Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Моделирование деятельности грязевых вулканов в связи с прогнозом нефтегазоносности

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Моделирование деятельности грязевых вулканов в связи с прогнозом нефтегазоносности"

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНА ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ

На правах рукописи

БАБАЕВ АЛИ-ИКРАМ ШЕХАЛИ ОГЛЫ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ В СВЯЗИ С ПРОГНОЗОМ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ

25.00.12 - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Баку - 2004

Диссертационная работа выполнена в Институте геологии HAH Азербайджана.

Научный руководитель: Доктор геолого-минералогических

наук Ад.А.АЛИЕВ (Институт геологии НАНА).

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, проф. Н.Ю.ХАЛИЛОВ (ГосНИГШ Гипроморнефтегаз)

Доктор геолого-минералогических наук Р.Р.РАХМАНОВ (АзГосНИПИнефтегаз)

Ведущая организация: Азербайджанская Государственная Нефтяная Академия. Кафедра «Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений».

Защита состоится «/СГ 2004 г. в ча-

сов на заседании Диссертационного Совета Д 01.081 при Институте геологии HAH Азербайджана по адресу Azi 143, г.Баку, пр.Г.Джавида, 29А.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Института геологии HAH Азербайджана.

Автореферат разослан « /3 »

2004 г.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю Диссертационного Совета.

Ученый секретарь Диссертационного Совета ,

Д 01.081, к.г.-м.н. ,jtu у--^—V A.M. Мамедализадс

2004-4 27215

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы: Грязевой вулканизм является одной из важных проблем геологической науки, имеющей большое научно-практическое значение. Грязевые вулканы из-за их связи с нефтегазоносностью недр являются ценным показателем поиска нефтегазовых залежей.

Азербайджан - классический район развития грязевых вулканов, где их установленное количество превышает 300. За более, чем полуторавековой срок изучения грязевых вулканов несколькими поколениями геологов были выяснены различные аспекты их проявлений. Несмотря на это, до сих пор нет удовлетворительной математической модели, объясняющей образование и механизм извержения грязевых вулканов, хотя и были предприняты попытки для решения этих вопросов.

В связи с этим, представляет большую актуальность выяснение термодинамических условий, в которых протекает процесс формирования грязевых вулканов.

Моделированию геолого-термодинамических условий деятельности грязевых вулканов в связи с прогнозом нефтегазоносности и посвящена данная диссертационная работа.

Цель работы: построение комплексной модели образования и деятельности грязевых вулканов на основе данных об их строении, морфологии, деятельности, источников энергии и продуктов извержений.

Основные задачи исследования:

- обобщение и критический анализ выполненных научных исследований по моделированию деятельности грязевых вулканов, а также оценка попыток создания математических, флюидодинамических и физико-химических моделей их извержений;

- определение причин и температуры воспламенения газов грязевых вулканов при их извержении;

- анализ агрегатных состояний вод в грязевых вулканах

НОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА " Петербург

в зависимости от глубины их залегания;

- роль газового фактора в формировании наземных и подводных грязевых вулканов;

- определение источников энергии грязевых вулканов и их количественная оценка.

Научная новизна:

- впервые доказано, что тип извержения и количество брекчии, выносимое грязевыми вулканами определяется механизмом извержения и зависит от прочности пробки в жерле грязевого вулкана (поэтому, у подводных вулканов это количество, как правило, выше);

- установлено, что причиной воспламенения газовых выбросов грязевых вулканов Азербайджана является образование метано-воздушного гремучего газа с температурой воспламенения выше 537°С;

- впервые разработаны методики расчета газового баланса наземных и подводных грязевых вулканов. Подсчитан газовый баланс для грязевых вулканов б. Чигил-дениз (извержение 4.12.1950 г.) и Локбатан (извержение 15.01.1887 г.);

- определены источники энергии грязевых вулканов и впервые произведена их количественная оценка;

- впервые разработана методика расчета геометрических параметров очагов скопления газов грязевых вулканов и произведены расчеты объемов этих очагов для вулканов б. Чи-гил-дениз и Локбатан.

Защищаемые положения:

- определение температуры и причины воспламенения газов грязевых вулканов;

- методика расчета газового баланса и источников энергии грязевых вулканов;

- геолого-термодинамическая модель деятельности наземных и подводных грязевых вулканов.

Практическая ценность работы: Результаты, полученные при расчете газового баланса грязевых вулканов могут

(

быть использованы для прогноза нефтегазоносности в районах их развития.

