Содержание
Перейти к:
Механизм и пути миграции углеводородов в Южно-Каспийском бассейне
https://doi.org/10.32454/0016-7762-2025-67-2-8-19
EDN: DMYSQL
Аннотация
Введение. Рассматриваются механизмы и пути миграции углеводородов в Южно-Каспийском бассейне (ЮКБ).
Цель. Оценка путей миграции углеводородов в Южно-Каспийском бассейне.
Материалы и методы. Статистическое обобщение и систематизация данных и материалов, частично заимствованных из справочной литературы, фондовых источников, промысловых данных и опубликованных работ.
Результаты. В результате проведенного численного моделирования углеводородных систем в Южно-Каспийском нефтегазоносном бассейне определены механизмы миграции углеводородов в ЮКБ: грязевые вулканы, эруптивные каналы которых служат каналами миграции углеводородов (УВ), а также трещины растяжения, созданные процессом формирования диапировых структур. Практически все месторождения ЮКБ расположены на площадях развития грязевого вулканизма и осложнены их эруптивными каналами, что свидетельствует о заполнении резервуаров продуктивной толщи за счет вертикальной миграции углеводородов.
Заключение. Результаты моделирования свидетельствуют, что критический момент и эмиграция УВ из эоценовой, майкопской и диатомовой нефтегазоматеринской толщи (НГМТ) наступает к концу сураханского времени (3 млн лет назад), то есть во время формирования верхнего отдела продуктивной толщи. В НГМТ тархан-чокракского возраста критический момент был преодолен только к концу акчагыльского времени (2,2 млн лет назад).
Ключевые слова
Южно-Каспийский,
нефтегазоносный бассейн,
моделирование,
углеводородные системы,
миграция,
аккумуляция
Для цитирования:
Романов П.А., Серикова У.С., Челяпин Е.Д., Перов А.Д. Механизм и пути миграции углеводородов в Южно-Каспийском бассейне. Proceedings of Higher Educational Establishments: Geology and Exploration. 2025;67(2):8-19. https://doi.org/10.32454/0016-7762-2025-67-2-8-19. EDN: DMYSQL
For citation:
Romanov P.A., Serikova U.S., Chelyapin E.D., Perov A.D. Mechanisms and migration routes of hydrocarbons in the South Caspian basin. Proceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration. 2025;67(2):8-19. (In Russ.) https://doi.org/10.32454/0016-7762-2025-67-2-8-19. EDN: DMYSQL
Известно, что в природе могут действовать несколько механизмов первичной миграции нефти. Причем передвижение углеводородов может происходить с разными скоростями и зависеть не только от строения углеводородов, но и от минерального состава вмещающих их пород [1]. По мере углубления знаний о миграционных процессах постепенно сформировались основные направления исследований первичной миграции УВ: в газорастворенном, водорастворенном и в свободном состояниях. Эмиграция углеводородов никогда не начинается с начала формирования материнской породы [2]. Можно выделить следующие основные механизмы миграции УВ: под воздействием градиента давления и под воздействием плавучести: Состав жидкости: разница плотностей углеводородов и воды.
Методика исследований
Существует множество методов компьютерного моделирования бассейнов, из которых можно выделить три основных понятия:
Darcy Flow — на основе уравнений потока через пористую среду (закон Дарси). Закон Дарси позволяет описывать движение многокомпонентного трехфазного флюида с учетом проницаемости пород и капиллярного давления. Скорости миграции и насыщение резервуара углеводородами рассчитывается в одной процедуре. Специальные алгоритмы используются для описания возможных потерь через покрышку и миграции вдоль разломов. Эффекты диффузии могут учитываться для учета транспорта газообразных углеводородов в водной фазе.
Flowpath — геометрический анализ поверхности (миграция с плавучестью). «Flowpath» применяется для описания латеральной миграции углеводородов. В результате может быть получена информация о площадях дренировния, составе и количестве скоплений УВ. «Flowpath» в комбинации с «Дарси» (для областей с низкой проницаемостью) называется гибридной методикой.
