CC BY
18Актуальные проблемы нефти и газа ■ Вып. 3(22) 2018 ■ http://oilgasjournal.ru
ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ КРУПНЫХ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРО-КАВКАЗСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ (С ПОЗИЦИИ НЕЛИНЕЙНОЙ ГЕОДИНАМИКИ)
Э.Р. Казанкова, Н.В. Корнилова Институт проблем нефти и газа РАН e-mail: Elvira.Kazankova@mail.ru, nataliakornilova@rambler.ru
К крупным нефтяным месторождениям Северо-Кавказской нефтегазоносной провинции (НГП) относятся Анастасиевско-Троицкое, Малгобек-Вознесенское-Алхазово и Эльдаровское. По геологическому строению эти месторождения относятся к категории сложных. Моделирование нелинейных процессов связано с исследованием динамических эффектов, которые в масштабе геологического времени не могут быть изучены ни прямыми, ни косвенными методами, а их пёроявление связано с регулярными диссипативными структурами. Установление закономерностей развития и формирования геологических структур в полях напряжений является первоочередным этапом цикла работ, направленных на выявление, поиск и разведку нефтяных и газовых месторождений [1-3].
Диссипативная структура (пространственно-временная структура, структура рассеянного порядка) существует, только если через нее непрерывно проходит поток энергии [4]. Как оказалось, в природе подавляющее большинство геологических систем являются открытыми и относятся к диссипативным [5]. Система в целом может быть неравновесной, но уже определенным образом несколько упорядоченной, организованной [4].
В целом диссипация как процесс рассеивания энергии, затухания движения и информации играет весьма конструктивную роль в образовании новых структур в открытых системах. Для диссипативной системы невозможно предсказать конкретный путь развития, поскольку трудно предугадать реальные условия ее начального состояния.
По данным В.И. Шарова, нефтяные месторождения-гиганты занимают положение центра геодинамической системы, где глубинный энергетический поток системы максимален [6].
Под системой в данной работе рассматривается множество геологических объектов вместе с отношениями между этими объектами и их свойствами. Физическая природа полей напряжений такова, что имеют место значительные трудности в определении
научного подхода к их изучению, так как форма их проявления оказывается необычной в рамках известных геологических научных представлений.
Под полем напряжений в данной работе понимается квазистационарная составляющая суммарного поля сил разной природы, действующих в геологической среде, или пространственно-организованная совокупность всех, сосредоточенных в данной точке, природных механических, физико-химических, термодинамических и других процессов, обобщенно отражающая динамику всех физических полей и излучений, определяющих динамическую структуру Земли в данной точке с некоторой степенью адекватности. Оно образует неразрывную систему полей напряжений разных рангов, взаимосвязанных в определенных объемах геологической среды [7].
Каждый узел решетки можно рассматривать как материальную точку, к которой приложены силы в векторном изображении. Основным преимуществом методов векторного исследования перед координатным является то обстоятельство, что векторные формулы не изменяются при переходе от одной системы к другой [1, 2].
Необходимо определение направления векторов, а при таком геометрическом подходе отпадает необходимость в физическом обосновании векторов, тем более что природа взаимодействия разных факторов в структуре поля напряжений до конца не ясна.
Используя поля напряжений как диагностический признак многих геодинамических явлений, можно объяснить условия формирования геологических структур, периодически испытывающих деформации сжатия-растяжения разной амплитуды и частоты (ортогональные и диагональные системы разломов, участки с дифференцированными вертикальными движениями земной коры).
Векторы поля напряжений, проходя в течение геологической истории по одной и той же трассе, меняют направление, контролируя соответственно разновозрастные вещественные комплексы (А.В. Николаев, 2005 г.) [8].
На геодинамической карте Европейской части России определены территории геодинамической устойчивости, неустойчивости и вероятной сейсмической активности. Выделены участки возможного возникновения короткопериодных деформаций, связанных с преобладанием вертикальных движений, сдвиговых смещений, растягивающих напряжений и напряжений сжатия [9-11].
