Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геологические и техногенные условия возникновения землетрясений на нефтяных месторождениях Терско-Сункенской зоны дислокаций

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Геологические и техногенные условия возникновения землетрясений на нефтяных месторождениях Терско-Сункенской зоны дислокаций"

ГРОЗНЕНСКИЙ ОРДЕНА ТР7ДС30Г0 Н?ЛС!Г™ ич. АКАДЕШ5КА М.Д.М&Ъ-

На прозах рукописи

ШЛОИША ЗЛЛЕлТЛНА ЗАС.ИЫЗИА

Геологические и техногенные условия возникновения землегрясеплЛ на нефтяных месторождений Терско-Суняенско;': зоны дислскацл;!

Специальность 04.03.17-Гэсиогая, поис.-ся а раээедха нефтяных а газовых месторокдеилЛ

автореферат

диссертации на соискание учено;! стелен;! канлнлага геалсго-; н е з ал о г и ч е с х наук

г.Грозный, 1^92 г.

р&бота выполнена в Грозненском нефтяном институте им.академика М.Д.Миллиокоикова

Научный руководитель-доктор геолого-шнералогсчзских наук, профессор ¡Л.Н.Смирнова

Официальные оппоненты: доктор геолого-шнералогических наук

Д.Г.Осака,

кандидат геолого-минералогических наук старший научный сотрудник А.Т.Саркясов

Ведудее предприятие - Всесоюзный научно-исследовательский и

проектный институт геогер.ллп, г.Махачкала.

Защита состоится е на заседании специалязи-

рованного совета в Грозненском нефтяном институте им. академика М.Д.Мялляошдякоаа К 053.60.02 по адресу: 364061, г. Грозный, пр. Революция, 21.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан.

Учёныа секретарь

специализированного „

совета ' З.И.Беленко

► ' , , . з

I

ОБМЛ ХАРАКПТИСГЛлА РА5СГН

• гьносгь проблемы

Проблема возникновения землетрясения в сзязя с инхенерной деятельности человека особенно остро встала в 40-60 годы, гогда участились случаи сейсмической активности при заполнении крупных водохранилищ, при ядерных взрывах, при закачке технической глдко-сти с атомными отхокама в скважины и др. Наименее изученными яв-тяптся землетрясения на нефтяных месторождениях, вызванных разработкой нефтяных и газовых задачей. 3 последние годы землетрясения, > возбужденные разработкой нефтяных месторождений участились (Чечено-Ингушетия, Западная Сибирь, Западная Украина). Недооценка этого явления ведет к значительному экономическому ущербу, переоценка - к недовыполнению плана добычи нефти. Опыт изучения землетрясений, возбужденных разработкой нефтяных мастс::о?ценяй -очень ограничен, а методика не разработана. Изучение генезиса этих землетрясений представляет научнее а практическое значение и является актуальной задачей.

Цель диссертационной :з*оты

Цельп работы является изучение генезиса зозбу*денных землетрясений на примере Херс.-со-Оуяленсксго нефтегазоносного района. Поскольку з настоящее время бытуот две точки зрения на причину возбужденных землетрясений на нефтяных мастор.жданлях: тектоническая и техногенная, то в данн-Л работе проблема ре_ается з комплексе. путем рассмотрения как геологических, так а техногенных критериев сейсмичности, применитгльно к Терско-Суженскому нефтегазоносному району.

Основные задачи работы

Б соответствии с поставленной цальп в работе решатся ос-новныэ задачи:

1.Реиея2в прямой заазчн-изучеялв генезяса землетрясений, аозбуг-

дённых разработкой нефтяных месторождений. 2. Решение обратной задачи.

Влияние возбуждённых землетрясений на флшдодинамику. Научная новизна работы

Данная работа представляет первый опыт изучения генезиса землетрясений на примере одного из старейших нефтегазодобывающих районов-Старогрозненском. Впервые по комплексны« геолого-геофизических данных выделаныд'еологячаские и техногенные критерии сейсмичности, на ос-вании, которых установлены техногенные геогидродпнамические системы

(ГГДС) с элементами гохногвнеза. Научная новизна определяется основными результатами:

1. Установлена геологическая природа землетрясений.

2. Выявлены основные факторы рвзработки нзфтяиых залегей, возбувда-1 ющие тектонические землетрясения.

3. Обоснование влияния землетрясений на добычу нефти, движение флюидов, состав пластовых вод.

Защищаемые положения

1.Установить генезис землетрясений на месторождениях нефти и газа Терско-Суакенекого нефтегазоносного района.

2. Разработать методику изучения возбуждённых землвтрясений в связи с разработкой залежей нефти и газа.

3« Выделить зоны ВОЗ (возможные очаги землетрясений). 4. Изучить влияние землетрясений на добычу жидкости, пластовые давления и температуры, состав пластовых вод, состояние ойздных колонн. Практическая ценность

Разработана методика изучения возбуадённых землетрясений, основанная на комплексном анализе геологических критериев сейсмичности, анализе разработки конкретных нефтяных месторождений. С учётом рекомендаций, приведённых в диссертационной работе, моано достаточно уверенно оценить сейсмичность нефтяных месторождений, расположенных в первую-очередь в альпийской складчатой области юга"страны.

Применение полученных результатов диссертационной работы позволяет выработать мероприятия по контролю за возбуждёнными ззмлетрнсенил-лш и наметить мероприятия по охране недр.

