Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геолого-математическое моделирование нефтегазообразования и методы оценки углеводородного потенциала глубокопогруженных осадочных комплексов (на примере Южного Каспия)

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

Автореферат диссертации по теме "Геолого-математическое моделирование нефтегазообразования и методы оценки углеводородного потенциала глубокопогруженных осадочных комплексов (на примере Южного Каспия)"

А.КЛДЕЛ1.И.Я НАУХ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ

На правах рукописи

ТАГИ ЕВ МУШФИГ ФАРХАД оглы

; ГЕОЛОГО-МАТЕМАГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕФТЕГЛЗООБРАЗОВАНИЯ И методы ОЦЕНКИ углеводородного потенциала ГЛУБОКОПОГРУЖЕННЫХ осадочных КОМПЛЕКСОВ (на примере ЮЖНОГО каспия)

04.00,17 — Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых

месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой стспенн кандидата геологс-минералогичсских наук

Баку — 189-3

Ргцбо.та выполнена в Ивдхитуте _ гео.лдгии. Академии наук Азербайджанской Республики.

Научный руководитель:

доктор геолого-млнсралопмеских наук ГУЛИЕВ И. С. (ИРАНА, Баку).

Официальные оппоненты:

доктор геолого-дшкералогических наук АЛИЕВ Ад. А. (ИГАНА,

Баку),

кандидат гсолого-мипералогических наук АЛИЕВ Г.-М. А.

(АзНИПИнефть, Баку).

Ведущая организация: Азербайджанская государственная нефтяная академия. 0^

Защита состоится « ^. » г. в ' ' часов на заседании специализированного совета Д'Э04.17.01 в Институте геологии АН Азербайджанской Республики по адресу: 370143, Баку, пр. Г. Джавида, 29А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологии АН Азербайджанской Республики.

Автореферат диссертации разослан «

^ 1994 р.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат геолого-минералогических наук

Л. Б. ГУСЕПНОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы,

В связи с ориентацией в последние годы поисков нефти и газа на глубокопогруженные отложения, методы моделирования геолога-геохимических процессов становятся важным резервом для повышения их эффективности, уменьшения геологического риска и экономических затрат.

Развитие компьютерной техники обусловило широкое внедрение методов прикладной математики и сопутствующего программного обеспечения в практику геолрго-разведочных исследований. Одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений явилось количественное моделирование геолого-геохимических процессов и,- в частности, процессов генерации и миграции нефти й газа, получившее широкое распространение в геологической науке.

Проведение таких исследований для осадочного бассейна Южного Каспия актуально с точки зрения оценки масштабов углеводородооб-разования и расширения представлений о перспективах нефтегазонос-ности региона,

Цель работы. Геолого-математическое моделирование процессов генерации углеводородов (УВ) и их миграции по разрезу осадочной толвд с целью выявления УВ потенциала глубокопогружешш осадочных комплексов.

Основные задачи исследований:

—разработка методики оценки УВ потенциала глубокопогружен-ш осадочных отложений и автоматизированной системы для ее реали-¡ации на ЭВМ.

—количественная оценка реализации нефтяного и газового по-•енциала и построение карт плотности генерированных УВ для различиях комплексов ЮКВ на основе предложенной методики.

—построение интегрированной модели - йнерации и миграции

газов по разрезу осадочной тощи, а также алгоритмов и програь для ее реализаций.

—-моделирование распределения газов по разрезу ЮКВ л выявяё ние интервалов глубин наибольшей концентрации углеводорода;, газов.

Научная новизна.

—разработаны методика оценки УВ потенциала осадочных бас сейнов на основе кинетической модели генерации и автоматизирован нал система осуществлявшая ее реализацию-на ЭВМ.

—для отдельных стратиграфических комплексов ЮКВ построен карты степени преобразованное™ ОВ и плотности генерации нефти газа, дана оценка их УВ потенциала.

—разработана ■ интегрированная модель совмещавшая процесс генерации и вертикальной 'миграции углеводородных газов, на основ которой спрогнозированы. глубинные интервалы накопления газов осадочном разрезе ЮКВ.

Практическая ценность и реализация результатов. Разработанные методика и автоматизированная ■ система был использованы .при .выполнении научно-исследовательских работ лабора тории "Геохимия углеводородов" Института Геологии АН Азербайджан и хоздоговорных работ для Государственной Нефтяной -Ксыпани; Азербайджанской .Республики: Приведенное в работе результаты могу быть.использованы при проектировании, поисково-разведочных работ н; глуоокошгруглкые отложения.

Апробация работы. Результаты работ докладывались на . Всесоюзном .со£-овднии-сс.шнаре "Нефтегазоносность больших глубин ] грязевой вулканизм" (Раку, I989j, III Всесоюзном семинаре-совещании "Гаэогеохимическне методы поисков пол. злых исшшшга i ИЗ и обрамляо-дих горных системах" (Баку, 1989), VI Всос:взно1 семинаре "Теоретические природные и - экспериментальные модел! нефгегазообрззованмя с их использование в прогнозе нефтегазо-

тоста" (Ленинград, 1989), Республиканском -школе-семинаре по шенешш математических методов в геологии и геофизике (Баку, Ю), Международном симпозиуме "Нетрадиционные источники углево-юдного сырья и проблемы его освоения" (Санкт-Петербург, 1992 ), ангарах в Институте Геологии АН Азербайджана.

Публикации. Основные положения диссертационной . работы-гожсны в шести опубликованных работах.