Invasion percolation (Перколяция) — поток контролируется только капиллярными силами. В основе «Invasion percolation» лежит допущение, что в геологических временных масштабах углеводороды мигрируют мгновенно под влиянием всплывания и капиллярного давления. «Invasion percolation» хорошо подходит для моделирования миграции флюида через зоны разломов. Метод особенно эффективен для моделирования однофазного флюида, состоящего всего из нескольких компонентов.
Комбинация методов — комбинация различных методов требует введения пороговых значений, позволяющих программе решать, когда используется конкретный метод, преимущества каждого метода могут быть объединены во время эффективного и точного моделирования процессов миграции и аккумуляции.
Результаты исследований
Миграция УВ в Южно-Каспийском бассейне
Результаты моделиривания процессов миграция УВ в Южно-Каспийском бассейне позывают, что этот процесс тесно связан с грязевыми вулканами [4-8]. В Южно-Каспийской бассейне и в его прибортовых зонах на суше — в Апшероно-Гобустанском периклинальном и Нижнекуринском прогибах есть около 100 крупных, имеющих в основном конусовидную форму, грязевых вулканов [2][3]. В морской акватории встречаются грязевые вулканы с большими размерами. К примеру, грязевой вулкан Шарг, приуроченный к валу Ататюрк, имеет длину более 100 км и ширину ~7 км.
Около 50% грязевых вулканов выделяют исключительно палеоген-нижнемиоценовые нефти. В 17% грязевых вулканов характерными являются нефти преимущественно из диатомового комплекса отложений, а в 33% отмечается смесь, состоящая из примерно одинакового долевого участия нефтей из палеоген-нижнемиоценового и диатомового комплексов. Корни грязевых вулканов расположены на глубине 10—12 км, что совпадает с зонами активной флюидогенерации [10—18]. При этом данные сейсморазведки показывает, что они погребены на глубины не более 10—12 км.
Заслуживает внимания закономерное пространственное расположение грязевулканических нефтепроявлений, согласно которому объекты с преимущественно диатомовой составляющей в нефтях обособляются в крайне отдаленной северо-западной части ЮКБ, зоне сопряжения Нижнекуринского и Шамахы-Гобустанского прогибов. В тектоническом отношении границей этих структур является глубинный Аджичай-Алятский разлом, по которому палеоген-нижнемиоценовые отложения юго-западного борта Шамахы-Гобустанской тектонической ступени надвинуты на средне-верхнемиоценовые и плиоценовый комплексы северо-восточной части Нижнекуринской ступени.
Идентичность изотопного состава углерода нефтей в надвинутой пластине и перекрытой ступени указывает на то, что питающий грязевые вулканы нефтяной очаг находится в пределах главным образом диатомового комплекса Нижнекуринской впадины. Данный вывод находит свое подтверждение и в одинаковой наиболее низкой степени зрелости нефтей этой группы грязевулканических проявлений и нефтей северной части Нижнекуринской впадины (Каламадын, Малый Харами).
Таким образом, грязевые вулканы в ЮКБ является основным механизмом миграции углеводородов. Каналами миграции служат эруптивные каналы грязевых вулканов и трещины растяжения, созданные процессом формирования диапировых структур [9][21—24]. Если принять во внимание, что практически все месторождения, расположенные на территории развития грязевого вулканизма, осложнены эруптивными каналами грязевых вулканов, то механизм заполнения резервуаров продуктивной толщи за счет вертикальной миграции углеводородов доказывается весьма убедительно [19][20][26—32][38—41]. Эти резервуары подпитываются главным образом за счет миграции углеводородов из прилегающих к эруптивным каналам грязевых вулканов. Такое свойство углеводородных систем Южно-Каспийского бассейна обеспечивает восполнение углеводородами разрабатываемых за более чем вековой период месторождений, находящихся в зоне развития грязевого вулканизма [25][33—37].
Начало эмиграции УВ из нефтегазоматеринских толщ в резервуары начинается с началом критического момента — периода генерационного процесса, в течение которого сгенерировано около 50 % углеводородов, и началом эмиграции. Результаты моделирования свидетельствуют, что критический момент и эмиграция УВ из эоценовой НГМТ (рис. 1) наступает к концу сабунчинского времени (3.8 млн лет назад), а для майкопской (рис. 2) и диатомовой (рис. 3) НГМТ наступает к концу сураханского времени (3 млн лет назад), то есть во время формирования верхнего отдела ПТ. В НГМТ тархан-чокракского возраста критический момент был преодолен только к концу акчагыльского времени (2,2 млн лет назад).