На построенной карте месторождений тяжелых нефтей (ТН) и битумов СевероКавказской НГП (рис. 1, см. приложение) показаны месторождения и залежи тяжелой
нефти, связанные с различными глубинами. На глубинах менее 500 м обнаружено 7 месторождений и 11 залежей, на глубинах 500-1000 м - 12 месторождений и 19 залежей, а на глубинах более 1000 м - 17 месторождений и 20 залежей. Большая часть запасов ТН приурочена к пластам, эффективная нефтенасыщенная толщина которых в залежах, как правило, составляет выше 5 м, достигая и более высоких величин - 35,7 м, 63 м и 64,6 м [11, 12].
Нефти Краснодарского края, несмотря на высокую плотность, характеризуются как малосернистые (до 0,6%), и низкопарафинистые, содержание суммы смолисто-асфальтеновых компонентов редко превышает 30%. По данным В.И. Ермаковой [13], эти нефти относятся к никелевой группе нефтей (У/№<1), обеднены ванадием и целым рядом других микроэлементов (МЭ). Так, например, в ТН Краснодарского края (по средним данным) обнаружено ванадия- 3,0, никеля - 7,6, железа - 5,0, марганца - 0,1, меди - 0,1, бора - 0,6 г/т. Анализ фактического материала по содержанию МЭ, проведенный нами по многочисленным литературным источникам, позволил установить, что характерной особенностью нефтей Предкавказья, в отличие от нефтей Волго-Урала, Западной Сибири, Тимана, Прикаспия, является их обедненность микроэлементами. Особенно низкие концентрации по сравнению с нефтями других регионов отмечаются для главных, типичных для нефтей и хорошо изученных элементов - ванадия и никеля. Однако обнаружены некоторые микроэлементы, которые накапливаются в нефтях Предкавказья в более высоких концентрациях, нежели в нефтях других регионов. Это Ga, Au, As, Br, I, максимальные концентрации которых соответственно равны: 2,8; 0,1; 0,9; 0,5; 5,8; 16,0 г/т [11, 12].
В результате геодинамической интерпретации комплекса имеющейся геолого-геофизической информации и структурных построений на территории Северо-Кавказской НГП выявлены участки действия преимущественно восходящего вектора поля напряжений, действующего с глубины 180 км, и нисходящего вектора поля напряжений, где возможно глубокое залегание кристаллического фундамента. Определены зоны сдвиговых деформаций, сформировавшиеся в результате скручивания и характеризующиеся в разрезе надвигами, резким увеличением мощности осадочного чехла и глубоким залеганием фундамента; участки, на которых происходят одновременно сжатие и растяжение со сдвиго-надвиговыми деформациями, и участки спокойного залегания осадочной толщи.
Установлено, что Анастасиевско-Троицкое, Малгобек-Вознесенское-Алхазово и Эльдаровское месторождения сформированы в блоке геологической среды со стороной около 120 км, в зоне действия преимущественно восходящего вектора поля напряжений, действующего с глубины 180 км (см. рис. 1). Ранее было установлено, что в аналогичных условиях на Восточно-Европейской платформе сформировались Астраханская и Оренбургская структуры, на Западносибирской плите - Восточно-Перевальная структура [1].
Анастасиевско-Троицкое месторождение является самым крупным и уникальным месторождением Краснодарского края. Расположено оно в осевой зоне Западно-Кубанского прогиба и связано с диапировой структурой, осложненной разрывными нарушениями и проявлением грязевого вулканизма (Р.Д. Абдулмазитов, К.С. Баймухаметов, В.Д. Викторин и др., 1996 г.; В.Е. Алемасов, 1992 г.). Анастасиевско-Троицкая брахиантиклинальная складка имеет юго-восточное - северо-западное простирание, погружается в юго-восточном направлении и разделяется седловиной на два поднятия: западное - Анастасиевское и восточное - Троицкое. Анастасиевская складка имеет симметричное строение с углами падения в миоценовых слоях до 10-14°. Троицкая складка, имеющая два купола, расположена на 60 м ниже свода Анастасиевской складки, отличается более пологим строением, с углами падения пород до 4-5о. Размер всего поднятия по горизонту IV (мэотис) 21х2,3км.