Апробация и пуьликацяя результатов

Основные положения и результаты исследований по теме д/.ссергз-цяи обсуждались на конференциях: сове'дание-семннар " Газсгесхи?.:;:чз-ские методы поисков полезных ископаемых в д1хно-йаспиЛской зпаднне и обрамляющих горных систем".Баку, 1з/эг.; конференция преподавателей и сотрудников ГНИ ( г. -Грозный, 1У83г." ); ЗдйХ, вкола-семанзр по охране окружающей среды (г. .¿осква, декабрь, 1з84г.); зкола-се-минар "Разработка территориальных схем по охране природы горнодзЗу-ващлх районов" (гЛиасс, май, 1;»оиг.); ¿зсесовзно-сэакгическая конференция (сЛенинград, октябрь, 1^ЭЗг.). Основные положения работы опубликованы в 12-ти статьях, изложены а 6-ти научно-исоледзззтзль-ских отчётах, выполненных по хоздоговорам Г;Ы с производственными предприятиями.

Фактический материал

Диссертационная работа базаруехся на теорлглческих лсследозанлдх 1 на большом фактическим матзрзале по гзслогнп, разработка, селсмл-}-юстя. Для выделения геологических критериев се,¡сочности оыли г.розна-шзированы вскрытые модности стратиграфических горизонтов по Зл-*-*-скважинам С по миоценовым и зерхнемеловым ззле*ам ). По -с ;чу вскрытому горизонту посчитаны средние значения модносхей, а по ¿14 скзаяинам-средниз скорости осадконакопленля для определения ззя ле-рестройки структурных планов.

Для выделения критериев сейсмичности были использованы данные разработки по 8-ми миоценовым ( Ма.ггоЗек-зознееенскал, Гудермесская, Правобережная, Старогроэненская, Ханкалинская, Го.!т-Кортовскзл, ик~ тяорьская, повогроэненская) и по 12-ти зерхнемеловым ззлегзм (;.1дл-.гобек-Воэнесенская, Ахловская, Зльдароаская, Ястрзбаноаслэя, ^ра-

гунская, Гудермесская, Хаян-Кортовская, Заманкульская, Карабулак-Ачалукекая, Серноводская, Старогрозненская, Октябрьская).

для математической обработки были использованы данные разработка за 2 периода: первый период-от начала разработки залежей до 1974 год-перпод активной сейсмичности, связанный с началом 'Трозненско-го'роя", второй период-с 1974 по 1978годы, который соответствует спаду еейсмичностизТерско-Сунженском нефтегазоносном районе.

При решении обратной задачи анализировалась добыча жидкости по 123-м скважинам, которые работали в эти годы на месторождениях, но для подробного анализа взяты 53 скважины-это скважины, где более ИЛ1 менее были стабильны технологические режимы их работы. Пластовые и затрубные давления анализировались по 26-ти скважинам, пластовые Температуры по 10-тп сквакинам. Анализ добычи жидкости, пластовых •давлений и температур, количество смятий обсадных колонн в скважина: был проведён в период с по 1976год в связи с местными и дальними землетрясениями.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, 10 глав и заключения, изложена ных страницах, включает 27 таблиц, рисунков . Оадсок лиге-ратуры вклячаег наименований.

Представленная работа выполнена на кафедре " Общая гесшгая, гид рогеологиЯ) и инженерная геология " ГНИ под руководством профессора Смирновой М.Н. В процессе работы автор имел возможность консультироваться у сотрудников кафедры: доцентов, кандидатов геолого-минералогических наук: Абрамова Ш.С., Крисш И.М., Сазонова И.Г., Стерлен-. .ко З.В., Стерлонко ¿).А., Масленникова А.И., Смирнова Й.П., Прозорове Т.Н., которым автор выражает свою признательнреть: Автор глубоко сожалеет, что не может выразить благодарность ушедшему из жизни Доги-евуБ,К.

Содержание работы

В работе приводиться краткий геологический очерк и нефтегазоно'

кзсть Терско-Суняенской зоны дислокаций: лятолого-стратяграфи-шская характеристика, тектоника. Лятолого-стратяграфяческая ха-шкторястика даётся на основания трудов: Алфёрова Б.А., эулгако-юЯ О.П., Крясюк И.М., Мацкевяч М.М., Саламатяна А.З., Сахарова 1.С., Смирнова iJ.II., Смолянянозой К.И., Сомова. Б.Д., Стерленко ).А., Щербаковой А.Ф. я др.

В строение Терско-Суняенской зоны дислокации принимают уча-¡тие пермские, триасовые, врскяе, меловые, палеогеновые, неогено-1ыо, четвертичные отлоленпя, вскрытые скважинами и изучены в об-шаениях. Основное внимание в диссартации уделено карбонатным от-[оженпягд верхнего мела, которые содержат крупные залекя нефти и 'аза, а такяе террягенннм отлояенпям карагано-чркракски?А горязон-тал, залеяя в которых эксплуатируются с 1893 года, я в настоящее |ремя существенно выработаны. Мощности веряпемеловых отлозеняй вменяются от 250 м (Карабулак-Ачалукя) до 550 и ( Гудермесская лощадь), увелячяаясь с запада па восток. Мощности карагано-чок-акскях отлоаелий изменяются от 378 до 214) м, увеличиваясь в восточном направления.Тектоника территория изучалась следуэдями яо-ледовагелями: Авегисьянцам С.А., ¿урштаром О.Н., ¿емеричко М.И., рисюк И.М., Лотионым Б.К., Смирновой М.Н., Стерленко Л.А., Тага-аевым В.Д., Тушкановой А.Д. и др.

