИЛЬЧИН, Б.Э. ХЕСИН, К.М. КЕРИМОВ (АзВНИИГеофизика)

Изучение термодинамического состояния осадочного покрова является одной из основных задач нефтяной геологии. Данные о распределении давления и температуры по разрезу и площади необходимы для правильной интерпретации материалов геофизических исследований, а также для прогноза и оценки нефтегазоносности.

Нами проанализированы термодинамические характеристики осадочного чехла Куринской межгорной впадины. Особое внимание уделено возможности выработки термодинамических критериев, которые в комплексе с другими геофизическими сведениями могут повысить достоверность прогноза наиболее перспективных участков генерации и накопления УВ. О существовании таких критериев свидетельствует тяготение большинства нефтегазовых месторождений Азербайджана к структурам, характеризующимся повышенным тепловым потоком [5].

Актуальность изучения термодинамического режима в рассматриваемом регионе особенно возросла в связи с получением нефти из вулканогенно-осадочных образований мела и палеогена на площади Мурадханлы (Среднекуринская впадина).

Для оценки распределения температур в разрезе осадочного комплекса были использованы геотермические, теплофизические и геологические данные [3-6], а также показания максимального и электрического термометров в скважинах с длительным (месяцы, годы) и небольшим (сутки, несколько суток) временем отстоя. Глубина расположения основных сейсмических границ осадочного покрова определялась на базе карт, построенных по материалам ГСЗ и КМПВ - по изоглубинам поверхностей: 1) d₂^ос (второй сейсмической границе в осадочном слое), приуроченной к верхней части разреза мезозоя (М.М. Раджабов, Н.X. Бахчиева, 1976) и 2) d^к_0(ф) (нулевой сейсмической границе в консолидированной коре), совпадающей, как правило, с подошвой мезозойских образований [1]. Распределение гидростатического давления Р на указанных поверхностях рассчитывалось с использованием материалов о плотностях кайнозойских и мезозойских, отложений [2, 7, 8] по формуле

где σ_i и g_i - соответственно плотность пород и ускорение силы тяжести в i-ом слое, h_i - его мощность.

Анализ имеющихся геотермических показателей позволяет отметить их неоднородность в Куринской впадине по вертикали и латерали, что подтверждает выводы, сделанные в последние годы по другим геофизическим данным [4, 7]. Несмотря на близость вещественного состава пород в верхах осадочной толщи (в основном глины и песчаники), величины геотермического градиента (Г) изменяются в довольно широких пределах, например от 40-43 °С/км в Кировабадском и Шамхорском районах до 25-26 °С/км на Карабоглинской площади и до 10-12 °С/км по мере приближения к Южно-Каспийской впадине [3, 5].

При изучении общих закономерностей изменения Г осадочных отложений с глубиной (z) можно заметить, что в Среднекуринской впадине до уровня 2000 м величина dГ/dz варьирует от -2,2*10^-6 до -4,0*10^-6 °С/м² (знак минус показывает, что величина Г с глубиной убывает), а в Нижнекуринской - составляет -5,8*10^-6 °C/м². Однако уже в интервале глубин 3000- 5000 м значение dГ/dz колеблется от -1,0-10^-6 до - 2,2*10^-6 °С/м².

В связи с изложенным при экстраполяции температуры на глубину с помощью неоднородного стационарного уравнения теплопроводности помимо распределения Г и теплофизических параметров учитывалась величина dГ/dz, т.е. второй производной температуры. Для проверки правильности расчетов было сделано их сопоставление на соответствующих глубинах со средними температурами, зафиксированными в скважинах с различным временем отстоя (см. таблицу).

Несмотря на то, что приведенные средние значения измерений нельзя считать достаточно точными из-за неустановившегося теплового режима большинства скважин, они свидетельствуют о сходности с рассчитанными температурами (максимальная относительная ошибка <=14%), по которым составлены схематические карты изотерм поверхностей d₂^ос и d^к_0(ф), (см. рисунок). Из рисунка видно, что температура возрастает от 140 до 180 °С в районе Шамхора и Кировабада (глубина до поверхности d₂^ос 4- 5 км, давление 0,8-1,0 тс/см²) и от 260 до 280 °С в осевой зоне Евлах-Агджабединского прогиба (соответственно глубина 9-11 км, давление 2,0-2,6 тс/см²). В дальнейшем температуры снова убывают в сторону Саатлы-Кюрдамирского погребенного выступа и южного борта Куринской впадины, составляя в наиболее приподнятой части этой зоны 160-180 °С (глубина до d₂^ос 5-6 км, давление 1,0-1,7 тс/см²).

Аналогичен характер распределения температур и в основании осадочного покрова впадины. Как видно из рис. 2, наименьшие температуры (180-260 °С) наблюдаются в Шамхорском и Кировабадском районах (глубина до d^K_{0 (ф)} 5-7 км, а давление 1,2-1,8 тс/см²), затем они возрастают, достигая в наиболее погруженной части (в осевой зоне Евлах-Агджабединского прогиба) 380-420 °С (глубина и давление соответственно 14-16 км и 3,5-4,5 тс/см²), и вновь резко падают в Имишлинском районе до 180-220°С за счет сокращения глубины до поверхности d^K_{0 (ф)} (8-10 км, давление 1,8-2,7 тс/см²). Однако при переходе к Нижнекуринской впадине, на восточном борту Западно- Каспийского глубинного разлома, температуры снова увеличиваются от 230 до 370°С (глубина d^K_{0 (ф)} и давление соответственно 10-22 км и 2,5-5,5 тс/см²).

Полученные материалы о температурах и давлениях позволяют более точно охарактеризовать природу источников различных геофизических полей, поскольку, например, одни и те же скорости распространения упругих колебаний отвечают различным породам в неодинаковых термодинамических условиях.