На территории республики Ингушетия разрабатывается одно месторождение с тяжелой нефтью - Малгобек-Вознесенское-Алхазово. Залежь тяжелой нефти, приуроченная к караган-чокракским отложениям миоцена, залегает на глубине 540 м. Коллектор сложен терригенными породами с открытой пористостью 25,8%, проницаемостью 0,472 мкм2. Плотность нефти - 924 кг/м3, вязкость - 39 мПа.с. Нефть малосернистая -содержание серы около 0,29 вес.%., общая нефтенасыщенная толщина 8 м.
На территории Чеченской республики разработано Эльдаровское нефтяное месторождение, расположенное в 60 км к северо-западу от г. Грозный. Эльдаровская антиклиналь по северному и южному крыльям осложнена продольными надвигами, амплитуда которых достигает 1500-2500 м. Нефтяная залежь тектонически экранированная. Залежь тяжелой нефти приурочена к караган-чокракским отложениям миоцена и залегает на глубине 650 м. Песчаники с открытой пористостью 20%, проницаемостью 0,2 мкм2. Нефть в залежи плотностью 918 кг/м3, вязкостью 30 мПа.с., общая нефтенасыщенная толщина 4 м. [14].
Таким образом создана геолого-геодинамическая структура бассейна. Воздействием восходящих и нисходящих векторов поля напряжений можно объяснить геодинамическую ситуацию осадочных бассейнов. Изменение направления векторов поля напряжений может влиять на интенсивность миграции и аккумуляции углеводородов.
Для обеспечения экологической безопасности освоения нефтяных месторождений Северо-Кавказской НГП необходима оценка металлоносности, в том числе содержания Ga, Au, As, Br, I, прежде всего, для извлечения их в промышленных масштабах с учетом влияния этих микроэлементов на экологическую обстановку [12]. Нефть месторождения Малгобек-Вознесенское-Алхазово перерабатывали на бензин А-74, лигроин, дизельное топливо и дистилляты масел (индустриального, автолового и цилиндрового).
На сегодняшний день используется только нефть Анастасиевско-Троицкого месторождения, которая является стратегическим сырьем для изготовления арктического топлива и нужд авиа и космической промышленности [15].
Статья написана в рамках выполнения государственного задания (тема «Энергетика, динамика и дегазация Земли, теоретические и экспериментальные основы инновационных сейсмоакустических технологий исследования геологической среды и контроля за объектами нефтегазодобычи», № АААА-А16-116021510125-7).
ЛИТЕРАТУРА
1. Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В. Структурирование геологической среды на различных уровнях организации [Электронный ресурс] // Актуальные проблемы нефти и газа. 2018. № 1(20). 15 с. - Режим доступа: http://www.oilgasjournal.ru/ (Дата обращения 15.09.2018 г.).
2. Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В. Формирование геологических структур с позиции нелинейной геодинамики // Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия: Сб. тр. XIII Междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск: Междунар. науч. ин-т «Educatю», 2015. Т. 6(13), часть 4. С. 24-29.
3. Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В. Формирование систем нефтегазонакопления с позиции нелинейной геодинамики [Электронный ресурс] // Актуальные проблемы нефти и газа. 2017. № 2 (17). 6 с. - Режим доступа: http://www.oilgasjournal.ru/ (Дата обращения 18.09.2018 г.).
4. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: Прогресс, 1986. 431 с.
5. Шварцев С.Л. Прогрессивно самоорганизующиеся абиогенные диссипативные структуры в геологической истории Земли // Литосфера. 2007. № 1. С. 65-89.