Апробация работы и публикации: Материалы, представленные в диссертации были доложены на заседании Азербайджанского общества геологов-нефтяников (Баку, 15.09.2001 г.), 7-й Международной научной конференции, спонсированной НАТО (Баку ,7-12 октября 2002 г.), Республиканской научной конференции молодых ученых Азербайджана (Баку, БГУ, 2003 г.), Республиканском научном семинаре в Институте геологии НАНА (Баку, 2003 г.) и изложены в 7 опубликованных работах.

Фактический материал: Полученные результаты и выводы, сделанные в диссертации базируются на материалах извержений более 60 грязевых вулканов Азербайджана. При этом использованы результаты геотермических исследований химического состава газов грязевых вулканов Азербайджана, любезно предоставленным доктором г.-м. н. С.А. Алиевым и сотрудниками его лаборатории, ведущим научным сотрудником ИГАНА к. г.-м. н. А.Я. Кабуловой. Использованы также литературные и фондовые материалы по геологическому строению районов развития грязевых вулканов и результаты экспериментальных работ по термодинамическим свойствам газов в условиях глубинного петрогенеза, проведенных Ю.П. Мельником (1978).

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения, общим объемом 124 страниц машинописного текста, иллюстрированного 18 рисунками и 16 таблицами. Список цитируемой литературы включает 181 наименование.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д. г.-м. н. Ад.А. Алиеву, чл.-корреспондентам НАНА И.С. Гулиеву и З.А. Абасову, докторам наук Ф.Г. Дадашеву, P.P. Рахманову, С.А. Алиеву, за их ценные со-

веты, рекомендации, замечания и помощь в процессе выполнения диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Краткий обзор исследований по генезису и механизму образования грязевых вулканов

Грязевые вулканы как уникальное природное явление известны с незапамятных времен, а геологами они изучаются с XIX века. Различные аспекты грязевулканической деятельности были предметом изучения нескольких поколений известных геологов. Процесс изучения грязевых вулканов особенно интенсифицировался после того, как была установлена их связь с нефтегазоносностью структур, на которых они размещаются.

Ряд геологов проявил интерес к происхождению грязевых вулканов. Другими изучены продукты извержения вулканов, а также отмечена тесная связь грязевого вулканизма Азербайджана с сейсмичностью.

Немногочисленными исследователями были затронуты вопросы моделирования отдельных аспектов деятельности грязевых вулканов.

Изучением грязевых вулканов Азербайджана в разные годы занимались следующие исследователи: Г.В.Абих, Ад.А.Алиев, С.А.Алиев, А.А.Ализаде, А.Д.Архангельский, Ф.С.Ахмедбейли, З.А.Буниат-Заде, Б.М.Валяев, А.Н.Гаджиев, Я.А.Гаджиев, Д.В.Голубятников, В.А.Горин, В.Н.Горкун, И.М.Губкин, И.С.Гулиев, А.А.Дадашев, Ф.Г.Дадашев, С.А.Джафаров, М.М.Зейналов, А.Р.Исмет, А.Я.Кабулова, Н.К.Калинко, С.А.Каракин, Н.С.Кастрюлин, А.А.Керимов, С.А.Ковалевский, М.Л.Копп, П.Н.Кропоткин, Л.С.Кулакова, Л.И.Лебедев, Ф.А.Матанов, Ш.Ф.Мехтиев, Б.М.Панахи, Р.Р.Рахманов, М.М.Рзаев, И.М.Сирык, З.З.Султанова, С.Ф.Федоров, Н.Ю.Халилов, В.А.Холодов, Н.С.Шатский, Е.Ф.Шнюков, Э.Ф.Штебер, А.А.Якубов и др.

Накопленный фактический материал с учетом результатов этих исследований послужил основой для моделирования деятельности такого сложного явления, как грязевой вулканизм.

Глава II. Геологические особенности размещения и тектоника грязевулканических областей.

Грязевой вулканизм характерен для регионов с активным проявлением складчатых движений в постпалеогеновое время. Дня зон проявления грязевого вулканизма характерна большая мощность осадочной толщи (от 10-15 км до 20-25 км), что указывает на приуроченность грязевых вулканов к прогибам, испытавшим интенсивное погружение.