При решении многих геолого-геофизических задач важную роль играет исследование локальных неоднородностей теплового поля. Так, если в границах одних складчатых структур впадины Г варьирует в относительно узких пределах - от 14 до 16 °С/км на Каламадинской брахиантиклинали и от 28 до 30 °С/км на площади Боздаг, то в других наблюдается очень резкое его колебание - от 10 до 55°С/км на месторождении Советляр и от 13 до 50 °С/км на Ждановском поднятии. Объяснить последнее локальными изменениями литолого-фациальных характеристик слагающих разрез пород невозможно. Такие участки, как правило, тяготеют к глубинным разломам, например к Предмалокавказскому - площади Советляр, Ждановск, Ширванлы, к Куринскому и Западно-Каспийскому -Амирарх, Сарыджаляр и Джарлы. Так, в Джарлинской скв. 10, близко расположенной к зоне Западно-Каспийского нарушения, на глубинах 3,5-4,5 км температура значительно выше, чем в других скважинах площади на тех же отметках. Аналогичные данные имеются на структурах Среднемуганской и Дайкенд. Таким образом, геотермические характеристики могут быть полезны для выделения и трассирования неизвестных участков или зон глубинных разломов коры, которые, по мнению ряда исследователей, контролируют нефтегазоносность в региональном плане. В комплексе с другими геолого-геофизическими параметрами их можно использовать для детального выявления участков нефтегазонакопления. Хотя при региональных исследованиях установлено, что Г во всех районах Куринской впадины убывает с глубиной, в разрезах некоторых скважин часто отмечаются интервалы, в которых он возрастает, фиксируя участки с аномально повышенным тепловым потоком. Наличие последних не всегда можно объяснить изменением литолого-фациального состава разреза или тектоническими особенностями площади. Большинство их совпадает с перспективными нефтегазоносными объектами, часть, очевидно, связана с проявлениями термальных вод. Например, наиболее интенсивные тепловые аномалии наблюдаются в отложениях майкопской свиты на площади Казанбулаг (скв. 16, 41, 55, 115) с установившимся тепловым режимом (время выдержки скважин 4-7 лет). В их разрезах встречаются слои небольшой мощности (до 20-40 м), в которых величина Г сначала резко возрастает (почти на порядок), а затем падает до обычной.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы.

1. Осадочный покров коры в Куринской впадине характеризуется региональными термическими неоднородностями, которые необходимо учитывать при интерпретации геофизических данных.

2. Аномалии теплового поля можно использовать для трассирования глубинных разломов.

3. Локальные термические неоднородности в разрезах скважин являются, как правило, индикаторами водо- или нефтегазоносности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахмедов Г.А., Раджабов М.М., Гаджиев Р.М. Глубинное строение. Геология СССР, т. XLVII, Азерб. ССР, геологическое описание. М., Недра, 1972

2. Гаджиев Р.М. Глубинное геологическое строение Азербайджана. Баку, Азерб. гос. изд-во, 1965.

3. Кенгерлинская Г.Б. Геотермические особенности и гидрогеологические условия районов распространения термальных вод Азербайджанской ССР. Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. геол.-минералог. наук. 1970 (Азерб. гос. ун-т).

4. Керимов К.М. Глубинная структура и особенности тектонического развития Азербайджанской части Куринской впадины в связи с перспективами нефтегазоносности (по материалам геофизических исследований).- Автореф. дис. на соиск. учен, степени докт. геол.-минералог. наук. Баку, 1975 (ИГ Азерб. ССР).

5. Мехтиев Ш.Ф., Мирзаджанзаде А.X., Алиев С.А. Геотермические исследования нефтяных и газовых месторождений. М., Недра, 1971.

6. Хесин Б.Э. Об использовании геотермических данных по Азербайджану и аналогичным территориям для изучения глубинного геологического строения и выявления рудных тел. - За технический прогресс, 1961, № 10, с. 19-24.

7. Хесин Б.Э. Прогноз и локализация скрытого оруденения в горных областях по геофизическим данным. М., Недра, 1976.

8. Цимельзон И.О. Структура земной коры Азербайджана. - Прикладная геофизика, М., вып. 46, 1965, с. 167-181.

Таблица

Месторождение	Глубина, м	Температура в скважинах с длительным временем отстоя, °С	Средняя температура в скважинах с различным временем отстоя, °С, (в скобках число скважин)	Максимальная глубина температурных измерений, м
Борсунлы	4000	140	124 (1)	4100
Казанбулаг	2500	95	90 (15)	2700
Нафталан	2000	75	78 (50)	2200
Мир-Башир	3000	103	90 (45)	3200
Агджабеды	3500	110	104 (3)	3500
Ждановск	3000	96	90-95 (33)	3300
Советляр	4000	130	120 (7)	4300
Зардоб	4500	130	110 (2)	4500
Мурадханлы	5500	164	158-163 (40)	5760
Джарлы	4500	110	101 (11)	4700
Сор-Сор	4500	115	101 (6)	4700
Саатлы	5500	130	115 (1)	6200
Падар	4500	95	93 (10)	4950
Кюровдаг	5000	97	81-95 (≈500)	5200
Мишовдаг	4500	91	89 (≈250)	4600
Карабаглы	5000	95	88 (≈280)	5000
Нефтечала	3500	77	88 (≈220)	3600
Калмас	5000	95	83-92 (55)	5300
Кюрсангя	5000	97	95 (120)	5300

Рисунок Распределение температур (в °С) в Среднекуринской впадине по поверхностям d₂^ос (а) и d^K_{0 (ф)} (б)