Терско-Сунженскую зону дислокаций составляют: Терская, Сун- -онская, Притеречная антиклинальные зоны, разделённые Сунгенской, лханчурской, Притеречной синклинальными зонамя. Доюрский 4унда-внт залегает на глубине 8-1з км. Поверхность фундамента резко асчленена и имеет блоковое строение, разделенное глубинными разумами разных направлений. Мезду фундаментом я осадочным чехлом зреходный комплекс, сложенный триасовыми, я, зозмолно, юрскямн тложеняямя. В осадочном чехле Терско-Суняенского нефгегаэоносно-о района выделяются несколько структурных комплексов (снззу

вверх): кимеридж-келовейский (подсолзвой) - терригенно-карбонат-ный, берриасовые отложения, валаняин-гитонский (надсолевой) -карбонатный, нижнемеловой-терригенный, эоцен-верхнемеловой-карбонатный, майкопский-тарригешшй, наогеновый (верхне-среднемио-цоновый) - терригенный. Структурный шшн по мезозойским отложе-•нпям характеризуется крупными линейными антиклинальными складками о углами падения 30-45°, протяженностью до 65 км, с широкими сводами. Все они осложнены крупными продольными и поперечными разрывами. Структурный план по кайнозойскому komjbксу очень сло-кен. Поднятия в среднемиоцановых отложениях имеют меньшие размеры чем в мезозойских отложениях. Меловым поднятиям в неогене соответствует нзсколвко складок. Поднятия в неогене имеют крутые углы падения (60-80°), иногда до 90°, разбиты разрывами на тектонические блоки (надвиги, поднадвиги, клинья). Разрывные нарушения достигают наибольшей амплитуды (1500-2000 и) в приподнятых сводах антиклиналей. В пределах Сунженской антиклинальной зоны наблюдается опрокидывание крыльев на иг, а в пределах Терской антиклинальной зоны - на север. Большую роль в формировании тектоники неогенового комплекса играли верхнемайкопские глинц,(мощностью до 2000 м), обладая хорошей пластичностью, способствующей образованию надвигов, сбросов и диапировых структур. Терско-Сунгснский нефтегазоносный район является одним из старейших в Союзе, он входит по классификации ьакирова A.A. (Tj82 г.) в состав Терско-Каспийской нефтегазоносной области. Основные залежи нефти, газа в Терско-Сунженском нефтегазоносном районе связаны с терригенными породами карагано-чокракских отложений. Залежи пластоао-сводовые.

Эоцен-верхнемеловой комплекс представлен известняками и мергелями. Залежи связаны с коллекторами трещинного и т.ерщинно-кавернозного типов, массивные, покрышка - майкопские глины. Мод-

ностп продуктивных отложений (2JJ-450 м),'этаз нефтеносности -• 260-XÜ5J м, аномально высокпз шастовыз давления - 35-77 ;,Ша. Решили дренирования близки к замкнуто-упругому, пзрзходтдае во время разработки в упруго-водонагорныл, вводу малой активности законтурных а подошвенных вод.

В региональном плане сейсмичность Северного Кавказа зпервыз «Зала освещена а работах Зардапянца Л.Л.

Некоторые очапп землетрясений расположена непосредственно на нефтяяшс месторождениях, что гозволяет предположить наличие техногенного фактора сейсмичности. Проблема возбужденна" землетрясений апорвые была поднята в США на гигантском нефтяном месторождения Уалдимингтон, где в 1949-Iäbl гг. произойти 6 неглубоких землетрясений, которые произошли при максимальных отборах нефти п огромном проседании свода структуры. В СССР вопрос сейсмичности, вызванной разработкой нефтяных месторозденпй впервые бил поднят Шэрстюяовнм Н.М. (1963 г.), Сухаревым Г.М- (1^71 г.).

Изучения причин Старогрозненского землетрясения 1Э71 г. Garn посвящена хоздоговорная работа ГНИ с ПО "Грознефть" под руководством Смирновой Ц.Н.. в которой автор принимала участие.

На основании анализа сейсмологических данных, разработки верхнемеловой залеял, был сделан вывод о гэкгонзчзскоа природе Старогрознепского землетрясения и судествонном тохноген-

ных факторов (максимальные отборы здкостя, интенсивное ладсиле пластовых давлений-, повышение пластовых давлений при закзчко жидкости для подцзрзаяяя пластового давтенля). Вводу практической аааностп данного вопроса, он рассматривался л з других хоздоговорных работах в I97o-I97ö гг., 1978, 1УЗо, 1939. 19Л) гг. 3 этих работах было выявлено несколько возбужденных -землетрясений: Старогрознзнскоэ 1939 г., Гудермесское I9bJ, l=rob гг. Октябрьское 1972 г. Доказана лх тектоническая природа, .а техногенному

фактору отводится роль спускового механизма. Природа и мзханлзц • возбужденных зездатрясений до сих пор остаются плохо изученными.

Сейсмичность Терско-Сунженской зоны дислокации изучали: Ананьин И.В., Добрынченко А.Г., Левкович P.A., Найицкая H.A., Смирнова М.Н., Рустанович Д.Н., Шебалин Н.В. и другие.,

Терско-Суняенская зона дислокации отличается значительной сейсмичностью. Здесь зарегистрированы как исторические, rait а те кущие землетрясения. Более поздние работы были выполнены: Бориса вым Б.А., Бунэ В.И., Зарданянцем И.А., Горшковым Г.П., Рейсне-ром Р.Н., Розовой гА.Н., Шолпо В.Н. я другика.

В основу анализа сейсмичности полоаены материалы сильных зе млетрясений СССР С1974 г.), архивные и фондовые материалы, а так ке личные исследования автора. Анализировались землетрясения с магнятудой 4Д>4 на нефтяных месторождениях, а с магнитудой bK 4 по всей Терско-Сункенской зоне дислокаций. В работе дается анализ следующим землетрясениям: Терское (Эльдаровское) - 1912 г.. Старогрозненское - 1938 г., Гудермесское - I9ü0, 1955 гг./Чер-вленское - J954 г., Старогрозненское - 1971 г., октябрьской -1972 г. Анализ этих землетрясений позволил сделать вывод, что в пределах Терско-Сунгенской зоны дислокации известны в основном мелкие землетрясения с магнитудой более 4, с интенсивностью на поверхности Земли - 7 баллов. Лскл.очениа составляет сильное землетрясение Терское 1912 года, с промежуточной глубиной очага и с интенсивностью на поверхности Земля 7-8 баллов.