Рис. 1. Трехмерные модели эмиграции УВ из эоценовой НГМТ
Fig. 1. Three-dimensional models of hydrocarbon emigration from the Eocene PSR
Рис. 2. Трехмерные модели эмиграции УВ из майкопской НГМТ
Fig. 2. Three-dimensional models of hydrocarbon emigration from the Maykop PSR
Рис. 3. Трехмерные модели эмиграции УВ из диатомовой НГМТ
Fig. 3. Three-dimensional models of hydrocarbon emigration from diatomaceous PSR
Заключение
Основным механизмом миграции углеводородов в ЮКБ являются грязевые вулканы, эруптивные каналы которых служат каналами миграции УВ. Миграционные процессы также обеспечиваются сетью трещин растяжения, созданных процессом формирования диапировых структур. Практически все месторождения ЮКБ расположены на площадях развития грязевого вулканизма и осложнены их эруптивными каналами, что свидетельствует о заполнения резервуаров продуктивной толщи за счет вертикальной миграции углеводородов. Такое свойство углеводородных систем Южно-Каспийского бассейна обеспечивает восполнение углеводородами разрабатываемых за более чем вековой период месторождений, находящихся в зоне развития грязевого вулканизма.
В результате моделирования углеводородных систем (ЮКБ) создались уникальные условия для эволюции и распространения (ГАУС). В результате проведенного анализа и численного моделирования углеводородных систем в Южно-Каспийском бассейне были выделены три классические генерационно-аккумуляционные углеводородные системы: эоцен-плиоценовая, майкоп-плиоценовая и миоцен-плиоценовая.
ВКЛАД АВТОРОВ / AUTHOR CONTRIBUTIONS
Романов П.А. — проанализировал информацию и провел численное моделирование углеводородных систем в Южно-Каспийском нефтегазоносном бассейне и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.
Серикова У.С. — разработала концепцию статьи, подготовила текст статьи, окончательно утвердила публикуемую версию статьи и согласна принять на себя ответственность за все аспекты работы.
Челяпин Е.Д. — составил таблицы по трехмерным моделям эмиграции УВ по стратиграфическим интервалам Южно-Каспийского бассейна и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.
Перов А.Д. — составил таблицы по трехмерным моделям эмиграции УВ по стратиграфическим интервалам Южно-Каспийского бассейна и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.
Pavel A. Romanov — analyzed the information and conducted numerical modeling of hydrocarbon systems in the South Caspian oil and gas field and agrees to take responsibility for all aspects of the work.
Ulyana S. Serikova — developed the concept of the article, prepared the text of the article, finally approved the published version of the article and agrees to take responsibility for all aspects of the work.
Egor D. Chelyapin — compiled tables on three-dimensional models of UV emigration across the stratigraphic intervals of the South Caspian basin and agrees to assume responsibility for all aspects of the work.
Artemy D. Perov — compiled tables on three-dimensional models of UV emigration across the stratigraphic intervals of the South Caspian basin and agrees to assume responsibility for all aspects of the work.
Список литературы
1. Абдуллаев Н. Новый взгляд на структуру земной коры на суше и на шельфе Азербайджана, Южно-Каспийский бассейн (Абдуллаев Н., Кадыров Ф., Гулиев И., Гусейнова С., Джавадова А., Магеррамов Б., Мухтаров А.А.), 85-я ежегодная конференция и выставка EAGE (включая программу семинара), 2024, т. 1, стр. 1—5.
2. Абрамс А.М., Нариманов А.А. Геохимическая оценка углеводородов и их потенциальных источников в западной части Южно-Каспийской впадины, Республика Азербайджан. Морская и нефтяная геология, 1997, 14, стр. 451—468.