В пределах Азербайджана грязевые вулканы широко развиты в его восточной части - в Шамаха-Гобустанском регионе (108 вулканов), на Абшеронском п-ове (48 вулканов), Нижнекуринской впадине (33 вулкана), Бакинском архипелаге (35 вулканов) и относительно слабо - в Прикаспийско-Гу-бинском (8 вулканов) районе.

Грязевые вулканы тяготеют преимущественно к антиклинальным складкам диапирового типа, располагаясь на сводах, крыльях или периклинальных частях структур, осложненных разрывными нарушениями.

Повсеместно отмечается приуроченность грязевых вулканов к продольным, или к узлам пересечения продольных и поперечных разрывов. В Азербайджане наибольшее сосредоточение грязевых вулканов наблюдается вдоль линий глубинных разломов, веерообразно распространяющихся из района Шамаха в сторону Южно-Каспийской впадины.

Для образования и деятельности грязевых вулканов также важны присутствие в разрезе мощной толщи пластичных глинистых пород, наличие газовых скоплений и других флюидов с аномально высоким пластовым давлением, превышающим геостатическое.

Глава III. Основы комплексной модели деятельности грязевых вулканов.

Несмотря на многочисленность теоретических построений, моделирующих различные аспекты деятельности грязевых вулканов, эти работы не дали удовлетворительного ответа на многие вопросы, связанные с образованием и механизмом проявления вулканов.

Нами обозначен круг задач, без решения которых, на наш взгляд, невозможно построение работоспособной модели грязевого вулканизма:

причины возникновения разрывных нарушений в осадочных породах, залегающих в основании диа-пира;

механизм образования жерла вулкана;

- объемы продуктов извержения газовой, жидкой и твердой фаз;

структура грязевых вулканов; температура продуктов извержения; периодичность извержения;

источники энергии грязевых вулканов и извержений;

механизм извержения вулканов.

Ниже приведены основные положения модели, составленной с учетом отмеченных вопросов.

При образовании диапира, его т. н. «ядро протыкания», состоящее из вязко-текучей массы пластичных глин пробивает верхнюю сводовую часть складки. Но ввиду практической несжимаемости этой массы, силы, вызывающие протыкание свода складки, в совокупности с гидростатическим давлением столба столба этих глин действуют и на слои, подстилающие их. Эти нижележащие слои, залегающие более полого и обладающие большей прочностью и меньшей деформированно-стью, по сравнению со слоями сводовой части складки, обычно не протыкаются. Но в некоторых случаях, когда суммарное давление на них по величине приближается к пределу прочно-

сти этих слоев, происходит их растрескивание.

Далее, если под основанием диапира имеются породы с достаточным совокупным объемом взаимосвязанных пустот и приток газа в эти породы при давлениях, значительно превышающих гидростатическое давление столба грязи, то со временем происходит прорыв газов на дневную поверхность, сопровождающийся разрушением образовавшейся за время накопления газов твердой пробки в пробитом брекчией отверстии и выброс соответствующего количества грязи. При этом температура газов, выбрасываемых грязевыми вулканами при извержении будут находиться в интервале температур « 374 -750°С, а глубины жерл вулканов - определяться местным геотермическим градиентом и иметь величины, соответствующие глубинам, на которых достигается критическая температура воды (ж 374°С).

С учетом вышеизложенного, процесс извержения грязевого вулкана будет выглядеть следующим образом:

- достижение газом максимального давления и связанное с этим движение столба жидкой брекчии;

- вжимание брекчии обратно в межпластовое пространство через трещины в стенках жерла вулкана;

- разрушение твердой пробки, при достижении давления газа в жерле вулкана величины, равной сумме давлений остаточного столба жидкой брекчии (после интрудирования ее части обратно в пласты) и давления, необходимого для разрушения твердой пробки (из-за незначительности внутреннего объема жерла вулкана величина этой суммы давлений будет не больше начального гидростатического давления столба жидкой брекчии);

- выброс на дневную поверхность остаточного столба жидкой брекчии и скопившихся под ним газов. Возгорание газа, если это позволяет его Р\/Т - параметры;

- выдавливание из окружающих пластов в жерло вулкана через трещины на его стенках новых порций вязко-текучей грязевой массы;

- падение давления газа в жерле вулкана а также в газо-

вом очаге, связанное с его расходом во время извержения до уровня, позволяющего жидкой брекчии накапливаться в выводном канале вулкана;

- повышение уровня жидкой брекчии в жерле вулкана до уровня дневной поверхности с последующим образованием твердой глинистой пробки на выходе жерла в результате высыхания жидкой глинистой массы (для вулканов расположенных на суше).