В работе уделяется большое внимание описанию методики выделения геологических и техногенных критериев сейсмичности. Изучение сейсмичности нефтегазоносных районов - относительно новая проблема, стандартной методики для изучения данного вопроса не существует. Проблема осложняется многофакторной связью сейсмичности, геологического строения, данных разработки.

Для зыделэняя геологических критериев сейсмичности анализировалась история геотогичзского развития я выделялась зогщ перестройки структурного плана в теазняе исторического развития территории. Для решения данного вопроса строились карты мощностей :: тктофацлй по юрским, меловым, палеогеновым, неогеновым, ант-ропогеновкм оглояенлям, расчитывались средние скорости осадхо-накопления при допудения, что прогибание территории компенсируется осадконакоплением. По этим данным были построены графики перестройки структурного плана за исторический период, а такие по данным повторного нивелирования (Сидоров В.А.), заявлялись зоны современной активности. Подтверждением современной активности, является дислоцярованность крыльев антиклинальных поднятий и примеры "живой" тектоники. Анализ сейсмичности, геофизических полей, особенностей геологического строения Терско-Сун*енского нефтегазоносного района позволяет выделямь активные, а том числе сейсмоактивные разломы, как один из критериев сейсмичности. Дан анализ палеооползневым внедрениям, как одного из признаков сейсмичности а прошлом.

Анализировались изменения коллекторов (при форсированной разработке) и результате резкого падения пластовых давлений. Были подсчитаны обьэмныз (упругие), пластичные (остаточные) деформации коллектора, пласта, среды, которые вызываются нормальными напряжениями; касательные напряжения вызызают деформации скола, ерзза. Выделены техногенные геогидродянамичзские системы (ГГДС), с активным и менее активным гехногенезом. По характеру воздействия на эти системы они подразделяются на депрессионные (откачка флюидов) и репрессионные (закачка, сброс жидкости).

Выделены элементы гехногенеза, которыми характеризуется техногенные ГГДС: резкое сникеняе пластовых давлений, энергетических ресурсов пласта, подсчитаны изменения современных скорос-

гей вертикальных движений земной поверхности с учетом техногенных фактороф. С учегощ техногенных и геологических критериев сейсмичности выделялись зоны сейсмичности (ВОЗ) - возможные очаги землетрясений по Терско-Сунженской зоне дислокаций.

При решении обратной задачи - влияние землетрясений на флюи-додинамику, пластовые давления, температуры, состав пластовых вод, состояние обсадных колонн - были проанализированы промысловые данные за 1970-1978 гг.

В последнее десятилетие геологические критерии сейсмичности по Кавказу разрабатывались 5унэ З.й., Кирилловой И.В., Ананьиным И.В., Веденской H.A., Рейснерсм Г.И., Сорским A.A., Шолпо В.Н. и другими. Ими разработаны количественные мегоды прогнозирования сейсмической опасности. Под геологическими критериями сейсмичности понимаются свойственные данному участку земной коры геологические признаки, которые определенным образом связаны с его сейсмическим потенциалом - магнитудой в данном районе максимального землетрясения (рейснер Г.й., 1981 г.), Кириллова И.В., Сорский A.A. (i960 г.) считают, что важнейшим геологическим критерием сейсмичности является контрастность новейших движений, неоднократные изменения обдел направленности тектонического режима, перестройка структурного плана.

Глазным условием возникновения сильных землетрясений является активный тектонический режим на альпийском, новейшем этапах и в современную эпоху.

При анализа истории геологического развития изучен характер колебательных движений и его изменение в различные геологические эпохи, для чего использовался метод мощностей (¿злоусов В.В., 1978 г.) - метод общего анализа развития колебательных движений для относительно крупных площадей и значительных промежутков времени. Подсчитаны средние скорости осадконакооления, по которым

40F.H0 .судить о скорости прогибания земной поверхности. Пс этим данным построены графики прогибания земной поверхности. Она показывают окольно раз проходила перестройка структурных планов в период с поздне^рского по настоящее время. Анализ карг мощностей а дитофацай. графиков прогибания земной поверхности позволял а Терско-Сункенской зоне дислокации выделять 5 зон перестройки структурного плана, где она проходила от 3 до 7 раз:

первая зона - Гудермесское, Арак-Далатарекское поднятия, где перестройка проходила 3 раза;

вторая зона - Карабулак-Ачалукское поднятие, где перестройка проходив 4 раза;

третья зона - Хаян-лортозское, Хасбихинское, Заманкульское, Сернозодское, Старогрозненское, Октябрьское, где перестройка структурного плана проходила 5 раз, а на современном этапе асе поднятия, кроме Заманкульского, испытывает устойчивый подъем; Заманкульское %а испытывает устойчивое опускание со скоростью 5 мм/гад;

четвертая зона - Малгобзк-Вознесенное поднятие, перестройка структурного плана проходила о раз;

пятая зона - Алиэртовскэе, ¿льдарозское, :,1з5храбтозое, Минеральное, драгунское, Ястреблноэское поднятия, где пе^еегрипка прходила 7 раз. Наиболыге,: активностью характеризуется восточная и центральная части Терско-Сунхенсксй зоны дислокаций.

