CC BY
92
к.г.-м.н. А.В. Полетаев, д.ф. г.-м. н. Е.В. Полетаева Институт геологии НАНА Баку, Азербайджан
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ
ГРЯЗЕВОГО ВУЛКАНА В ПРЕДЕЛАХ ЮЖНО-КАСПИЙСКОЙ
ВПАДИНЫ
Ключевые слова: структура грязевого вулкана, Каспийское море, зона
нефтеобразования
Аннотация. В работе проведена интерпретация сейсмического профиля, а также комплексирование химического и изотопного состава УВ газов с целью выделения структуры грязевого вулкана и определения механизмов его формирования. В результате изучения сейсмического, гравитационного и изотопного состава УВ газов была построена модель структуры грязевого вулкана и выделены этапы его развития, а также установлены два этапа формирования УВ газов и определены основные пути их миграции.
Для выполнения работы был использован сейсмический профиль [6] по линии СЗ-ЮВ Южного Каспия, химический и изотопный состав УВ газов (более 330 анализов), а также данные по гравитационному полю ЮКВ [8]. Анализ ранее опубликованных работ показал, что область исследования пока еще недостаточно хорошо изучена [1, 2, 3, 4, 5, 7].
С целью изучения структуры грязевого вулкана, определения направления миграции углеводородов (УВ), способствующей его формированию, была производна интерпретация сейсмического профиля, а также построены графики распределения углеводородных газов в зависимости от стратиграфического возраста вмещающих отложений; изучены палеогеографическая обстановка региона и гравитационное поле ЮКВ.
Интерпретация сейсмического профиля позволила выделить структуру и этапы развития грязевого вулкана (рисунок 1). С целью изучения
генетических аспектов формирования структуры грязевого вулкана, было изучено изменения изотопного состава газа в зависимости от стратиграфического возраста вмещающих пород построены графики для изотопа углерода метана, этана, пропана, бутана и др. Выделение различий проводится по средним значениям, которые в полном объеме оценивают вариации изотопного состава в пределах отдельных стратиграфических горизонтов. По метану, этану, пропану, бутану на всех построенных графиках отмечается последовательное утяжеление изотопа углерода перечисленных газовых компонентов вниз по разрезу от антропогенового региояруса к свитам продуктивной толщи вплоть до ее подошвы (рисунок 2).
а) Ь)
Рисунок 1. Сейсмический профиль [6] по линии СЗ-ЮВ Южного Каспия -(а), интерпретация автора - (Ь).
Так, значения по метану изменяются от -51,1%о до -40,16%о по этану - от -32,0%о до -23,2%о, по пропану от -27,5 %о до -21,9 %о, для бутана - от -27,7%о до -19,8%о. Эта последовательность нарушается ниже по стратиграфическому разрезу. С переходом к отложениям чокракского региояруса происходит резкое облегчение изотопа углерода на 8-11%о, составляя по метану -50,5%о, этану - -34,6%о, пропану - -30,0%о и бутану - -28,3%о. Ниже с переходом к газам майкопской серии, коунской свите и меловым отложениям вновь, как и в верхней антропоген-плиоценовой части разреза, наблюдается увеличение
изотопии углерода: по метану - до -42,6%о, этану —28,4%о, по пропану --27,5%о, бутану - -28,4%о.
Многократное повторение по различным газовым компонентам установленной закономерности изменения изотопии углерода углеводородных газов подчеркивает выявленную тенденцию. Таким образом, в стратиграфическом разрезе осадочной толщи Южно-Каспийской впадины выделяются два интервала, которые характеризуются утяжелением изотопа углерода углеводородных газов в направлении от абшеронского региояруса до подошвы продуктивной толщи и от чокракского горизонта к меловым отложениям.