Глава IV. Причины воспламенения газов грязевых вулканов.

Одним из ключевых вопросов при исследовании грязевых вулканов является выяснение причин воспламенения их газовых выбросов при извержении.

Для объяснения этого явления были выдвинуты в основном две гипотезы: самовоспламенение содержащихся в УВ газах в качестве примеси дифосфина при контакте с воздухом (Краснов, 1905) или из-за электрических разрядов (Штебер, 1923).

Кроме того, к причинам самовоспламенения газов относили их высокую температуру, трение газов о стенки жерла вулкана, взрывные реакции между компонентами газовой смеси и др. Автором детально проанализированы имеющиеся в литературе взгляды на этот вопрос и отмечено, что наименьшей температурой воспламенения углеводородов, как и любых других горючих газов, можно считать температуру воспламенения его гремучего газа.

Рассмотрение различных типов гремучих газов и сопоставление их с составами газов грязевых вулканов позволило придти к следующему выводу: основной причиной воспламенения газов грязевых вулканов Азербайджана является ме-тано-воздушный гремучий газ с температурой воспламенения « 537°С, т.е. смесь метана, выбрасываемого вулканами при извержениях с воздухом.

Глава V. Газовый баланс грязевых вулканов.

Одним из наиболее важных факторов, способствующих образованию и деятельности грязевых вулканов является углеводородный газ. Поэтому, при выяснении причин образования и особенностей деятельности грязевых вулканов очень важно как можно точнее рассчитать их газовый баланс. В целях упрощения этого расчета приняты некоторые допущения для факторов, отклонение от которых почти не влияет на происходящие события:

- выводной канал вулкана цилиндричен;

- физические и химические параметры брекчии одинаковы по всей длине выводного канала вулкана;

- химические реакции между компонентами газа, а также между газом и окружающей породой отсутствуют.

С учетом вышесказанного, автором разработана методика расчета газового баланса наземных и подводных грязевых вулканов.

5.1 Методика расчета газового баланса грязевых вулканов.

а) подводные грязевые вулканы.

- исходя из значений геотермического градиента и критической температуры для воды определяется максимальная глубина, с которой может поступать жидкая грязевулканическая брекчия;

- основываясь на полученной величине глубины (высота столба брекчии), а также на величине среднего радиуса жерла грязевого вулкана, вычисляется объем брекчии;

в соответствии со средней плотностью грязевулканической брекчии определяется ее масса;

- определяется энергия, необходимая для перемещения столба грязевулканической брекчии из жерла грязевого вулкана на дневную поверхность Ег и преодоления силы трения брекчии о стенки жерла грязевого вулкана Бф;

- определяется минимально-необходимое количество парогазовой смеси, способной совершить работу, равную сумме Ег и Етр;

- вычисляется объем, количество газа и водяного пара в полученном объеме парогазовой смеси и объем парогазовой смеси для случая, когда извержение грязевого вулкана происходит с воспламенением газов;

б) наземные грязевые вулканы.

Методика расчета газового баланса наземных грязевых вулканов, отличается от таковой для подводных грязевых вулканов, из-за прочности твердой пробки в устье жерла вулкана и ее влияния на энергию извержения последнего.

5.2 Газовый баланс подводных грязевых вулканов.

Принимая во внимание, что расчет баланса твердых выносов и газообразных компонентов грязевых вулканов невозможен без учета энергии затрачиваемой вулканом на их выброс при извержении, подсчитана вначале эта энергия.

Наименьшая энергия, необходимая для деятельности подводного грязевого вулкана:

Emin — Еф+Ег+Ер Пр (1)

где: Етш - минимальная энергия, ЕгР- энергия, затрачиваемая на трение брекчии о стенки жерла вулкана, Ег - энергия, необходимая на преодоление сил гравитации, удерживающих пластичные массы в жерле вулкана, а Ер пр - энергия, необходимая для разрушения пробки, образующейся в жерле вулкана в периоды покоя.

Энергия, необходимая для разрушения твердой пробки, образующейся в жерле вулкана в периоды его бездействия, в случае подводных грязевых вулканов очень мала. Поэтому, практически вся энергия извержения за вычетом той ее части, что тратится на преодоление сил трения, переходит в кинети-

ческую энергию:

Ех— Етт - Еф — Ег

Е,= (т + т,) (2)

где: Н[ - единичное вертикальное перемещение брекчии, равное 1 м, Ш] - единичная масса брекчии, выводимая вулканом во время извержения на поверхность земли при вертикальном перемещении брекчии на величину Н|.