Фактический материал. При выполнении работ были использованы ¡логические разрезы, тектонические схемы, сейсмогеологкческие >фипн по Ю11В, результаты лабораторных '«следований ' OB и 'бликовашш данные. Автором такге собран, обобщен и критически ),-нализ"рован обширный литературный материал, опубликованный- в >убегных изданиях по проблеме моделирования процессов генерации гиграцик углеводородов в осадочных отложениях.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из I страниц машинописного текста, включает введение, 5 глав, зак-;ение, 3 таблицы и иллюстрируется 31 рисунком. Слисок литературы тоит из 68 наименований.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководите-И. С.Гулиеву за повседневную помощь на всех■этапах проведения тоящгх исследований. В процессе выполнения работы автор ъзовался консультациям! A.A.Фейзуллаева", R.Г.Кулиева, 9.Б.Баги-а, Н.В.Лопатина, Ш.А.Бабаева, Я. Ф.Тагиева и др. которым выраха-благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Краткий обзор работ по оценке углеводородного потенциала осадочных бассейнов

Наряду с традиционными методами нефтяной геологии и физики в последнее время интенсив5 развиваются методы

геохимии направленные на изучение процессов генерации, миграции и аккумуляции углеводородов. Интеграция геохимической информации с геологическими, гидродинамическими и геотермическими процессами существенно увеличивает успешность количественных прогнозов скоплений нефти и газа. Методы оценки УВ потенциала в осадочных бассейнах многочисленны и разнообразны. Их южно разделить на описательные и аналитические.

Описательные методы, опиращаеся на классическую геологию, основаны на исследовании поведения различных компонентов системы в изученных частях геологического пространства и распространении характера этой изменчивости на неизученную часть объема осадочных отлогений. При этом используются различные графические представления, такие как геяогические " карты и профили, блок-диаграммы. Вместе с тем, эффективный прогноз и оценка УВ ресурсов могут быть осуществлены только с учетом всех геологических, геохимических, гидродинамических и геотермальных процессов, а возможности описательных методов в этом плане весьма ограничены.. Поэтому для удовлетворения основных требований геохимических поисков нефти и газа, таких как оценка нефтега-зогенерационйого потенциала пород, зрелость ОВ, корреляция яефтематеринских...пород и нефтей и оценка УВ ресурсов отложений, разработаны новые эффективные аналитические методы и модели. Они подразделяются .на статистические модели, оперирующие с данными наблюдения и детерминистические, предполагающие, что изучаемые процессы 'Подчиняется определенным законам. Применимость статистических методов сильно ограничена, ввиду широкого разнообразия н неповторимости бассейнов. Главным преимуществом детерминистических моделей над статистически,?.и является их унперсальность. Однако, у них один, общий источник ошибок, а именно-неточность параметров а упрощение реальной картины бассейна применением математических методов.

Совместная интерпретация геологических и геохимических знкых, . как правило, приводит к более точнсг.(у решения вставленных задач. В этом плане изучение закономерностей, зеобразования органического вецества с покоцья количественных )делей, учятнващих влияние тешературы, длительности прогрева и :обенностей состава исходного органического вещества на процесси ?|£тегазообра"овшшя, является одним но наиболее перспективных травлений. •

Разложение керогеяа, количество и состав образусгипгся при •ом- углеводородов регулируется кинетикой процесса разложения ганлческого веаества. Существуют два подхода для вычисления ракетров, характеризувхих .процессы неф:егазообразозакия. рвкй из них -эмпирический, осиоЕан на использовании показателей еобраэованая, вычисление которых не Составляет особого труда и-хет 6ш>' выполнено вручную. Второй связан с рспеппем систем! кетичест уравнений, которое реализуется на ш.шьитере.

Эгяшрический подход, предлошши! II.В.Лопатшзьз« .(1971 г), отчается в нахождении показателя отразаь^эго совместное влияние гкенп и тегшературн на созревание органического вещества.

В отличие от первого подхода, использование систеш ¡етическкх уравнений зля шделпровшга звоящки органического ^сства.в ходе погруяения нефтегазокатериисксго. пласта позволяет юсредственно рассчитывать количество образовавшихся нефти и ¡а. Эти модели' основывается на классических кинетических внениях первого порядка, которые применим к реакциям лохенйя, и в частности к термальному крекинг/ органического ества и связанных с ним продуктов.

Процесса генерации, .миграции и.аккумуляции нефти и газа в мерном геологическом пространстве тесно связали н главны:? азом инициируется такими динамическими процессами, как' шсонакопление, эрозия, тектонические -дм'тгэния, поток тепла,

двнгення подземных вод, изменения в минералогической составе, химические к фязико-химцческие изменения осадков. Для изучения взаимосвязи " такого сложного комплекса явлений необходимо объединение усшМ ученых, специализирующихся в области геологии, геохимии, геофизики, гидродинамики, иатеыатикн и компьютерного дела.

ГЛАВА 2. Геопого-математцческие. модели генерации и шгращш углеводородов и методика оценки УБ потенциала глуоокопогрушпшх осадочных комплексов

Динамическая интерпретация геологических и геохимических процессов, осуществляемая с помощью математических моделей имеет важное значение для понимания механизмов, приводящих к скоплениям углеводородов. На основе эффективного сочетания и комплексного использования современных достижений в области моделирования геолого-геохимических процессов и разработанных наш? алгоритмов для количественной оценки1 УВ потенциала глубокопогруженных осадочных комплексов предложена новая методика реализованная на ЭВМ в виде автоматизированной системы. С помощью этой системы на базе имеющейся геолого-геохимической информации решается широкий круг задач, -включающий-'описание мощностей осадочных комплексов, моделирование кинотеки термического разложения керогена и миграции углеводородов (рис. 1).