3. Агаева В., Заксенхофер Р.Ф., ван Баак К.Г.К., Бехтель А., Хойл Т.М., Селби Д., Шиянова Н., Винсент С.Дж. Новые геохимические представления о кайнозойских материнских породах Азербайджана: последствия для нефтяных систем в регионе Южного Каспия. Журнал нефтяной геологии, т. 44, № 3, 2021, стр. 349—384.
4. Ализаде А.А., Гулиев И.С., Мамедов П.З. Продуктивные пласты Азербайджана. В 2-х томах. Москва. ООО «Издательский дом Недра», 2018, Т. 1 — 305 с. Т. 2 — 236 с.
5. Аникиев К.А., Броновицкий А.В., Талиев С.Д. Аномально-высокие пластовые давления на нефтяных и газовых месторождениях Восточного Предкавказья: Обзор ВИЭМС. — М.: Вып. 16 (5), 1965, 67 с.
6. Атлас нефтегазоносных и перспективных структур Каспийского моря. Пояснительная записка. (Гасанов И.С., Юсуфзаде Х.Б., Гаджиев Т.Г.). Мингео СССР, Юг-ВНИИГеофизики; Мингазпром СССР, ВМНПО Союзморгео. Л-д, ВСЕГЕИ, 1989, 66 с.
7. Атлас палеогеографических карт: Евразийские шельфы в мезозое и кайнозое. Ред. М.Н. Алексеева. Том 1, Текст 9.1—9.37; Том 2. Карты. ГИН АН СССР, Robertson Group, 1992.
8. Афанасенков А.П. Геологическая история и нефтяные системы Северного Каспия (Афанасенков А.П., Скворцов М.Б., Никишин А.М., Мурзин Ш.М., Поляков А.А.) Вестник Московского университета. Сер. 4, Геология № 3, 2008, стр. 3—10.
9. Ахмедов Г.А., Салаев С.Г., Исмаилов К.А. Перспективы поисков нефти и газа в мезозойских отложениях Юго-Восточного Кавказа. — Баку: Азернешр, 1961, 283 с.
10. Ахундов А.Р. Изменение минерализации и солевого состава пластовых вод V и смежных IV и VI горизонтов Балаханы-Сабунчи-Раманинского месторождения. Известия АН Азерб. ССР. Сер. геолого-географические науки и нефть, 1957, № 11.
11. Ахундов А.Р., Мехтиев У.Ш., Рачинский М.З. Справочник по подземным водам нефтегазовых и газоконденсатных месторождений Азербайджана. — Баку: Маариф, 1976.
12. Багир-Заде Ф.М., Нариманов А.А., Бабаев Ф.Р. Геолого-геохимические особенности месторождений Каспийского моря. М., Недра, 1988, 208 с.
13. Берлин Ю.М., Марина М.М. Нефтегазообразование в основных потенциально нефтематеринских отложениях мезозойско-кайнозойских осадочных толщ Среднего Каспия. В кн.: Геология и полезные ископаемые шельфов России. Ред. М.Н. Алексеева. М. ГЕОС, 2002, с. 161—164.
14. Богоявленский В.И., Керимов В.Ю., Ольховская О.О. Цитаты Статья Опасные газонасыщенные объекты в мировом океане: Охотское море // Нефтяное хозяйство, 2016, (11), с. 43—47.
15. Геотемпературное поле Южно-Каспийского бассейна / В.Ю. Керимов, М.З. Рачинский, С.М. Карнаухов, Р.Н. Мустаев // Отечественная геология. — 2012. — № 3. — С. 18—24. — EDN OYBTLF.
16. Гируц М.В., Гордадзе Г.Н. Получение адамантанов и диамантанов термическим крекингом полярных компонентов нефтей разных генотипов. Нефтехимия. 47, 2007, стр. 12—22.
17. Керимов В.Ю. Палеогеографические условия формирования Южно-Каспийской впадины в плиоценовую эпоху в связи с ее нефтегазоносностью / В. Ю. Керимов, Э. А. Халилов, Н. Ю. Мехтиев // Геология нефти и газа. — 1992. — № 10. — С. 5—8. — EDN ZIOCMD.