Рассматривается характеристика современной зктизносга выделенных В!:~е зон. Важнейшим фактором сейсмичности яалдатся зоны перестройки древнего тел тонического плана современными длп геяи-ямя. Активность этих зон подтверждается и современной деформацией земной поверхности, которая достигается изучением методами высокоточного нивелирования (Сидоров В.А.): наибольшим числом смятий обсадных колонн а скзагинах; показателями современной зля

новейшей тектоники - "свалы средиземноморских пород". По степени дислоцированносга поднятий выделяются с разными углами наклона крыльев: слабо дислоцированныес углами наклона 4-6и (Арак-Далатарекскоз поднятие), умеренно дислоцированные поднятия с углами наклона 10-22° (Ахловское, Заманкульское, Карабулак-Ачалук-ское, Малгобек-Вознесенское), интенсивно дислоцировашше - с углами наклона 35-55° (Эльдаровское, Октябрьское, ¿рагунское, Гу- ■ дерпесское поднятия). (Станулис В.А., 1978 г.). Наиболее дислоцированные поднятия в своем развитии претерпели b-6-ги кратные перестройки структурного плана.

В Терско-Сунхенской зоне дислокаций выделяются глубинные разломы разной ориентировки: широтные - Пшзкиш-Тырныауэская и Срединная шовные зоны; поперечные разломы - Ардонский, Казбекс-ко-Цхинвальский, Грозненский; диагональные - Бенолско-зльдаров-ский, Датыхско-Ахловский, Гудермесског.»!оздокский. Они различаются различной активностью на современном этапе. Дшекиш-Гырныауз-ская шовная зона характеризуется горизонтальным градиентом современных двикений, равным 3,2 мм/км. В пределах Сунженского*--хребта к ней приурочен Ачалукский очаг землетрясений 1У9#тода; Срединная шовная зона в пределах Терского хребта имеет горизонтальный градиент вертикальных движений, равный 4,6-5,2 мм/км, и к ней приурочен очаг Эльдаровского землетрясения 1У12 года, магнитуда М = 5,7. Ардонский и Казбекский разломы ограничивают Терско-Сунженскую зону дислокаций на западе, с ними связаны очаги ззмлеьрясений в верховьях р. Ассы (1946, 1972 гг;), Сзрновод-ска (1872 г.). Грозненская зона разломов отличается достаточно высоким горизонтальны»! градиентом современных вертикальных движений, равным 5-Ю мм/км. С этим разломом связаны очаги землетрясений в селениях: Итум-Кале, Советском и в районе г. Грозного.

Среда разломов разных направлений наиболее сейсмичными являются диагональные разломы: Гудермесско-Лоздокский, ъенойско-Эльдаооз-ский. датыхско-АхловскиЦ. К этим разломам приурочены очаги: Чер-вленского землетрясения 1964 г., Гудермесских землетрясений 1950, 195Ь гг. Горизонтальный градиент современных движений Гудермес-ско-Моздокского разлома равен 8 мм/км. Бенойско-Эльдаоовский разлом характеризуется активной сейсмичностью. По нему мигрировал Грозненский "рой" зегллетрясений 1971-1973 гг. Грозненский "рой" вспорол разлом на большом участке между Старогрозненским и Октябрьским поднятиями. Горизонтальный градиент современных вертикальных движений составляет свыше 10 мм/хм. Но Датыхско-Ахловскому разлому мигрировали очаги Черногорского землетрясения 1У76 года. Горизонтальный градиент современных вертикальных движений составляет более М ш/хм. Показателем исторически землетрясений являются палеосейсмодислокации. Подаодно-оползнезые явления развиты а восточной частя Терско-Сунжанской зоны дислокации, где в настоящее зремя наблюдается значительная сейсмичность, и перестройка структурных планов проходила 5-7 раз.

Таким образом, по геологическим критериям наибольшей сейсмичностью обладает центральная и восточная части х'зрско-Оунженской зоны дислокаций: Эльдаровсксе, Ястреба ¡овское, драгунское, Гудермесское, Старогрозненское, Октябрьское поднятия. Потенциальной сейсмичностью обладает Малгобек-Воз -есенское, Заманкульское поднятия.

Помимо геологических критериев сейсмичности, большое внимание в выделении зон ВОЗ имеют техногенные критерии сейсмичности. В первую очередь уделено внимание результатам изучения деформации коллектора при разработке нефтяных месторождений. Коллекторы нефти, газа, подобно твердому телу, дефорггируютсд под действием приложенных к ним напряжений и температур. Нормальные

напряжения вызывают сжатие или растяжение тела, а касательные -слаяг пли орез. Напряженность пористого тела принято рассматривать в зависимости от величины среднего нормального напряжения ( ) я пластового давления. Средние, нормальные напряхения в Терско-Сунженском районе изменяются от 15 до 62,5 Ша по миоценовым отложения?-! (гранулярный коллектор), а по верхнемеловым - от 73,1 до 126,о Ша (трещинно-казернозный коллзктор). До нарушения залегания пород среднее нормальное напряжение и давление, возникающее в породе как ответное, находится в равновесии. С началом бурения и разработки залежей оно нарушается, что приводит к деформации коллектора: усадке и разрушению его. В процессе форсированных отборов позываетсд эффективное напряжение-давление на скелет породы, которое выражается формулой:

¿о я " Рпл • ГД2

о - среднее нормальное напряжение (горное давление), Ша, Рпл~ пластовое давление (давление жидкости внутри пор), ¿¿Па.