Процесса образования нефти и газа в условиях увеличения глубины захоронения и связанного с этим повыллния температуры . не^тегазогеяерирующнх толщ описывается системой кииеических уравнений первого порядка (Tisaot and E3pitBUn,1975) :

ГЕОЛОГИЯ

поверхности тренда

кинетика га

окглзовлнля

о

13 ГРАЦИЯ

те

Г; элегические

разрезы;

теннературшге

данные;

скорости

осадкопакоп-

лепия;

координата разрезов; аоЕрюста ' слагаюорга кокплгксов;

тип н содержите ОВ; KimcT.rief.iaie параметрр: генерадио!!-ПШ5 потоп-' цпал;

к о н н ь а т в р н д я

-IV- '■- «к^*

паракетры

КОНЕЦ КТШШОГО ¡5 ДИф'}73И0И-

ного перекоса; иктецсишюсть гсцерацж! и потока ендзу;

н о д е л

Углеподородлнй потенциал; карги плотностей генерации п степени пре-образовалностп 0,0;

Распределение УВ ■ но разрезу; 'интервалы ПЛИбОЛКЯЙ!! концентрации;

я

Д

(I

II

[с. 1. Амортизированная спсгеиа оиегги;; углеводородного потенциала • глубокопогрукэпшх осадочиих конплексоп ПЕТРОКИШПЖ.

- И -

йМЖ = о

к = с«

ехрС^/ЩШ,

где часть лабильного, херогещ ^ и фактор Арреннуса ^ связаны с реакцией с энергией актаьащш | , I- врешг, Т - температура, яипясадася функцией; ьрещш, з. ьозрастаюцай по иере погружения нефтештерщгского пласта, Я - универсальная газовая постоянна г, У и' Ц - соответственно ксшичэст офааовавдкхся нефти к газа. Константы скорости роалодШ образования кфтс ио керогена и газа го гадких углеводородов ^ (^....Ш подчинится уравнение Арре-шуса. Шдекс 0 представляе!' количество в щадт ЬО.

Аналитический интеграл для вычисления ^ шхет быть получен, тошо ь случае шшейного кзиешшя температура и поэтому прженяется численное интегрирование. Это дбзволягт ввести реально уотшювлонаую термаческув исторй»; ( \ ..

Построение карт нефтяного и газового; потенциала осадочной толщи, и' . в' оссйешости' ■ ее глубакопогр'укешш . горизонтов, представляет значительный 4штбрес для оценки, перспектив различных частей изучаемого бассейна. Мощности отделыш слоев осадочной толр, изыёнявдшеа ь трехызрпоц геологической пространстве определяет конфигурации осадочного 'бассейна. Для расчета углеводородного потенциала в произвольной точке необходимо какки-то образом оценить ыодаоста стратиграфических подразделений на основе нерегулярно расположенных по исследуеыой площади разрезов. Наиболее нодходяцмы в данном случае ыегодоц апгрошшации (приближения) является иеюд построен, л так називзешм полшюшшыщ поверхностей тренда,, также.известный как тренд-анализ. Геолого-гео$изической основой для построения

уравнений описывакщх поверхности тренда могут служить сейсмогеологические профили осадочной тощ?. На основе этих уравнений можно вычислить мощность осадочного чехла, как сумму кодностей отдельных слоев, на любом участке бассейна. Таким образом, представляется возможность моделирования термической истории любого глубинного интервала через истории его погружения-, другими словами осуществляется численное воспроизведение предполагаемой динамики температурно-временных . условий, суцес-гвовавдо; в течение геологического времени. Конечная цель всех зли построений - это определение количества пбразовавщихся нефти i газа путем численного решения системы уравнений (1), т.е. шличестрчнкая. оценка реализации генетического нотекцнала для гобой точки бассейна находящейся ка некоторой глубийе. В качестве гсх'однвпс данных, на основе которых начисляется количество нефти к газа, образовавшегося в том или ввод осадочном комплексе, задастся :зличнкы генерационного потенциала эдинщи масса породы этих юдрзэделеипй определяете па результата!,? якролитических ксследо-(аикй. "

Изменение концентрации газа во времени и по разрезу под ;ействиен процессов генерации и нитрации отбывается дкфферен-далыш уравнением в .части® производных:.

D íd-C/dxzJ - V CtC/Зх) + Kíx,í3 = дС/Sl C2)

де D эффективный коэффициент диффузии, с-Я-'с; V - скорость онвективного переноса, си/с; С - равновесная концентрация газа, i?A¡r породи; х - вертикальная координата, см;- t - время, сек,;

о*

- коэффициент генерация газа, crr/кг породы,сек, гшбо задается виде эштнрнчеких значений, либо вычисляется путем чяслешюго геения системы уравнений CD.

Краевые усяовмя задача задана сяедуадта odpaaoM : s нача«ьнш кош»? времени Еояцектращог газа одинакова по все?, глуйшю и рэвна атшсферной. * Йзкеяеши? ocfeysß вдяостз! осадочных пород опасшае'к.* дщжакиш верхней границ« и апяроксшфуетсл функцией Ç(t3 Коэдеатршшя rasa па ' дневной 'поверхности постоянная к рав^а атшфршй. .Через кшш границу каступает вхтошша поток газа, в частном случае поток рйвен.ну»», то есть граница яепронацаема. Матеиатрвская аашюь начальных в краевых условий штат вид: t » 0 CsC О S к < (Ci)

х » 0 ВСаУйг) - VC », 8 (3)

з Ht) С » С

1 s

где 8 - параметр интекскавоств потока ч-^роз шизшв границу.

Hau? • предложен • новый cnoscö важэдевзд жхяфятш гаверада путей чаолеаяого .решения скетеэд урашчшй CD- На наа взгляд, такса подход позволяет фяее точно оаисшать дшшьку яроцасса генерации метана', зависящую от теннэрагурн и длительности поскольку ок скдраетск на кинетику разяошша корогена. При вычислена» тещша натра учап&а&т îaaore-

йерздкоааыа потешная 03 отяоаеивй я рассматриваешь глуЗаие, а также образование газа вследствие крекинга яидда углеводородов.