18. Керимов В.Ю. Стратегия и тактика освоения углеводородных ресурсов на шельфе РФ / В. Ю. Керимов, Г. Я. Шилов, У. С. Серикова // Нефть, газ и бизнес. — 2014. — № 7. — С. 28—34. — EDN SIMXRL.
19. Керимов В.Ю. Тектоника северного Каспия и перспективы нефтегазоносности / В. Ю. Керимов, Б. М. Авербух, В. С. Мильничук // Советская геология. — 1990. — № 7. — С. 23—30. — EDN ZIOCDR.
20. Перспективы нефтегазоносности п-ова Крым и западного побережья Азовского моря / В.Ю. Керимов, Е.А. Лавренова, М.В. Круглякова, А.А. Горбунов // Нефтяное хозяйство. — 2014. — № 9. — С. 66-70. — EDN SNJIVZ.
21. Фейзуллаев А.А., Гусейнов Д.А., Рашидов Т.М. Изотопный состав продуктов деятельности грязевых вулканов Южно-Каспийского бассейна в связи с перспективами нефтегазоносности глубокозалегающих отложений // Труды НАНА. Науки о Земле, № 1, 2022, с. 68-80.
22. Goodwin N., Abdullayev N., Javadova A., Volk H., Riley G. Diamondoids and basin modeling reveal one of the world’s deepest petroleum systems, South Caspian basin, Azerbaijan. Journal of Petroleum Geology, Vol. 43, No. 2, 2020, pp. 133—150.
23. Gordadze G., Kerimov V., Giruts M., Poshibaeva A., Koshelev V. Genesis of the asphaltite of the Ivanovskoe field in the Orenburg region Russia // Fuel, 2018, 216, pp. 835—842.
24. Gordadze G.N., Kerimov V.Y., Gaiduk A.V., ... Kuznetsov N.B., Romanyuk T.V. Article Hydrocarbon biomarkers and diamondoid hydrocarbons from late Precambrian and lower Cambrian rocks of the Katanga saddle (Siberian Platform) // Geochemistry International, 2017, 55(4), pp. 360—366.
25. Guliyev I.S., Klyatsko N.V., Mamedov S.A., Suleimanova S.V. Oil-producing and reservoir properties of the South Caspian Basin sediments. Lithology and useful minerals, № 2, 1992, pp. 110-120.
26. Hamid A.K. Lahijani, Peygham Ghaffari, Suzanne A.G. Leroy, Abdolmajid Naderi Beni, Evgeniy V. Yakushev, Behrooz Abtahi, Abolfazl Saleh, Milad Behravesh. A note on the silent decline of the Caspian environment // Marine Pollution Bulletin, 2024. Vol. 205, pp. 116—151.
27. Javad B.M. Impact of physical process on propagating oil spills in the Caspian Sea // Marine Pollution Bulletin. 2021. Vol. 165, pp .112—147.
28. Javadova A.S. Petroleum source rock characteriazation and hydrocarbon generation, Baku archipelago, South Caspian basin, Azerbaijananas Transactions, Earth Sciences № 1. 2021, pp. 29—42.
29. Jing Ziyan, Li Guobin, Zhang Yajun, Xie Tianfeng, Feng Yuan, Zhao Binbin, Wang Hongbin, Dai Shuang, Yang Zhaoping, Yuan Xiaoyu, Shi Zhongsheng, Tian Xin. Salt diapirism in the eastern margin of the Pre-Caspian Basin: Insight from physical experiments, // Journal of Geodynamics. 2022. Vol. 153 — 154, pp. 101—140.
30. Kerimov K.M., Novruzov A.K., Daneshvar S.N. Deep faults and some features of oil and gas fields in the South Caspian megadepression. Vesti Baku University, No. 3, 2012, pp. 69—78.
31. Kerimov V.Yu., Guliyev I.S., Javadova A.S., Kadirov F.A., Mustaev P.N., Gurbanov V.Sh., Huseynova Sh.M. Characteristics of source rocks and features of petroleum systems of the South Caspian basin. ANAS Transactions, Earth Sciences, № 1, 2024, pp. 77—92.