Эффективные напря-г.ения, пластовые давления расчитывались на начало разработки залежей я на 1971 год - год Старогр'йзМенского землетрясения. Эффективное напряжение вызывает деформацию скелета коллектора, а пластозсз давление - деформацию минеральных зерен (твердой фазы) породи. Обьемные (упругие) деформации коллектора расчитывались з ?азвскмосга от изменения эффективных напряжений и пластозых давлений по методике Добрынина З.М. (1970 год). Осадочные породы, сложные образования, объем которых V'1 складывается из оббьема породообразующих минералов ( -

твердой фазы, из обье.ма пор, заполненных жидкостью или газом ( и из обьема скелета породы ( У'с„):

У = V' ■= V' + V1

ск утв ^п

С изменением эффективного напряжения (<5„ ) и пластового давления (Рпл) в породах происходит упругое изменение зсех величин, которое определяется коэффициентами сжимаемости пор ( ¿3 ), скелета породы ( ]3СК). твердой фазы породы (>]3ТВ). Между этими величинами существует связь:

£ск - кпШ -Ра + }тв - ™

Кпвп - открытая пористость, %.

Аналитические расчеты, выполненные на основании теория упругости, показывают, что коэффициенты сжимаемости коллекторов (гранулярных, трещинно-кавернознык) уменьшается с увеличением эффективных напряжений. Уменьшение коэффициентов сжимаемости гранулярных коллекторов равно 12-23^, а трединно-кааернозных - 1-21'. Наибольшее уменьшение этого коэффициента отмечается на Старогрозненской, Хаян-Кортовской, Брагунской, Малгобек-Зознесенской площадях. На них гз отмечен (Сидоров З.Д.) в настоящее время наибольший подъем земной поверхности со скоросгьп мм/год а наибольшее опускание 5 мм/год.

С падением пластовых давлений деформируется я сам коллектор. Деформации выражаются коэффициентами сжимаемости пласта ( $,) (Щелкачев З.Н.). По гранулярным коллекторам он уменьшается нз 15-20/?, а по трединяо-кавернозным на 14-21.2. Но так как в залежах находятся флюиды, то упругость всей среды оценивается коэффициентом упругоемкости среды - изменение упругого запаса жидкости в единице объема пласта при изменении пластового давления на I !Ша п выражается формулой:

♦ ]3с •

Кпвп - открытая пористость коллектора, а д. ед.,

- коэффициент сжимаемости .жидкости, Ю-*1 Г/.Я1а,

Зл - коэффициент сжимаемости пласта, 13"** 1/Х1а. и 0

С понижением пластового давления коэффициент упругости среды уменьшается на 10-14$. Наряду с ооратимымя деформациями в горной породе при всестороннем сгатии происходят взаимные смещения частиц и возникают необратимые (пластично-оста точные деформации) - коэффициент необратимого уплотнения. При максимальных касательных напряжениях горные породы могут перейти в пластическое состояние, которые вызывают сдвиговые перемещения частиц, Аналитические расчеты показали, что карбонатные коллекторы

иогут разрушаться хрупко (пластические деформации достигают ве-

<тз ,

лпчлны = 1,0 . 10"* 1/МПа), а гранулярные - разруша-

ются пластично: ^ц = 2,8 - 13,9 . Ю-4 ГЛШа, о чем говорят плавуны, песчакыа пробки при эксплуатации сквааян. Разрушение моает произойти при максимальных касательных напряжениях, которые выраааюгся формулой:

X = % + ( 6 - Шл) . , где

Т- - касательные разрушающие напряжения, /Да;

Х$- сцепление горшх пород (прочность на скалывание), МПа;;

¿> - 'нормальное напряжение, Ша;

тангенс угла внутреннего трения породы. Из формулу плдно, что понижение пластовых давлений вызывает увеличение сцепления горных пород (прочность на скалывание) и касательных разрушающих напряжений, что, в свою очередь, монет сдержать проявление сейсмичности. В залззси ведется закачка, сброс флюидов, газа, что может вызвать повышение пластовых давлений, а это приведет к понийению вязкости, прочности, сопротивлению пород сдвигу. Порода может не деформироваться пластично, а раскалываться, т. е. произойдет сдвиг-деформация, характерная для землетрясений. Вторичные методы эксплуатация могут

спровоцировать тектонически подготовленное землетрясение. Гудермесские землетрясения 1953, 1955 годов, Старогрозненские - 1938, 1971 годов были спровоцированы, по нашему мнению, началом закачки флюидов в зала

Далее приведены аналитические расчеты изменения физических свойств коллектора в результате обратимых (упругих) деформаций. При уменьшении пластового давления коэффициенты проницаемое31 уменьшаются: гранулярных коллекторов - от 0,05 до трещинно-кавернозных коллекторов - от I до 34,?. Коэффициент пористости гранулярных коллекторов уменьшается на 2,1-?, по трзщлнно-кавер-нозкым коллекторам - от 0,1 до 4,о/».

Используя методику Карцева Г.В., данные разработки п техногенные критерии сейсмичности были выделены техногенные геогидродинамические системы: депрессиошше и репресслоннне с активным и менее активным гехногеяезом. К числу элементов тахногенеза отнесены: резкое снижение энергетических ресурсов пласта, следствием чего является активизация гидродинамических связей по разрезу и по площади (природный гидрораэрыв), образование новой и обновление старой микротрециноватости, что ведет к выжимании из неколлекторов новых обьемов жидкости, формирование напоров, опреснение пластовых вод, быстрый пост обзоднания. Закачка, сброс жидкости и газа вызывает повышение пластового давления, что приводит к снижению прочности породы, сопротивление сдвигу, в результате чего порода мозвт раскалываться. Процессу разрушения породы способствует расклинивающее действие адсорбционных оз-нок, которые проникают з мельчайшие треапнл, я создают давление а десятки и даже согни мега-паскаль (Рзбиндер П.А.), крсмэ того закачка холодных вод охлаэда.-зт недра.