6. Шаров В.И. Процессы самоорганизации в геосистемах по материалам сейсмического изучения диссипативных структур и флюидного режима в литосфере рудных и нефтегазоносных районах // Симпозиум и школа «Синергетика геосистем»: Материалы конф. М.: ИГЕМ РАН. 16-20 апреля 2007 г. - Режим доступа: http://geo.web.ru/conf/SGS_2007/content.html
7. Казанкова Э.Р. Принципы системной организации полей напряжений в литосфере // Газовая промышленность. 1997. № 7. С. 39-42.
8. Казанкова Э.Р., Судо Р.М. Нелинейная геодинамика и экология недр (с позиции самоорганизации полей напряжений) // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности: Сб. ст. М.: Наука, 2000. С. 359-364.
9. Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В., Судо Р.М. Закономерности формирования геологических структур с позиции нелинейной геодинамики. // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности: Сб. ст. Вып. 2. М.: ГЕОС, 2002. С. 85-98
10. Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В. Закономерности геологического строения и возможного нефтегазонакопления в пределах Восточно-Европейской платформы // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа, актуальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа: Тр. 7-й Междунар. конф. М.: МГУ, 2004. С. 218-220.
11. Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В. Природные битумы Северо-Кавказкой нефтегазоносной провинции // Геология нефти и газа. 2014. № 6. С. 48-52.
12. Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В., Добрынина С.А., Пунанова С.А. Анализ ресурсной базы тяжелых нефтей Западного Предкавказья // Природные битумы и тяжелые нефти: Сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. С-Пб.: ВНИГРИ, 2006. С. 357-370.
13. Ермакова В.И. Микроэлементы нефтей Краснодарского края: Автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук. М., 1967. 22 с.
14. Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В. Тяжелые нефти Краснодарского края // Фундаментальный базис и инновационные технологии поисков, разведки и разработки
месторождений нефти и газа: Тез. докл. XXI Губкинские чтения. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2016. С. 27-31.
15. Месторождения. Техническая библиотека [Электронный ресурс] // Нефтегаз.ру. - Режим доступа: https://neftegaz.ru/tech_Hbrary/view/5016-Anastasievsko-Troitskoe-neftegazokondensatnoe-mestorozhdenie (Дата обращения 07.08.2018).
16. Нефтяные и газовые месторождения СССР: Справочник. В 2 кн. / Под. ред. С П. Максимова. Кн. 2. Азиатская часть СССР. М.: Недра, 1987. 303 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рис. 1. Карта месторождений тяжелых нефтей и природных битумов Северо-Кавказской НГП (Казанкова Э.Р., Корнилова Н.В., 2018 г.): 1 - месторождения тяжелых нефтей (1-39): Запорожское, Западно-Ахтанизовское, Борисоглебское, Капустина Балка, Благовещенское, Гирлянное, Камышеватое, Западно-Нефтяное, Северо-Нефтяное, Плавневое, Прикубанское, Стрельчанское, Белый Хутор, Суворово-Черкесское, Уташ-Юровское, Джигинское, Курчанское, Западно-Варениковское, Западно-Адагумское, Адагумское, Южно-Адагумское, Кудако-Киевское, Анастасиевско-Троицкое, Крымское, Северо-Крымское, Абинское, Абино-Украинское, Шептальское, Ахтырско-Бугундырское, Холмское, Зыбза-Глубокий Яр, Восточно-Ильское, Южно-Карское, Старокалужское, Нефтянское, Нефтегорское, Павлова Гора, Малгобек-Вознесенское-Алхазово, Эльдаровское [16]; 2 - битумные поля: I - Таманское, II - Крымско-Варениковское, III - Зыбза-Глубокоярское, IV - Старо-Калужское, V - Хадыженское, VI -Фиагдон-Малковское, VII - Терско-Сунженское, VIII - Черногорское, IX - Дагестанского клина; 3 - месторождения битумов: 1 - Южно-Зыбзенское, 2 - Нефтегорское, 3 -Пираузское [11]; 4 -участки действия преимущественно восходящего вектора поля напряжений (действующего с глубины 180 км): 1 - Анастасиевско-Троицкое месторождение, 2 - Малгобек-Вознесенское-Алхазово и Эльдаровское месторождения; 5 - административные границы