Решать такую задалу аналитически иевозаоию, поскольку Езшгей'ае,глубины о течение« времени, а вш.сте с ней и коэффициентов опасиваоз^х различные параметры «одеяйруешй свстеш носят вшшейшй характер. Чйсяеидазе методы редавия атнх уравнений - в ¿ошшстве случгэв едкнсгвешшй способ получить результат. При атом результата иояучаюгся в дискретных точках системы, положение которых шадо вкфать произвольно.

te численного решения атак издал .нами были сосшнеш» ЁЫ'-'исяительние программа для. яерсовашюго г.ошь»тера с помощь» которых fcosHû оцекить пяогйо^ть генераций. УВ ь ргадичшв водраздшшаях осадочной толщ. по .нлоаадй лсаледуеыого района, а

таю» гл'-тляпть суммарное колпч-хтво сйргзоваздхся за Г9030ПЕЧ2СП08 Sp0&1 В®$гШ Н Гаэа В ТОМ ЕЯ!! ином осадочном samcK&s. Нз есксвэ сошятиого моделирования процессов генерации ц гатршши протноэкруотоя наиболео вероята» гдубишшэ кнтерваян штявнт газов п осадочной paspóse Ш.

ГМ 3, .Основякз черти гзояогаческого строения Взно-Каспнйсксй впадины

Б тектоническом отношении эта юадгаг нстычаег в себя Ая«эроно-Прл5атеайскуи скларчатув зо;;у, складчатую зону'Бакинского зрхшигага, зону Мковской (поперечной) аждаатостя, складчатую зону области срединного массива, зону Сзра-Чаккшяярскей (шпротной) складчатости' и Предзяьбурсокин прогиб. Границу этих геоструктурных элементов, контролируются крушшшг гяубнкншн. разломки СЦентралыго'&сШ'йский, Ахяероя-Пркбаяха'нскийСакгачал-Огурчвпский, ?&яьеко~'шкашляреккй, Западно-Каспийский, Шзяово-Азкгбековсхай и Карабогаз-Сефядрудсккй).

Б сводном разрезе йзшо-Касяийской впадины участвуют отложения от юрских до современный включительно, причем йощность осадочного чехла достигает 20-24яи.

В соответствия с низкими значениями теплового потока ге?.шэратура на глубине «-6Ш0 м характеризуется аномально низкими значения),ш ÍOQ-UQ'C. Одной из основных причин низкой прогретостя кедр -в депресснонннх зонах .являются высокая скорость зсадаонакойяетшя. Так, з срединной частя ШВ скорость седиментации зеогбйовнх отложений в среднем достигала 950м/илн. лет. Степень катагенеза ÓB • кайнозойских отлогенкй, по даннян утлепэтрографичееккх ^следований, не превышает начало градации MKg.

Аналогично, режим осадконакопления определяет характер заспределенкя пластовых н норовых дав'.?ний в недрах. Их

значительные превышения над гидростатическими Св среднем для Бакинского архипелага коэффициент аномальности поровых давлений равен 1,8)" связаны преимущественно с глинистым составом терригенкых отлогеннЁ. ,

• ршо-Каспнйская впадина рассматривается как крупная мцогоблокозаая нефтегазоносная провинция со свойственными каждому гд блоков условиями для процессов образования и накопления нефтегазовых флюидов. Эти условия в значительной степени определены характером складчатой структуры самой осадочной толщи в том ила ином конкретном районе, депрессии ( еэ взаимоотношением с глубинным страэнкзц ц закономерностями тектонического разышш. Установленная лефтегазоноскость впадины связана с различите; гипсомэтричэскиш и стратиграфическими уровнями, характеризующимися по площадям'области широким охватом отложений кайнозоя. При этом имеющийся ' материал не исключает возможности наличия в мезозойских отложенияхскоплений нефти . п газа. Эти данные свидетельствуй? о том, что в рассматриваемой впадине в течение ' ыезокайнозойского времени '.неоднократно менялись геологические условия для образования и скопления углеводородных флюидов в различных частях осадочного чехла земной корм.

.' ГЛАВА 4. .Моделирование восходящей миграции газов в осадочной толще Екно-Каспийской впадины

Закономерное¿и распространения УВ газов по разрезу осадочных бассейнов определяются вторичными перераспределениями в процессе геотектонического развития. Газовое поле стратисферы при этом претерпевает определенные направленные кзыененш. . Количественная оценка распределения газов по глубине сопряжена, большим объемом вычислений из-за. обилия параметров генерации и миграции, сзыеилщнхея во времена и пространстве. Такие задачи решаются

1рибяизетшш к^тодага па основа математического шдолярованпя.

Однако, на данном уровне знаний прародшп процессов для юстроения моделей миграции газов приходится опираться пз юкоторне предположения для упрощения реальной картина : расснат-»шается диффузионный и конвективный перенос в единственном - вертикальном направлении; предполагается отсутствие йктилншс водонос- • ш горизонтов способных сильно нарушить распределение газа по •азрезу: Учитывается только наиболее существенные факторы контро-:ируюцие распределение газов по разрезу осадочных отложений -роцессы диффузии, конвективного перекоса, генераций и йнтенсив-ости потока через нижнюю границу рассматриваемого слоя.

Изыепряпе концентрации газа во времени а' по разрезу под ействием процессов генерации и миграции описывается - диффереаки-лыш уравнением в частных производных С2) с качалыи-дл и раевшш условиями СЗЗ. В качестве исходных данных аспользуЬтся ээффшдаенты .лОНескгивного переноса, доЦуздог и генерация. Подбор ээфзщиентов генерация яъяяется наиболее сложной задачей. Ввиду эго, что интенсивность процессов образов'. ;шя УВ газов изменяется ) времени и-пространстве, надежно оценить коэффициенты генерации I основе эмпирических данных трудно г: зачастую невоэшгао. Для М цели наш? предлагается новый способ оценки ксзф&щнентов шерацш путем численного моделирования ¡ормиче^ого разлоаэнвя !рогена, ■ В качестве исходных данных задайся: геотермический |адиент, история погружения' осадочной толщи и гаэогенерационкнй теицяад отдельных комплексов.

