№ 3 (21) / 2025
Дарья Баландюк, ученица 11 класса МАОУ «Гимназия № 3 им. М.Ф. Панькова» г. Хабаровска, лауреат научнопрактической конференции XV Всероссийской полевой олимпиады юных геологов
П.Н. Прохорова, сотрудник ЛТОБ Института тектоники и геофизики им. Ю. А. Косыгина ДВО РАН, к. г.-м. н.
Бассейновое моделирование – динамическое моделирование геологических процессов в осадочных бассейнах на протяжении геологического времени. Модель создается последовательно от седиментации самого древнего слоя до образования слоев новейших. Одновременно несколько геологических процессов рассчитываются и обновляются в течение моделирования, наиболее важные из них – это осаждение, уплотнение, расчет теплового потока и генерация углеводородов.
Бассейновое моделирование требует изучения большого объема различных типов данных. Нужно изучить общие данные о вопросе исследования, региональные данные о территории исследования, информацию о скважинах и результатах каротажа, а главное – сейсмические данные. Анализ данных о геометрическом расположении пластов горных пород и их хроностратиграфии позволяет проследить эволюцию осадочного бассейна и геологических процессов, происходящих в нем, а следовательно, перейти к концептуальной модели осадочного бассейна, в которой идентификация нефтегазоматеринских пластов является важной частью.
Актуальность заключается в отсутствии данных о степени катагенического преобразования пород кайнозойского комплекса Бирофельдского грабена.
Целью данной работы является уточнение перспектив нефтегазоносности Бирофельдского и Таньюань грабенов Саньцзян-Среднеамурского осадочного бассейна с помощью одномерного геотемпературного моделирования в ПО PetroMod.
Основная часть
На глубинах 20–40 м располагается нейтральный слой (зона постоянных температур), и ниже него температура горных пород в среднем повышается на 3,3°С на каждые 100 м [1]. Это объясняется наличием регионального теплового потока от источников внутреннего тепла Земли (из нижней коры – распад радиоактивных элементов, называемый радиогенным тепловым потоком, а с верхней мантии – охлаждение Земли), поднимающегося к поверхности [2]. Важно отметить, что значение теплового потока тем больше, чем моложе зона исследования, также практически все известные в настоящее время эндогенные процессы сопровождаются выделением или поглощением тепла, что делает тепловое поле универсальным индикатором геологических явлений и связанных с ними физических полей, именно поэтому тепловой поток служит одним из главных параметров, рассчитываемых при моделировании.
В данной работе будет проводиться моделирование двух грабенов: Таньюань (Китай) и Бирофельдского (Россия), приуроченных к Саньцзян-Среднеамурскому осадочному бассейну (рис. 1, 2).
Рис. 1. Карта основных структурных элементов юго-восточной России (Кириллова Г.Л., 2005)
Рис. 2. Схема Лобей-Бирофельдского звена Илань-Итунской ветви системы сдвигов Тан-Лу: 1 – контуры полуграбенов и их буквенное обозначение (Б – Бирофельдский, Д – Дитурский, П – Преображеновский, Т – Таньюань); 2 – скважины (а – опорно-картировочные, б – с промышленной газоносностью); 3 – сбросы (а – основные, б – второстепенные); 4 – свиты/формации и их индекс (br – бирофельдская, cr – чернореченская, b – Баоцюаньлин, d – Даляньхэ, x – Синанчунь, w – Уюнь)
Важно отметить, что грабен Таньюань имеет мощность осадочного комплекса в 5 км, где коллекторы и покрышки приурочены к эоценовым отложениям, а Бирофельдский грабен имеет мощность осадочного чехла в 2,5 км, где скважиной 1/3-ОК глубиной 1379 м вскрыто лишь 600 м эоценовых отложений, и к нефтегазоматеринским можно отнести лишь отложения чернореченской свиты (рис. 3).
Рис. 3. Схема сопоставления и сводный литолого-стратиграфический разрез палеогеновых и неогеновых отложений в скважинах Бирофельдского грабена. 1 – галечники; 2 – песок с галькой; 3 – песчаники; 4 – песок; 5 – алеврит; 6 – глина; 7 – углистая глина; 8 – уголь; 9 – андезиты, дациты; 10 – разрез палеогеновых отложений, не вскрытый скважинами и неизученный
Поэтому в более чем километровой зоне можно предполагать эоценовые отложения и материнские породы [3]. Для более точного расчета модели будет смоделирован тепловой поток по скважине Тс-2, расположенной в центральной части грабена Таньюань, имеющей глубину в 2585 м, по которой имеется больше данных из-за недостаточной степени изученности Бирофельдского грабена (последние исследования проводились в 60-х гг. ХХ века [4]), и использован метод актуализации при задании этого значения теплового потока в модели скважины 1/3-ОК и псевдоскважины 1/3-ОК, имеющей глубину в 3200 м.
Моделирование скважин проводится в ПО PetroMod версии 2012 г. При моделировании используется модуль Wells для калибровки данных (соотношение смоделированных данных какого-то параметра с его фактическими измерениями для выявления достоверности модели) и модуль Lithologies для создания литологии свит.
Рабочий процесс моделирования в ПО PetroMod заключается во вводе информации, последовательной симуляции программой геологических процессов, происходящих в бассейне от момента его формирования до настоящего момента, и калибровки. В случае, если данные параметры модели близки к значениям их измерений, результатом моделирования становится сценарий. В противном случае необходимо пересмотреть достоверность входных данных и изменить их в пределах неопределенности таким образом, чтобы пройти этап калибровки. 1D-моделирование не позволяет установить конкретные местоположения скоплений и запасов углеводородов, но помогает сделать вывод о том, в каких толщах могла происходить их генерация, а также установить их фазовое состояние [5].