ш = я г2 Н р ,

где: р - средняя плотность грязевулканической брекчии, равная 1,85'Ю3 кг/м3, г - радиус жерла вулкана - 5м, а Н - длина жерла вулкана.

Энергия, затрачиваемая на трение брекчии о стенки жерла вулкана при извержении:

„ 8 Е г Т\ Та

Е *р= -( — V- —) (3 )

у г г 3

где: г/ - структурная вязкость грязевулканической брекчии, принятый в среднем 8,5 х 103 Пас, у- удельный вес увлажненной грязевулканической брекчии, равный 2,4 х 103 кг/м3, гь -предельное напряжение сдвига при структурном режиме вяз-копластичной жидкости, равный 40 Па, V - средняя скорость движения грязевулканической брекчии, по выводному каналу во время извержения вулканов, принятая 1.4 м/с.

Давление газов, необходимое для извержения вулкана должно превышать давление столба брекчии и прочность пород, слагающих пробку на величину, достаточную для преодоления сил трения:

Р = Р^ёНсг. (4),

где: рбР - плотность брекчии, Нст - высота столба брекчии, I - глубина жерла вулкана.

S - площадь основания столба брекчии, равная 78,5 м2,

Отсюда: Рбр = 227 МПа, Рпр.тр. = 170 МПа, Р= 3 97

МПа.

Исходя из того, что энергия грязевулканического извержения накапливается за счет теплоемкости парогазовой смеси, вызывающей извержение, рассчитан объем смеси, способный выделить эту энергию:

Еполн ~~ Еост + ДЕ (5)

где: Еполн - полная энергия парогазовой смеси, т. е. энергия, запасаемая газом объема Vmm при давлении Р = 397 МПа и температуре Т| = 1023 К, Еост - остаточная энергия системы (V = Vmm, Т2 = 313 К), ДЕ - энергия грязевулканического извержения.

Так как содержащаяся в парогазовой смеси энергия зависит от количества этой смеси, ее теплоемкости и температуры, то справедливы соотношения:

Е,юлн = NCT,; (6), Eocr = NCT2; (18) и АЕ = NC(T, - Т2) (7)

где: N - объем парогазовой смеси в молях, С - удельная теплоемкость парогазовой смеси.

Основными компонентами парогазовой смеси являются метан и водяные пары. Поэтому, а также принимая во внимание, что теплоемкость метана примерно в 1,5 раза выше, чем у воды, условно примем содержание воды в парогазовой смеси равным 10%. С учетом этого, уравнение (17) примет вид:

Еполн. = (NCH.Cch* + NH;OCHXJ)TI; (8),

где: Nch4 =0,9N - количество метана в парогазовой смеси (в молях), Ссн4 - удельная теплоемкость метана равная 54,66 Дж/(мольхК) при Т, = 1000К и 35,8 Дж/(мольх К) при Т = 313К.

Тогда, N =

ДЕ

С1пгТ! - С2пгТ2

где, Сщги Сгпг - теплоемкости парогазовой смеси при 1000К и 313К соответственно.

Результаты дальнейших вычислений сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

В молях УСН4, в м3 Мн20, в молях Ун2о, В м3 V * пил» в молях ^лип» В М

5,85x10* 1,31 X ю8 0,65 х 10* 1,46x10' 6,5x10* 1,46x10*

Результаты вычислений, выполненных для б. Чигил-дениз (Тз^вЮК)

2,66 х 10,и 5,97 х 108 0,3x 10'" 0,66 х 108 2,96х 10,и 1 6,63х 108

5.3 Газовый баланс наземных грязевых вулканов.