Совыестное моделирование процессов генерации к миграции для ловкого разреза ЮКВ показывает, что зона современного накопления тана з осадочком чехле охватывает довольно широкий диапазон убик - 8-19 км (рис. 2). В коде геотектонического развития ссейна, по мере погружения отлокений и последовательного эздения в главнуп зону нефгегазообразоваязг. а затем и в зону

ттПРАйШ 01 р спУчг аоваяя

£3.5 1.1 1.6 2.2 £.7 <К )

Г-ГП—Г~Г~ГТ~1~Т-~Г11

а

Рис.2. Распределение концентраций метана по осадочному разрезу Ш с разпачныа периоды геологической истории согласно интегрированной модели генерации и миграции нетала в осадочных породах :1 - к концу .»¡¡¡сцена, - современное (пуи-ктирные лир»-»; умэцва!«: на распределение без учета миграции).

крекинга жидких УВ все новых к новых слоев с одной стороны, и ншшипсаад газа в осадочной тоще с другой сторона, происходит непрерывный рост концентрации газа. Одновременно,- наблвдается сдает шш!ей граница зона насыщения к болшш глубинам. Так, если до плиоцена (кривая 1).' иаксшшьиая .концентрация в разреза достигла величины 400 куб. са/кг порода, то ь современном распределении' шшшуг (2700 куб.сн/кг породы, кривая 2) наблюдается в палеогеновых отлокенпяк, шшие.слои которых вошш в зону крекинга зшдкях углеводородов вследствие интенсивного осадконакопления в. неогене. Очевидно, небольшие значения интенсивности конвективного переноса (73-220 куб.сы/кв. ы в год) характерные для ШВ благоприятствует сохранение в целом образовавшимся газов ь пестах генерации, что видно, в пространственном расположении кривых распределения метана учетои н без учета восходящей миграции.

ГЛАВА 3. Моделирование процессов углеводородообразовашш з осадочной -голще Южно-Каспийской впадины.

Как известно, одним из необходимых услоьк:] при оценка перспектив нвфтегазсносности того или шьго района является зрелость потенциальных шф-ег^оыатерииских отлоаений. Лля непо-средстввнно1'о лабораторного изучения требуется наличие соответствующих образцов. В условиях', когда материнские породы залегает на технически недоступных глубинах или находятся под водами акваторий, используя имевшийся геолого - геохимический и лабораторий материал на основе знаний о закономерностях образования УВ з природных условиях проводится моделирование процесса.

Кинетическое моделирован!» процессов генерации нефти и газа в осадочных отдогешшх, основанное на количественных соотношениях температуры, времени и реактаата, дает возможность проследить динамику преобразования рассеянного органического Еещества в ¡тенящихся температурных условиях -в ходе тектонического.развития усадочных бассейнов. Креме того, на основе таких. расчетов моето аденкть нефтяной и газовый потенциал рассматриваемых отлогений. С ¡той -цельэ на основе более 200 сейсыоггояогическия разрезов, яватываодпе акваторий ВКВ была произведена аппроксимация реальных (оашсстей отдельных стратиграфических подразделений трзндовыш юверхностями. Преимущество данного подхода заключается в том, что I любой точке исследуемой территории на основе трендовмх уравнений окно найти мощности отдельных слоев, следовательно воспроизвести сторив погружения и параллельно вычислить температуру в любой очке разреза в ходе разви чя бассейна. Таким образом, остается олько воспользовавшись данной информацией провести кинетической оделирование процессов'не^егазообрааосання а узлах прямоугольной звномерной се~а, охватывающей территорий исследования,

В модели предусматривалось," что часть керогэна с процессе

погружения и увеличения температуры непосредственно переходит в газ (?,()%], а остальная часть rasa "бракуется из иефги в результате крекинг-процесса. В основу вичис^-ий количества газа образовавшегося из жидких углеводородов положено допущение о том, что нефпгь остается на посте генерации. Одна'-"), нужно отметить, что если она успела мигрировать вверх, в менее прогретые отложения то из исключено ее сохранение С хотя бы.частично и.временно). Кроме тс: о, предполагается наличие в составе исходного керогена небольшого количества (около 3% от генерационного потенциала) экстрагируемого органического вещества, которое в вг-асденчях относится к нефти.

Результаты расчета количеств образовавшихся в различия стратиграфических подразделениях осадочнсч толщ? нефти и газа представлены в виде трех рарт (рис.3). Первая из них дает представление о масштабах генерации нефти за геологическую истории 'рассматриваемых отложений. Вторая показывает современную картину распределены остаточной нефти, поскольку процессы хрзюшга приводят к существенным изменениям картина фазового состава углеводородов. Третья карта отражает распределение объемов газа, образовавшегося в ходе разложения керогена и в результате крекинга.

Наиболее древними в осадочной тоя^е ЮКВ являются мь-аозойские отло&ения, мощность и глубина катерах увеличивается в северном направлении, достигая максимума в -Апшероно-Пркйалханском прогибе. Соответственно, в таком же направлении увеличивается- количество нефти • генерированной за геологическув' историю отлодашй. Однако, процессы крекинга охватили бояьшув часть впадины, где когда-то образовалось огромное количество жидких углеводородов. Так, в мезозойских отложениях кроме Предэльбурсского прогиба и южной части складчатой зоны Бакинского архипелага генерированная нефть полнос-тьэ превратилась в газ. Согласно проведенным расчетам мезозойские отлошшя северной половики ЮКВ, особенно в пределах Апшероно-ПрибагаанскоГ! зоны могут считаться основным производителем углево-

Рис.3 Схематические карты маситабоп генерация УБ в осадо .aux отложениях ЮКВ : 1 - жидкие YJ3 генерированные за геологическое время, нлн.т/кг/"; 2 - «нднне УВ с учетом процессов крекинга, млн. t/km^j 3 - газ, нлрд. н^/ки^.