Для построения 1D-модели требуется ряд исходных данных: глубина кровли и подошвы каждой вскрытой толщи, абсолютное время начала и окончания осадконакопления и эрозий, литологическая характеристика пород, слагающих вскрытые толщи. Следующим шагом в создании 1D-модели является задание граничных условий: верхнее – температуры поверхности осадочных пород, которые после задания региона исследования и его географических координат в ПО рассчитываются сами; нижнее – значение теплового потока из основания осадконакопления (для этого также определяется тектоническое погружение осадочного бассейна). Граничные условия характеризуют геологическую историю изучаемой области земной коры.
Результаты 1D-моделирования представляют собой рассчитанные графики зависимости ряда характеристик – температуры, давления, пористости, теплопроводности, отражательной способности витринита – от времени и глубины. Имея фактические измерения параметров по керну скважины, производится калибровка полученных моделей (в моем случае по витриниту). Данные для калибровки отражательной способности витринита были взяты из работы [6]. В конечном итоге откалиброванные данные отражательной способности витринита выглядят так, как показано на рис. 4. Крестиками обозначены фактические данные, измеренные по керну скважины. Линией обозначены смоделированные значения. По схеме можно сделать вывод, что модель достаточно достоверна.
Рис. 4. График измеренных и смоделированных значений отражательной способности витринита по скважине Тс-2
Результаты моделирования
Геотемпературное моделирование по скважине Тс-2 показало, что значение плотности теплового потока в погруженной части грабена не превышает 55 мВ/м2, что не противоречит имеющимся данным о величинах теплового потока в пределах территории исследования (50–660 мВ/м2) [7]. Данное значение соответственно было использовано для моделирования скважин 1/3-ОК и псевдо 1/3-ОК. Результаты этого моделирования: генерация газа верхней зоны газообразо вания прогнозируется в нижнечернореченской подсвите Бирофельдского грабена с глубины 1200 м, температуры в 60 °С и отражательной способности витринита от 0,3 R° до 0,55 R° в масле, образование же нефти можно предполагать в наиболее погруженной части грабена, а именно с глубины 2100 м, температуры в 90 °С и отражательной способности витринита от 0,55 R° в масле. Именно из-за невозможности сделать выводы о состоянии углеводородов на глубине скважины 1/3-ОК была смоделирована псевдоскважина 1/3-ОК с погружением больше чем в 2 раза (рис. 5 и 6).
Рис. 5. Палеореконструкции термической истории в разрезах скважин: А – скважина 1/3 ОК, Б – псевдоскважина, расположенная в наиболее погруженной части Бирофельдского грабена
Рис. 6. Катагенетическая зрелость осадочных пород Бирофельдского грабена по результатам моделирования: А – по скважине 1/3 ОК, Б – по псевдоскважине, расположенной в наиболее погруженной части грабена
Список литературы
1. Геологическое строение и ресурсы недр. Тепловой поток. // Национальный атлас России. Том 2. «Природа. Экология» URL: https://nationalatlas.ru/tom2/70.html (дата обращения: 27.08.2025).
2. Кадыров Р.И. Бассейновый анализ и моделирование нефтегазоносных систем. Учебно-методическое пособие. – Казань: Изд-во Казанского (Приволжского) федерального университета, 2020. – 33 с.
3. Развозжаева Е.П. Закономерности строения и газоносности грабенов Илань-Итунской ветви Тан-Лу на примере Фанжен-Бирофельдского звена // Региональные проблемы. 2024. Т. 27, № 3. C. 54-57.
4. Среднеамурский осадочный бассейн: геологическое строение, геодинамика, топливно-энергетические ресурсы / Г. Л. Кириллова, В. Г. Варнавский, Б. А. Натальин и др.; отв. ред. Г.Л. Кириллова, [Рос. акад. наук. Дальневост. отд-ние, Ин-т тектоноки и геофизики]. – Владивосток : ДВО РАН, 2009. – 421.
5. Прохорова П.Н. Оценка нефтегазогенерационного потенциала отложений Буреинского и Среднеамурского осадочных бассейнов на основе геотемпературного моделирования: дис. ... канд. геол.-минер. наук.: 1.6.9 / Прохорова Полина Николаевна. – Хабаровск, 2024.
6. Wu Jingfeng, Meng Qi’an, Fu Xiaofei. Denudation Restoration and Structural Framework of Prototype Paleogene Basin in Tangyuan Fault Depression． Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2020.
7. Jiang, G., Li, W., Rao, S. et al. Heat flow, depth–temperature, and assessment of the enhanced geothermal system (EGS) resource base of continental China. Environ Earth Sci 75, 1432 (2016).
8. Богословский В.А., Горбачев Ю.И., Жигалин А.Д., Калинин А.В., Попов М.Г., Пушкарев П.Ю., Модин И.Н., Никитин А.А., Никитин Ан.А., Степанов П.Ю., Хмелевский В.К. Геофизика: учебное пособие, электронное издание сетевого распространения / под редакцией В.К. Хмелевского. – М.: «КДУ», «Добросвет», 2018. – 978-5-7913-1031-6. URL: https://bookonlime.ru/node/559/.