Стратиграфия х С1 \ • •ч n. • • N. • \ n. • • \ С2 • • \ •ч • \ •
Абшеронский ярус
Акчагыльский ярус
Сураханская свита
Сабунчинсякая свита
Балаханская свита
Накирмакинская песчаная
КС
ПК
КаС
Чокракские отложения
Майкопская серия
Коунские отложения
Меловые отложения
-5 6 -52 -48 -44 -40 -3 1111 6 -32 -28 -24 -20 ису, %,,
Стратиграфия сз n. • • \ \ • • \ • \ Г С4 ч* • \ • N. \ *
Абшеронский ярус
Акчагыльский ярус
Сураханская свита
Сабунчинсякая свита
Балаханская свита
Накирмакинская песчаная
КС
ПК
КаС
Чокракские отложения
Майкопская серия
Коунские отложения
Меловые отложения
-3 111111 2 -30 -28 -26 -24 -22 -20 -3 Э -28 -26 -24 -22 -20 -18 ису,х.
Рисунок 2. Изменение изотопного состава УВ газов в зависимости от стратиграфического возраста вмещающих пород
Согласно установленному изменению изотопа углерода [9], в формировании промышленных залежей нефти и газа выделяются два этапа. В результате изучения сейсмического, гравитационного и изотопного состава УВ газов была построена модель структуры грязевого вулкана (рисунок 3) и выделены этапы его развития, а также установлены два этапа формирования УВ газов и определены основные пути их миграции. Первый этап начинается в меловой системе и заканчивается в миоцене. Сюда входят известные нефтематеринские свиты майкопская, коунская, чокракский горизонт и диатомовые отложения. Второй этап формирования УВ начался с накопления осадков продуктивной толщи вплоть до абшеронского яруса. Лавинная седиментация, превалирование нисходящих движений над восходящими способствовали накоплению мощных осадков в век продуктивной толщи и в последующее время. По мере накопления осадков, а также вследствие тектонических процессов (прогибания) в глубоководной части бассейна происходило ужесточение термобарических условий.
Абоерокпш ярус Акчагыльскин ярус Сурахансш свита Саоунчпнсяш свита Валашская свита
Налкирмакинская песчаная
КС ПК КаС
Чокракюкошшя Майкопская серия Коушне отложения
Меловые отложения
Рисунок 3. Модель структуры грязевого вулкана
Мощности всех стратиграфических подразделений существенно увеличиваются в сторону глубоководной части Каспийского моря, что свидетельствует о возрастании нефтегенерирующей способности осадочной толщи в том же направлении. Районы глубоководной части Каспийского моря относятся к главной зоне нефтеобразования и соответствуют этапам МК1-МК3 и палеотемпературам от 90° до 190°С. С главной зоной нефтеобразования связано основное количество нефтяных и газовых запасов. Постоянно сохраняющееся региональное погружение в центральной части Южно-Каспийской впадины, имевшее место в век продуктивной толщи и в последующее время, создавало условия для установившейся постоянно региональной миграции углеводородов в северном, северо-западном и юго-западном направлении. Кварцевые песчаники высокой пористости и проницаемости в разрезе продуктивной толщи служили прекрасными путями для движения как газообразных, так и жидких углеводородов. Вышеизложенные данные позволяют сделать вывод о том, что региональная миграция углеводородов в пределах Абшеронского нефтегазоносного района происходила из наиболее погруженных участков Южно-Каспийской впадины в целом в северном направлении и характеризовалась наибольшей интенсивностью.
В течение времени, соответствующему нижнему отделу продуктивной толщи мощностью до 2000 м, началась миграция образовавшихся углеводородов, и в то же время газ, опережая при своем движении нефть, способствовал переносу ее значительных количеств. По мере накопления осадков верхнего отдела продуктивной толщи (когда общая мощность достигла 3000-4500 м), а также пород акчагыльского, абшеронского ярусов и антропогена в пластах нижнего отдела значительно увеличивались давление и температура, что привело к однофазному газовому состоянию нефти и газа, мигрирующих вверх по региональному восстанию пластов. По мере движения вверх по восстанию пород однофазовая газовая смесь, попадая в условия низких давлений, претерпевает ретроградную конденсацию и
разделяется на две фазы: жидкую и газовую. Газ, как наиболее подвижный, в своем движении опережает жидкие углеводороды, переносится в вышерасположенные структуры вплоть до краевых обнажений продуктивной толщи и уходит в атмосферу.