Пути формирования техногенных госгпдрсдпнзмич-эсклх гигзм

разнообразны, они формируются под влиянием комплексного воздействия депрессионных и репрессионных процессов. Техногенные сис-*

теш производят глубокие изменения термобарических физико-хими-чзских, энергетических природных равновесий, которые сложились недрах за длительное время геологического развития. Ишсенерная деятельность человека изменяет природную обстановку, приводит i изменению физико-механических свойств среды, изменяет ее напряженность и локально усиливает сейсмический режим.

Данные разработки и их влияние на современные вертикальны! движения земной коры были обработаны на ЭВМ. С помощью метода статистики - регрессионный атлаз на основе метода наименьших квадратоз - была проанализированы данные разработки миоценовых и верхнемелозых отложений современные скорости вертикальных дв! женпй земной кори, получены уравнения регрессии. Для исследования были отобраны данные разработки за два периода: I- С начала разработки залежей по 1974 год - годы активизации сейсмично* тп;Пг-С 197.4 по 1978 годы - годы относительного спада сейсмлчш ста. При решзшш уравнений регрессии были получены значзняя;ск< ростой вертикальных движений земной коры с учетом техногенного фактора.

По данным.Сидорова В.А. территория Терско-Сунаенского нефтегазоносного района испытывает в настоящее время устойчивый подъем, и на этом фона происходит опускание на Малгобак-Возне-сенском месторовдешш. Пооле опускания территории на Гудермесском, Старогрознэнском, драгунском месторождениях а 1-м периоде когда были землетрясения, эта территория стала подниматься, вероятно, вдет накопление энергии. Опускание территории во 2-м периоде на Гойт-Кортовском, Новогрозненском, Октябрьском месторождениях говорит о разгрузке недр, что подгвервдают данные сейсмичности.

Комплексное язуаеяяв геологических и- техногенных критериев сейсмичности позволило выделять потенциально сейсмические зоны, к которым относятся центральная и восточная части Терско-Сунжен-ского нефтегазоносного района.

Помимо прямой задачи а работа рассматривается обратная -влияние землетрясений на динамку флюидов. Вопрос о движении флюидов на нефтяных месторождениях во время землетрясений изучен слабо. В основном исследователи уделяли внимание источникам вод. Движению фшзядов посвящены работы авторов: Войтова Г.И., Монахова Г.И., .'Дегаева О.В., Осика Д.Г., Саидова С.А., Смирновой »i.H.

Нефтяные залежи являются составной частью среды, а которой развиваются сейсмические процессы. Для анализа движения флюидов во время землетрясений использованы данные добычи флюидов на месторождениях Тзрско-Сунженского нефтегазоносного района, которые приурочены к гранулярным и трещинно-кавернозным коллекторам. Процесс влияния землетрясений на движение флюидов является длительным, многогранным я сложным. Поэтому для обьективного анализа брались данные по скважинам, которые в течение 1970-1976 гг. работали без особого нарушения технологического режима. Анализ флпидодинамики проводился а связи с землетрясениями I97J-I976 гг. как местными, гак и относительно удаленными. Влияние землетрясений на движение флюидов - сложный процесс, и его подготовка происходит в течение длительного временя. Анализ изменения добыча флюидов во время землетрясений и их афтершоков показал:

- скважины реагируют изменением добычи я пластовых давлений как на местные, гак а на дальние землетрясения;

- наибольшее влияние землетрясений на добычу флюидов наблюдалось в скзазинах, эксплуатирующих гранулярный коллектор (до 90,£ из всех рассмотренных случаев);

- наибольшее изменение пластовых давлений я температур наб-лвдалось в скважинах, эксплуатирующих трещинно-кавернозный коллектор;

■ - скважины, расположенные в сводах структуры на динамику флюидов реагируют активнее, чем скважины, расположенные на крыльях и в зонах разрывных нарушений;

- это влияние в большинстве скважин состояло из 3-х этапов: за месяц, во время и спустя месяц после землетрясения.

Кроме флюидодинамики, рассмотрено влияние землетрясений на содержание хлора в пластовых водах. По Терско-Сунаенскому нефтегазоносному району режимных исследований вод не.проводилось во время землетрясений 1973-1976 гг. Для анализа вод брались данные КГДУ, а в них информативным оказался хлор. Анализировались воды по миоценовым, верхнемеловым залежам. Изменение содержания хлора в пластовых водах во время заметрясений 1973-1976 гг. позволил сделать определенные выводы:

- повышение содержания хлора отмечалось за месяц (по некоторым скважинам - за 3-4 месяца) во время местных и дальние землетрясений, как в гранулярных, гак и в грещинна-казерноэных коллекторах. Это влияние было максимальным в сква.кинах, расположенных

в зонах разрывных нарушений и на фыльях структуры.

Геогидродянамичеакие и гидрогеохимичзские эффекты, объясняются дилатанционно-диффузионной теорией.

В диссертации рассматривается мало изученный вопрос - влияние землетрясений на состояние обсадных колонн в.скважинах. В результате анализа смятий обсадных колонн при бурении в 19731974 гг. - в период активизации сейсмичности в'Терско-Сунжзнс-ком нефтегазоносном районе - оказалось, что наибольшее число смятий (13-15) обсадных колонн коррелируется с наибольшим чис-

;см афтершоков (38-42). Наибольшее количество нарухеняй эксплуа-•ационных и обсадных колонн наблюдалось до и во время землетрй-;еняй на тех месторождениях, которые я а настоящее время яспыты-1аат интенсивный подьем со скоростью 5 мл/год я инга неявное ¡пускание со скоростью-с 5 мм/год. Анализируемый материал пока-!ал необходимость учета помимо технических причин смятия колонн :акже геологические я сейсмологические факторы.