Продолжение Рис. 3

породил' газов для шшшыт. горизонтов.

Палеогеновые отлохеши аркторизуптся зиескии генерационным тотекщшш. За геологическую ;кягорш> в них было генерировало значительное количество нефга, прачеи »аксималыш эда'штя (13-14 еш. т/кв. км), приходились па асв> Аэдероио-Прк^алханского прогиба. )дкака, есзре>шноэ распределение оставшегося посла'крекинга нефта, г/щестзеню отличае/са. При атим интересно.что, в центральной а :еверс- еосгочоа частях бассейна путем крекаага вусокси<шкуяяриш ггяеводородов и^шошпо&ь огуощое количество газа. (4-14 (лрд. ху& а/кв. км), тогда как,, лго-всоточная часть бассейна, а так-ы зоиа' йшгаского архипелага яа ьанадо содергат основную кассу :е;|тн (6-14 тн шз.кш не только взяеогеда, да н всей осадочной •оящ!." Напротив, п »го-заяздай часта рассматривании* отложений '•уяо таерзровано неоояьшоя количество пфя, что обусяовя&ао визой зрелость» органического ш^ства и иадащ шцаостяма. Такой оьтраст в масштабах углеаддеродсофазованм объясняется рааяичны-а мубшыц аох-ругашм отлоконай (1-1! км)- ¡г саответствуЕ-щшн еыпературвымя условия«!.

Квоцен-нш^йдйэдеиовш отложение яарактервзуптся внеош отеяциаяом хвдтх УВ во всей центральной и северной частях (3-6 лн.т/кв.км). Сопоставление карт суммарной генерации ■ нефги в асиределекая остаточной нефи» показывает, что ыаивта^и креквнга адш углеводородов в газообразные увеличивается от боргов впадн-* н ее центру. В центральной часта бассейна степень рзэяозезш "'фга в газ достиг 30%, враче« ссиоыше обьеяи газа бшш геиериро-1иы в наиболее пегружзнйкх мисцеяовых итлоздшя.

В более колодня отгго1эш«:х продуктивной гаиои и пёрг-крывзщах с верхнепяяоценошх слоя* очаги генерал.« не£га р«янаены в едкой той же области ышдаш, ьклочатей зоны АбихизскоД и Сара-«иширской скпалчйзосга. Ьвяду того, что глубина «алегляня игах 'ксженйй не вродшет й км, процесс крекинга .почти не охватка

образовавшиеся в них нефти. Поэтому, согласно кинетическим расчетам нефтяной потенциал наиболее погруженного и мощного 'центрального участка оценивается аысоко.

Нетрудно заметить подобие в размещении изолиний на общей схематической карте масштабов генерации нефти в осадочной толце впадины и на карте построенной отдельно для палеогеновых отложений. Это говорит о том, что конфигурация распределения плотности генерации нефти по площади ЮКВ определяется главным нефтепроизвадкшдо комплексом осадочного чехла - палеогеновыми отлохениями. Доля последних особенно заметна на Заладнс : борту впадины. Нефтяной потенциал центральной част" образован, - главным: образом, за счет более молодых отлогений, 1к северном борту, в районе Апкероно-Пркбалканского прогиба, газовый потенциал сформирован благодаря ■ процесса и крекинга гадких УВ имеведа" место в модных толпах мезозоя. Однако, в центр лиюй Части }бассейна основной объем газа (примерно 60%) был генерирован в относительно маломощных слоях палеогена, СВ которых' также.претерпело вторую стадию разложения.

Наряду с вычислением количеств образовавшихся нефти, и газа в расчете на единицу площади и построением соответствующие схематических карт, для каждого из рассматриваемых стратиграфических подразделений были подсчитаны суммарные количества нефти и газа. Как видно из таблицы, около 3/4 генерированной нефти. приходится на доли палеоген-миоцен-нишеплиоценовш; отложений. Тогда ' как, основной объем генерированного газа - более 80'/, - приходится на доли мезозойских и палеогеновйх отягчений.

В качестве-района, на примере которого мояно' было бы сопоставить реальные и расчетные данные, был выбран Абшеронскйй нефтегазоносна район, который в геологическом отношении изучен досконально. Почта все известные месторождения приурочены к ерэднешш-оценовым отлогениям. Суммарные геологические ресурсы нефгги к настоящему времени оцбшгаавтея величиной 3,5 миллиардов тон. По дан-:

ТАБЛИЦА

Йаейтабы яойтегазоосра'^й/'НИ'д а иеаоваШбзойских отложит Ккко-ЕадпМской владей Сиг», оснипгчти изтематической модели образования углеводородов а сжелочаых отдсшмйх).

Стратиграфическое Обшее количество Коичш 1 р. г» среднем)

жидкие УВ^ уЛ09Т газ •.ю'У . жидкие Уй хЮ6т саз х109м3

подраз- генери- остаточ- генери- остаточ1-

деление рованные ные рованные ные

верх. 58,4 58,4 9,0 0,344 0» 093

плиоцен средн. . 159 159 54,3 0,938 0,938 0,32

плиоцен ниоцеа- . 334 463 3,10 т 1,8

н.плиоцен палеоген Ш т 124(1 ■7,39 Ч за 7,34

мезозой 011 из 117(1 4,78 1,3? 6,88

Вся осад. 281 ¡г 1070 2780 16,56 9,71 16,39

тсгща ; «МММ Ъ*»*«*!

* Примечаний.

в это цоличе-стйо йХОДЯТ 'такн;е жид. углвбо,.,.?родн, изначально ирису, л.вующи* е арук'урэ керосина. '' газообразные У8 образгЛавиився как нз .«.¡¿рогена, шг и в результате крькинга жидких УВ.