Как отмечалось выше, методика расчета наземных грязевых вулканов существенно отличается от таковой для подводных грязевых вулканов. В связи с этим, грязевулканическая брекчия поднимающаяся по жерлу вулкана к дневной поверхности не имеет возможности вырваться наружу и вдавливается в пласты окружающих жерло пород. В таких условиях формула расчета энергии извержения наземного грязевого вулкана Ес примет вид:

Ес= Ес1 + Есг +Ев (9);

Где Ес1 - энергия, необходимая для подъема грязевулка-нической брекчии до глубины Нв, на которой происходит ее наиболее интенсивное вдавливание в пласты, Есг - арифметическая сумма энергий разрушения твердой пробки грязевого вулкана и выброса на дневную поверхность оставшейся в жерле вулкана грязевулканической брекчии, Ев - энергия вжима-

ния грязевулканической брекчии в пласты окружающих жерло пород. Исходя из того, что объем вжимаемой брекчии значительно меньше объема уже имеющейся в пластах жидкости, а скорость заполнения жерла вулкана брекчией после извержения высока, величиной Е„ можно пренебречь.

По средней величине объема твердых выбросов наземных грязевых вулканов Уср«42х104м3 автором вычислены величины Нв = 5,35 км и Нш = 7,15 км. (высота подъема грязевулканической брекчии в жерле вулкана до глубины Нв) С учетом данной специфики извержения Ес» 1.46x1014 Дж. Как видно из полученного результата, энергия необходимая для выноса на дневную поверхность жидких и твердых продуктов извержения наземных грязевых вулканов значительно меньше (« в 2 раза), чем у подводных.

Автором вычислены объемы парогазовой смеси, минимально-необходимой для обычного и огненного извержений наземных вулканов (таблица 2).

Таблица 2.

Для обычного извержения Для огненного извержения

VCH4, в MJ VH20, в Mj Vm,„, в Mj VCH4, в м3 VH20, в Mj VmU), в м'1

64,6 х 106 7,18x10" 71,78x10" 211,27x10° 23,47x10" 234,74 х 10"

В качестве примера подсчитаны объемы и давления парогазовой смеси для извержения вулкана Локбатан, произошедшего 15 января 1887 г. Результаты вычислений сведены в таблицу 3.

Таблица 3.

Робщ, МПа. Pp.,,, МПа. VCH4, в Mj VH20, В MJ Vm,„, в Mj

376,9 313,5 344,09 х 10" 38,23x10" 382,32x 10"

5.4. Влияние состава газов грязевых вулканов на их газовый баланс.

Проведенные подсчеты показали, что объемы газов, выделяющихся при извержениях грязевых вулканов практически не зависят от химического состава этих газов.

Глава VI. Источники энергии грязевых вулканов.

В шестой главе проанализированы типы и источники энергии, вызывающей извержения грязевых вулканов. Выявлена определяющая роль тепловой компоненты в энергии извержения грязевого вулкана, а также вклад в нее радиогенной составляющей. На основе сопоставления распространенности наземных грязевых вулканов и разности суммы глубинных тепловых потоков, и приповерхностного теплового потока, автором впервые выдвинуто предположение о корреляции зон с положительной результирующей указанных тепловых потоков с местами распространения грязевых вулканов. Впервые разработана приведенная ниже методика расчета геометрических параметров газовых очагов грязевых вулканов.

Методика расчета геометрических параметров газовых очагов грязевых вулканов.

- в соответствии с мощностью теплового потока, поступающего из недр Земли и среднего периода покоя грязевых вулканов, рассчитывается минимальная площадь 8т|П, с которой поступает энергия, необходимая для извержения;

- в соответствии с прочностными характеристиками материала газового очага грязевого вулкана определяется величина изменения давления в газовом очаге за время извержения и в промежутках между извержениями;

- с учетом пористости и проницаемости пород на интересующих нас глубинах вычисляется объем УКОЛ газо-вмещающей породы;

- с учетом тепловых потерь за время покоя вулкана корректируются полученные значения 8т,п и Укол.

Исходя из этого, на примере извержений грязевых вулканов б. Чигил-дениз и Локбатан были вычислены минимальные площади накопления энергии, необходимой вулкану для извержения. На основании экспериментальных данных впервые были вычислены соответствующие этим извержениям объемы парогазовой смеси, представленные в виде реального газа и находящиеся при термодинамических условиях, существующих в очаге вулкана. При этом объем газовых очагов грязевых вулканов б. Чигил-дениз и Локбатан составил 8,62x109 м3 и 4,95х109 м3 соответственно.

Автором впервые проанализированы результаты воздействия извержений грязевых вулканов на породы, лежащие в их основании и являющиеся накопителями газа. Было выявлено влияние мощности извержения грязевого вулкана на возможность его последующих извержений.

Глава VII. Грязевой вулканизм и оценка нефтегазоносно-сти глубокопогруженных отложений.