Основные выводы

Комплексный анализ геологических и техногенных критериев ¡зйсмлчности позволил получить основные результаты:

1. Установлен генезис землетрясений, который является много-закторным. Землетрясения является тектоническими, но од:овоемен-ю возбужденными разработкой нефтяных месторождений. Механизмом юзбуждения являются некоторые факторы разработки.

2. По геологическим критериям максимальной сейсмичностью об-тадают центральная, восточная части Герско-Сунженской зоны дисло-шции.

3. Техногенные критерии сейсмичности заключаются в резком 1адении пластовых давлений при форсированных отборах флюидов, ла-сачки жидкости для поддержания пластового давления а пластах, утилизация жидкости, газа в залеги.

4. На основания техногенных критериев выделены техногенные ^гидродинамические системы (ГГЛС) с активным и менее активам гехногенезом и элементами техногенеза: деформация ки.иактора, образование трещин, нарушение гидродинамической езязи по разрезу, пощадя я по тектоническим зонам, отжатиз еядкосгй лз нзколлек-горов, нарушениз природной минерализации вод, повышение треняя

аа плоскостях сдвига, что вызывает уменьшение сейсмичности; закачка флюидов вызывает повышение пластового давления, уменьшение

трения на плоскости сдвига, что может повысить сейсмичзскую активность. Наиболее активным текногенезом характеризуются Старогрозненская, Правобережная, Ташкалинская, Октябрьская миоценовые зале.:;;;; Эльдаровская, Карабулак-Ачалукская, Серноводская, Ахловс-г.ая, Гудермесская, Замаккульская верхнемеловые залежи.

5. Комплексные геологические техногенные критерии сейсмичности позволили выделить зоны ВОЗ (возможные очаги землетрясений) -поднятия: Эльдаровское, драгунское, Гудермесское, Старогрознен-скоа, Октябрьское.

6. Землетрясения оказывают влияние на дзижение флюидов, пластовке давления и теппературы, на состояние обсадных колонн.

7. С учетом рекомендаций, приведенных в диссертационной ра-бото, мот.но оценить сейсмоопасносгь нефтяных месторождений, распело ¿с шик в первую очередь в альпийской складчатой области юга страны. Практическая значимость работы заключается в зыделении ояяалоз миграции нефти и мероприятия по охране окружающей среды и недр.

Основные положения диссертации опубликованы в следу-'З-лх ра-

1. Землетрясения в районе октябрьского нефтяного месторождения 23.09.72 г. Сейсмологический билгагень Кавказа 1974 г., г. Мпцниереба. С. 199-212 (совместно со Смирновой ;«1.Н.).

2. Землетрясения 19оО-1А>э гг. в районе нефтяного месгородде ния Гудермесе. 'Сейсмологический биллютень Кавказа 1976 г. .¿ецни-ереба. Тбилиси, С. 210-222.

3. Влияние землетрясений на добычу нефти а Чечено-Ингушетии .. Ставрополье. .Монография: "Сейсмология, геология, геофизика". Изв. Наука, М., 1980, 0,25 п. л. (совместно со Смирновой ¡¿.Н.)>

4. Влияние Старогрозненского землетрясения 1938 г. на динамику добычи нефти й состояние обсадных колонн в скважинах. Сб.

статей ЧИТУ, Грозный, 1979, С. 176-160.

з. Изучение флуктуаций дебита нефтяных скважин с целью предсказания землетрясений. Совеэание-семинар Таэогеохнмлчзскае ме- • годы поисков полезных ископаемых в -кно-Каспийской впадине и обрамляющих горных систем", оаку, 197а, С. 102-103 (совместно со Фирновой М.Н.).

6. Изменение динамики флюидов нефтяных месторождений Грузии з связи с Дманисским землетрясением 2.01.78 г. Монография "Дма-шссков землетрясение 2.01.78 г." Изв. Наука, У»., 1982, 0,15 п.л. [совместно со Смирновой М.Н.).

7. О сейсмотектонических причинах смятия обсадных колонн. 1ефтяяое хозяйство, 1984, П, 0,2 п.л. (соамзсгно со Смирновой ь.н.)

8. О возможном техногенном факторе Сгарогроэненсксго землетрясения 1938 г. в связи с закачяой воздуха по методу "Мариэтта". Сборник статей (запуск 3) ".'ллнералы по изучение Ч»1 АСС?", Гроздь 1985. (совместно со Смирновой М.Н.).

9. Злияние землетрясения 18 октября £.'81 года на состав ас-:очникоз минеральных вод курорта "Сернозодск". Сб. статей "Сей-:мячяость я сейсмотектоника эосточяого Предкавказья", вып. 33,

Л СССР, Дзг. фтязл, Институт гесюгаа, Махзчката, 1с-5а, С. 12425.

£0. Зоздейсгзие сейсмотектонических процессов на залежи неф-■и (на примере Терско-Сунженс-:оги нефтегазоносного района). Гезя-:ы к докладу £-й Всесоюзной конференция Тгодянамлч-скиз основы рогнозярозаняя не^тегазоносностя недр". £988.

££. Зопросы сейсмичности Зосточного Предказказья. Сб. статей • Сейсмотектонические услсвая а техногенный фон Махачкалинских емлетрясеняй 1960-£96£ гг." Мзхачката, 1969, С. 09-62. (совестно со Смирновой ш.Н.).

12. Связь техногенных залыетрясений с АЗГЩ (Тарско-Сунже?

кий нефтегазоносный райоя)__. Тезисы к докладу на Г-ол Зсэсоязнс научно:¡-практической конференция, ЗИИГРИ, М., с 62-64. ( Совместно со Смирновой М.Н.).