ним кинетического моделирования в районе Лпиуронского полуострова в расчете на'квадратный километ. образовалось в среднем 29 млн. т нефти (рис 3). Приняв площадь сборч равной 3000 кв.км, путем элементарных расчетов находим в процентном выражении ту часть генерированной нефти, которая была акг'мулкрована в месторождениях .;

3,3-ю9

-6- • 1РУ. = 4% .

(29-10 -3000)

Отметим, что согласно расчетам 34% жидких углеводородов образовавшихся в осадочной толще- в пределах-, рассматриваемой пловдш преходятся на допо мезозой-чих, 48% - палеогеновых и 14%'-ююцен - ншшеплкоценоьых отложений. Вклад среднеплноценовых отложений в обаее количество аккумулированных в. месторождениях нефти составляет А'/,. Рассмотрим соотношение величин геологических ресурсов и генерированной в среднеплиоценовых стлошшях- ие&ги : 3.5-109

--- . 100% г 230% .

(0,5-10 -3000)

Количество нефти аккумулированной в .среднеплионеновнх отлогениях превышает более чем в два раза количество ае$пг генерированной в этих отложениях. Это означал', что образование месторождений в продуктивной толще только за счет собственного УВ потенциала нереально. Следовательно, шхно предположить, .что в их образовании главнув роль сыграла миграция из никележаэях отложений, предноло-::;ггельно из зрелых и богатых 08 палеогеновых- отлоззшШ.

• Представленные карта отрага'ш*-общее количество образовавщихся в осадочиой толще еидкнх и газообразных углеводородов рассеянных в отлошшях. Как. известно, только небольшая часть генерированных углеводородов скапливается в залегах, большая часть рассеивается в при. Очевидно, приведенные здесь результаты, является первым звеном в цепи исследований, предназначенных для выяснения вопросов связанных с образованием.УВ, их миграцией и аккумуляцией.

- ЙЗ-

3 А л Я Г) Ч Е Н И Б

На основании проведенных исследований пон/ченн следующие езуяьтаты :

—на основе анализа и развития швссташс изтодов н моделей азработаны .новая методика и- на этой базз автомата:« ированная' истема : оличественной оценки УВ потенциала мубокопогружешш садочных отложений;

—на основе кинетического лоделироваиия разложения керогена остроенн карты степени преобразованностн 03 н «асщтабоп суммарной енерации не^ти за геологическое время для отделы®.: осадочных шплексов ЮКВ, а также соответствующие карты для мего осадочного [охла;

—учитывая, что процессы крекинга «дощ углеводородов при-юдят к существенным изменениям картины фазового состава >13, били •акг^ построены карты распределения количества гшраровашюй [ефтк и газа с учетом процессов крекинга, которыь более реально »трахают современную картину фазового истаза УВ в различных глубинных и стратиграфических уровнях;

—на основе расчетов по разработанной матоднко составлена 'аблица УВ потенциала отдельных стратиграфических уровней медокщ-юзойских отложений;

—предложена интегрированная модель генерации и восходящей шграцли углеводородных газов, позволявшая численно воспроизвести щамическую картину генерации и распределения метана по разрезу >а геологическую историю отложений;

—на основе совместно! о. моделирования процпсов генерации и нграции гг^ов указаны интервалы глубин в разрезе СКВ с наибольшей сонцентрацией УВ газов.

- 24 -

ЗА Ц И Ц А Е !1 У Е ПО ПО .» Е НИ Я •

1, Методика и азтсшткзкрозаш:а<л система сценки УВ потенциала гяубохогсогрутекных осадочных отлокешй.

2. Количественная оценка >тс_:га6оз генерации и миграции УВ в осадочной тощэ ВХВ.

Основные положения.диссертационной работа отражены в следующих работах : • .

1. Опыт математического моделирования эволшуш газообразования. /Ин-т геологии АН Азерб. ССР.-Баку, 1988г. -23с. -деп. в ВИНИТИ, 15 2024-В88 (совместно с Гулпэзыы И. С.)..

2.0 разработке математической модели разложения керогена. Ле-еяси докладов I Всесоюзного совещания-семинара "Нефтегазоносность больших глубин н грязевс" ь^лканкзи". раку, октябрь, 1839г.

.З.Ярнменекне. штегатпческих моделей в. изучении распределения гелия в осадочных бассейнах, /Тазогеохикические' иетоцы поисков полезню; ископаемых в Ю1Ш и обраклящих горных системах"., С Тезисы докладов Ш Всесоюзного семинара-совещания). Баку, ноябрь, 1989г. •

4. Изучение эволюции газообразования на математических шделях •""Теоретические природные и экспериментальный модели нефтегазооб-иячования н их использойаяйе в прогнозе нефтегазодоснОсти" (Тези-окладов VI Всесоганого семинара).. Ленинград, нояб.-дек., 1989г.

Й. Опыт ^тематического моделирования процессов, углеводородо-образования. /Республиканский шнола-сеьштр по применению матеиати-ческих методов в геологии и геофизике.. Баку, октябрь, 1990г.

6. Коипьвтерное моделирование процессов генерации к миграции углеводородов в осадочных толпах. / Международный симпозиум "Нетрадиционные источники углеводородного сырья и проблены'его освоения" Тезисы докладов. Санкт-Петербург, октябрь, 1992г.

Таги jeu Нюфт- Фор ti ад оглуяуп 'Дэрющэ jaran чокуиту конпдикслоршдо иефт-газ оизло-Хх>пио просесшт кеодожя-рщази иоделлотоси чо карбо-h ид рок eu потецсиающш mju отлопдиршшо си летодлары (Чодуби Хозор инсадйада) " miccepracuja iвшит

X Г Д/ Cd СИ

Сон ил:: орд J вефт во раз ахтарыш д^рявдо jurait чекгвтудорэ &s¡3jmujínm¿ií кеопохн-ке üKím J asa вросьсдзрт нояештшэ методла/.и хтарыш ишзриюш с ¿¡пэр ¿лилиjtiinui артыршшасы, хеолохи рискни во ттисади язгрзфларип азаддылмасы учун ягпгм но ситоjo чевршшр. 'огдим олупаи лш вафт во газш кеяерасща bj mtrpacnja росесяориши ри]ази иоделлопиосп васитодортлш japaüumacma Поср щшшщдпр. .