Проведенный автором анализ представлений о связи грязевого вулканизма и нефтегазоносности показал, что грязевые вулканы имеют генетическую связь с газонефтяными месторождениями, поскольку формирование и тех, и других связано с флюидами глубокопогруженных горизонтов.

Вместе с тем, они не имеют непосредственной гидродинамической связи с пластами-коллекторами, контактирующих с ними газонефтяных залежей из-за гидродинамической разобщенности последних с эруптивным аппаратом грязевых вулканов. В противном случае невозможно было бы объяснить огромное количество и большое давление газов во время каждого пароксизма.

По нашему мнению, основанному также на расчетах газового баланса грязевых вулканов основные перспективы газоносности областей развития грязевого вулканизма связаны с газовыми очагами грязевых вулканов, расположенных на различных глубинах.

Заключение

Проведенные исследования по моделированию деятельности грязевых вулканов в связи с прогнозом нефтегазо-

носности позволили автору придти к следующим результатам:

1. Впервые доказано, что тип извержения и количество брекчии, извергаемое наземными и подводными грязевыми вулканами определяется различным механизмом извержения и зависит, в основном, от прочности пробки в жерле грязевого вулкана (поэтому у подводных вулканов это количество, как правило, выше);

2. Выяснено, что газы грязевых вулканов имеют два разных источника, причем один из них биогенного происхождения и занимает более высокое стратиграфическое положение по отношению ко второму, расположенному, видимо в более глубоких слоях осадочной толщи;

3. Установлено, что причиной воспламенения газовых выбросов грязевых вулканов Азербайджана является образование метано-воздушного гремучего газа с температурой воспламенения выше 537° С;

4. Впервые разработана методика расчета газового баланса как для подводных, так и для наземных грязевых вулканов и произведен расчет газового баланса грязевых вулканов. Выяснено, что минимально-необходимое количество газов для извержения зависит от геометрических параметров жерла вулкана, глубины залегания газового скопления и температуры газов;

5. Установлено, что при равных геометрических параметрах жерла вулканов, для извержения подводных грязевых вулканов нужна энергия, примерно вдвое превышающая тако-

г вую у наземных;

6. Впервые разработана методика расчета геометрических параметров газовых очагов грязевых вулканов;

7. Доказано, что общий объем газа в очаге значительно превосходит объем газа, выделяющегося во время извержения,

поэтому, основные перспективы газоносности областей развития грязевого вулканизма связаны с газовыми очагами грязевых вулканов.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

1. Бабаев А.Ш. Агрегатное состояние вод в грязевых вулканах и их влияние на газоперенос. Известия НАНА, Науки о Земле, 2003, №1, с. 78-80.

2. Бабаев А.Ш. Влияние техногенной деятельности человека на частоту извержений грязевых вулканов на примере грязевого вулкана Локбатан. «Bilgi», Fizika, Riyaziyyat, Yer elmlari. № 3, 2001. Baki, «Nafta-Press», s. 99-104.

3. Бабаев A.lli. 2003. Газовый баланс морских грязевых вулканов. Известия НАНА, Науки о Земле, № 2, 2003, 101-107.

4. Бабаев А.Ш. Краткий исторический очерк изучения грязевых вулканов. «Bilgi», Fizika, Riyaziyyat, Yer elmbri. № 3, 2002. Baki, «Nafta-Press», S. 104-111.

5. Бабаев А.Ш. Причины воспламенения газов грязевых вулканов. «Bilgi», Fizika, Riyaziyyat, Yer elmbri. № 4, 2001. Bakx, «Nafta-Press», s. 114-117.

6. Бабаев А.Ш. Источники энергии грязевых вулканов Азербайджана. Aspirantlarin \э gone todqiqat^ilarin IX respub-lika elmi konfransinin materiallari. Baki, 2003, s. 160-162.

7. Babayev A.Sh. Gas balance of mud volcanoes. Gas in marine sediments. 7-th International Conference. Baku, 2002, p. 12.

aÇ.BABAYEV

PALÇIQ VULKANLARININ I 8ALÍYYOTÍNÍN

NEFTQAZLILIQ PROQNOZU ÍL8 0LAQ9DAR MODELL0$DÍRlLM8SÍ

XÜLAS0

Dissetasiya içi palçiq vulkanlarinin geoloji quruluçu, mor-fologiyasi, enerji monbolori, püskürma mahsullari vo s. haqqin-da malumatlara asasan onlann foaliyyotinin termodinamik ça-raitinin kompleks modellaçdirilmasina hosr edilmiçdir.

