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) d2ос (второй сейсмической границе в осадочном слое), приуроченной к верхней части разреза мезозоя (М.М. Раджабов, Н.X. Бахчиева, 1976) и 2) dк0(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 σi и gi - соответственно плотность пород и ускорение силы тяжести в i-ом слое, hi - 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 d2ос и dк0(ф), (см. рисунок). Из рисунка видно, что температура возрастает от 140 до 180 °С в районе Шамхора и Кировабада (глубина до поверхности d2ос 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 d2ос 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 dK0 (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 dK0 (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 dK0 (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 d2ос (а) и dK0 (ф) (б)