Чокувту кочилекслор шиш клр боЛвд рок ей дотеасиадшшв то ' juu далноси учуй но'дун Кс'тодяарцп во xeji^paarja, uurpacitja яроеесло-шит iíiuiannK кош j jot тосвиршт вер ¿я тдеддор ослсыада. jeusi ие-одьтса но Форди icokiijyrep у чу в в рог рам го1 musant састешт ¡siuouuim-ир. '¡'ОКЛЯф OJiyiiaíí методиканш озу Л Y уч Г>ИССОДй И НбарОТ/Щр. иршчи Плссо Тис со во Ecnsrranje (1975) а ^рофнлдон ¿арадшиала вкунту коналексдэршщо узе и -иашодоц корбопадрохендория чо ло-нолыо просесшш тосвир едоа модсло, нюшчи Нассо тратиграфик тобоголорин галышшпнаршш/ cano узр■) nojuauocumm iходи тосннрини пер jit тренд тонлнклорнют гурулнасыка сзо nona j от чуччу Лис с,; корбопндронен ¡-.плзритш жувгу ко шти 6ojy вер-ги-,j,7 nurpa^iijacism ojpouno инкам не рои иодсло

осасланир. Бунда л олаво, /renep^cuja ал ■rwpacuja аросеспоршт кёолохн зщнав Gojy гаршшои'чш одагодj ододи здгш' e'VHojj uni: ш нерои je ни норел точдиф едилшсл, оиуа ллгорит-

1 НО пpOrpáM гз'ыипати ¡ИШОШШШИр.

- -

Ноделларт тэтСнги учуп ньидозси ахиидав тэкрарснз одав Чапу-бп Хэзэр чекэкшЦя тздгигат обуе^и кг.'и ссчилншцднр. лпшиоа ¿сас яэтичэддр бундардыр :

- Ьввзэвнп нужтолиф чвкупту конплекслгринд^. гзви каддзшт вефт-газа чсвршша дэрэчэсшш вэ ксол -л тарах бо^у саЛ<? гзрз пеф-тив кeяepacяja миг^асшы кс етдчрзн сяенатик хэритздзр гурулкуш-ДУр;

- на]с ларбоШтрокелдзрш крекинги просесшшн карбоШщрокеп-дзрш фаза тзркибштдз члддп дг^¡эижжм;гр догурдугуиу иаззра адараг, ajp¡t-ajpl^ стратиграфия- кпнпдексдзрда карбо¡¡;;дрокеилзрш:

. нгасир фаза тэркабишш нзпэзрэсшш даЛа рсзл экс етдкрэа ¿иэло катят вефтип зз газш пигдаршшп паулахдаа коритолари гурулм}~пдур;

- тлели} одушуш методика ^;асьала апарылнып Ьесабданадар вэтичэсишэ ыeзo-кajвoзoj чокгнтулэру.тм вёфг вэ газ потедсиалх чэдвэдя тэртнб едишошдхр, бур ад а чокгнтг коыплекслар шиш Л<?р бири учгп кА1Шпз яефт вй газыв тупи ипгдаоы ял саЬгтш алчу ваЬдди узрэ пафт пи газш нелерааЦа сихлыгышт орта гщнятлзри перндхющир;

- раздарил кецерасн^а вэ чвграацасшшв бирка. модели ¿сасшда Цзиубн Хааар чокэкяизшвт кгашопшдо карбойтрохев тзяаршпл! от ¿уксяк консевтраси^асы ода бчлочж дзршглж штервалдари

• .гэрняюзщир•

s ij m h'a'r y

of. Hushfig F- Tagxyev's thesis . "Mathejsatical-geological modeling of petroleum formation and methods of hydrocarbon potential estimation for deep-seated sedimentary complexes (Application to the case of the South Caspian basin)"

In connection with orientation of petroleum exploration to deep-seated deposits rhe method of geologioal-geochemical modeling become, an important mea.is for rising effectiveness and reducing the geologic«! risk and economical expenses.

On the basis oE the studies carried out the procedure u.v 3oftnare system for quantitative estimation c.i petroleum potential have beer, enveloped. The groundwork for the procedure is fomad by three blocks describing respectively the processes of petroleum generation, migration and variation of deposit thickness over an art,.i. Modeling of hydrocarbon (HC) formation ia conducted according to Tissot £. Espitaiie's (1975) kinetic approach. For the description of sedimentary strata thicknesses trend-analysis is applied. One dimensional model for upward migration - of lifjh'. h>diooarbons is used. Moreover, a ntu

algorithmic mode has been proposed to construct the integrated model of generation arid migration based cti „bQue mentionedonoa. The following results, have been obtained by application of the software system to the South Caspian basin (SCB):

(1) the map;i of organic «-.alter 11ansiortr.ation degree and distribution of quantity of total oil gcnaratuJ through geological tin.s fov SCB.'a scfaiatc sedimentary .oir.pl exes as «eil is for ei.tii.e segmentary pile ha- * been worked out;

(2) taking into account, that tl.e liquid HC cracking procoss

reuults in changes in HC iase composition the maps of saved oil and formsd 943 quantity distribution -epresenting mots realisticly current stats of HC composition i- dif'ererit stratigraphic units have been drawn up;

(3) the table giving data on HC potential of individual completes of Meso-Cenosoic deposits computed by developed procedure •has been wade up;

{4) on the basis of integrate modeling of generation id migration processes the depth intervals of the highest HC gas concentration in a section of 3CB have been pointed out.

c

Peon, v vir y. /S.J

7iy>. foo J»*, /v/trJn ¿/r,/i