Palçiq vulkanlarinin qazlarinin aliçma sobabbri tayin edilmiçdir. Azarbaycanm palçiq vulkanlarinin qazlarinin aliç-masina sobob aliçma temperaturu 537°C-dan yüksak oían me-tan-hava partlayici qazdir.

Qaz amilinin quru va sualti palçiq vulkanlarinin forma-laçmasinda rolu aydinlaçdirilmiç va onlann qaz balansinin he-sablama metodikasi tartib edilmiçdir. Bu metodikalara uyëun olaraq Çigil-daniz küposi (4.12.1950-ci il püskürmosi) vo Lök-batan (15.01.1887-ci il püskiirmasi) palçiq vulkanlan iiçiin qaz balansi hesablanmiçdir.

Darinlikdan asili olaraq palsiq vulkanlannda suyun aqre-qat hallannin tahlili aparilmiçdir. Palçiq vulkanlarinin enerji manbalari tayin edilmiçdir va ilk dafa onlar miqdarca qiymat-landirilmiçdir.

Palçiq vulkanlarinin qaz yigilma ocaqlannin handasi parametrbrinin hesablama metodikasi tartib edilmiçdir. Bu metodikaya uygun olaraq Çigil-daniz küpasi va Lökbatan palçiq vulkanlan ûçûn hamin ocaqlarin hacmlari hesablanmiçdir.

Qurudaki va sualti palçiq vulkanlarinin kompleks mode-li tartib edilmiçdir. Müayyan edilmiçdir ki, palçiq vulkanlarinin püskürdüyü brekçiyanin miqdari va püskürma tipi püskürma mexanizmi ib tayin edilir va palçiq vulkaninin bogazindaki tixacin davamliligindan asilidir (buna göra da su-alti vulkanlarda bu miqdar bir qayda olaraq daha yüksakdir).

A.Sh.BABAYEV

MODELING OF ACTIVITY OF THE MUD VOLCANOES IN CONNECTION WITH PROGNOSIS OF THE OIL-GAS BEARING

SUMMARY

Dissertation is devoted for complex modeling of thermodynamic conditions of mud volcanoes activity on the basis of the data on their geological structure, morphology, energy sources, products of eruption, etc.

Temperatures and the reasons of ignition of gases of mud volcanoes are determined. The reason of ignition of mud volcanoes gases of Azerbaijan is forming the metane-air detonating gas with temperature of ignition above 537°C.

The role of the gas factor in formation of ground and underwater mud volcanoes is found out and design procedures of their gas balance are developed. According to these techniques the gas balance for mud volcanoes is counted up for Chigil-Deniz (4.12.1950) and Lokbatan (15.1.1887).

The analysis of modular conditions of mud volcanoes water is given depending on the depth. Energy sources of mud volcanoes (underbark and radiogenic) are determined and for the first time their quantitative estimation is made.

The design procedure of geometrical parameters of the centers of mud volcanoes gases congestions is developed. According to this technique calculations of volumes of these centers for volcanoes are made for Chigil-Deniz and Lokbatan.

The complex model of activity of ground and underwater mud volcanoes is developed. It is found out, that type of eruption and quantity of breccia erupted by mud volcano are defined by the mechanism of eruption and depend on durability of a fuse in a muzzle of a mud volcano (therefore, on underwater ones this quantity as a rule is higher).

Sifari? № 52. Tiraji 100 nüsxa Azsrbaycan MEA Geologiya ínstitutu «Nafta-Press» nsçriyyati, ßaki, H.Cavid pr. 29 A, Tel.: 439-39-72

РНБ Русский фонд

AZORBAYCAN MILLI ELIS GEOLOGIYA II

2004-4 27215

Olyazmast hüququnda

BABAYEV 8Li-IKRAM §IX8Li oglu

PAL^IQ VULKANLARIN1N F8 ALI YY9TiN IN NEFTQAZLILIQ PROQNOZU ILO 0LAQODAR OLARAQ MODELL9§DtRiLMOSi

2.S.00.12 - Ncft va qaz yataqlannin geologiyasi, axtari§ vo ka^fiyyati

Geologiya-mineralogiya clmlori namizodi alimlik dorocasi almaq ü«;ün taqdim edilmi§ disscrtasiyamn

AVTOREFERATI

Baki - 2004