Таким образом, установленные газы способствовали формированию грязевого вулкана на каждом этапе развития его структуры, что фиксируется на временном разрезе характерными отражениями сейсмической записи.
Заключение
Интерпретация сейсмического профиля позволила выделить структуру и этапы развития грязевого вулкана, а по данным химического и изотопного состава газов установить два этапа формирования УВ. Первый этап начинался в подстилающих ПТ отложениях (миоцен-эоценовое время) и продолжался до отложений продуктивной толщи. На этом этапе происходила частая смена направлений движений как нисходящих, так и восходящих. Второй этап формирования углеводородов начинался с отложений продуктивной толщи, характеризовался изменением геодинамических условий в регионе (антропоген-плиоценовое время). Лавинная седиментация, превалирование нисходящих движений над восходящими способствовали накоплению мощных осадков в век продуктивной толщи. По мере накопления осадков, а также вследствие тектонических процессов (прогибания) в глубоководной части бассейна происходило ужесточение термобарических условий в осадочной толще. Изучение гравитационного поля позволило установить зоны изменения плотностной неоднородности. Аномалии Буге в этой зоне соответствуют от -60 до -20 мГал.
Список литературы и примечания
1. Алиев, А.И. Изотопный состав углеводородных газов - важный критерий обоснования сингенетичности залежей нефти и газа отложениям продуктивной толщи Азербайджана./ А.И. Алиев, Ф.Г. Дадашев, А.В. Полетаев.// АНХА, 2008. № 5.
2. Бабаев, А.Ш. Моделирование деятельности грязевых вулканов в связи с прогнозом нефтегазоносности. /А.Ш. Бабаев. //МВМ. - Баку, 2007. - 122 с.
3. Гулиев, И.С. Углеводородный потенциал Каспийского региона. / Л.Е. Левин, Д.Л. Федоров. - Баку: Nafta-Pres, 2003
4. Дадашев, Ф.Г. Зоны преимущественного газонакопления в Южно-Каспийской впадине. / Ф.Г. Дадашев, А.В.Полетаев, Н.И. Иманов. //АНХ, 2010. - № 3, 78.
5. Дадашев, Ф.Г. Зональное распределение грязевых вулканов в нефтегазоносных областях. /Ф.Г. Дадашев, П.А.Мамедова, А.В. Полетаев //Геология нефти и газа, 2003.-.№ 1. - С. 18-20.
6. Исмаил-Заде, А.Д. О возможно мантийном характере углеводородных флюидов в Южно-Каспийской впадине. / А.Д. Исмаил-Заде, Ак.А. Али-Заде, И.С.Гулиев, Д.Х. Бабаев, А Н. Гаджиев. // Известия НАНА, Науки о Земле, 2004. - № 3. - С. 6-11.
7. Мамедов, П.З. Субвертикальные геологические тела в осадочном чехле ЮжноКаспийской впадины. / П.З. Мамедов, И.С.Гулиев.// Известия НАНА. Науки о Земле, 2003. - № 3. - С. 139-146.
8. Полетаева, Е.В. Построение модели распределения региональных глубинных разломов по геофизическим аномалиям. Материалы XL Тектонического совещания Области активного тектоногенеза в современной и древней истории Земли./ Е.В. Полетаева// ГЕОС. - М.: 2007. - С. 107-110
9. Poletayev, A.V. Interpretations of isotope dates, geologic and production gas data from South-Caspian depression (Azerbaijan). Offshore Europe, U.K., SPE 108733.