32. Kerimov V.Yu., Guliyev I.S., Javadova A.S., Mustaev R.N., Gurbanov V.Sh., Huseynova Sh.M. Shale oil and gas systems of the South Caspian Depression. ANAS Transactions, Earth Sciences, № 2, 2024, pp. 123—140.
33. Kerimov V.Yu., Osipov A.V., Mustaev R.N., Minligalieva L.I., Huseynov D.A. Conditions of formation and development of the void space at great depths // Neftyanoe Khozyaystvo — Oil Industry, № 4, 2019, pp. 22—27.
34. Kerimov V.Yu., Mustaev R.N., Etirmishli G.D., Yusubov N.P. Influence of modern geodynamics on the structure and tectonics of the Black Sea-Caspian region // Eurasian Mining, 35(1), 2021, pp. 3—8.
35. Leroy S.A.G., Reimer P.J., Lahijani H.K., Naderi Beni A., Sauer E., Chalié F., Arpe K., Demory F., Mertens K., Belkacem D., Kakroodi A.A., Omrani Rekavandi H., Nokandeh J., Amini A. Caspian Sea levels over the last 2200 years, with new data from the S-E corner // Geomorphology. 2022. Vol. 403, pp. 108-136.
36. Mekhtiev Sh.F., Rachinsky M.Z. On the possible mechanism of formation of oil and gas deposits and on the reasons for the regular change in the properties of oils and waters in the Absheron region of oil and gas formation and oil and gas accumulation. DAN Azerb. SSR. — T. XXIII. — No. 12. 1967.
37. Mekhtiev Sh.F., Rachinsky M.Z., Kuliev K.G. On the issue of sulfate ion distribution in groundwater of Pliocene deposits of the Lower Kura depression. News of universities: Oil and Gas, No. 2. 1984.
38. Michał P. Legal status of Caspian Sea — problem solved // Marine Policy. 2021. Vol. 123, pp. 104-121.
39. Petroleum Geology Atlas. Caspian Sea Region. Vol. I, II, III (Ed. By Ya. P. Malovitsky, B.V. Senin, F.T. Lysell). PGS Reservoir AS, PA Soyuzmorgeo. Norway, Oslo, 1997.
40. Yusubov N.P. On the issue of fault tectonics of depression zones of Azerbaijan based on seismic exploration data. SOCAR Proceedings, No. 3, 2020, pp. 011—017.
41. Yusubov N.P., Guliyev I.S. Mud volcanism and hydrocarbon systems of the South Caspian Basin (based on the latest geophysical and geochemical data). Baku, Elm, 2022, 168 p.
Об авторах
П. А. Романов
ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Романов Павел Анатольевич — преподаватель кафедры геологии и разведки месторождений углеводородов.
23, Миклухо-Маклая ул., Москва 117997
тел.: +7 (960) 300-32-66
Конфликт интересов:
Нет
У. С. Серикова
ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Серикова Ульяна Сергеевна — доктор технических наук, доцент, преподаватель кафедры геологии и разведки месторождений углеводородов.
23, Миклухо-Маклая ул., Москва 117997
тел.: +7 (965) 429-39-79
Конфликт интересов:
Нет
Е. Д. Челяпин
ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Челяпин Егор Дмитриевич — студент 5-го курса.
23, Миклухо-Маклая ул., Москва 117997
тел.: +7 (929) 699-49-34
Конфликт интересов:
Нет
А. Д. Перов
ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Перов Артемий Дмитриевич — студент 5-го курса.
23, Миклухо-Маклая ул., Москва 117997
тел.: +7 (903) 361-84-43
Конфликт интересов:
Нет
Рецензия
Для цитирования:
Романов П.А., Серикова У.С., Челяпин Е.Д., Перов А.Д. Механизм и пути миграции углеводородов в Южно-Каспийском бассейне. Proceedings of Higher Educational Establishments: Geology and Exploration. 2025;67(2):8-19. https://doi.org/10.32454/0016-7762-2025-67-2-8-19. EDN: DMYSQL
For citation:
Romanov P.A., Serikova U.S., Chelyapin E.D., Perov A.D. Mechanisms and migration routes of hydrocarbons in the South Caspian basin. Proceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration. 2025;67(2):8-19. (In Russ.) https://doi.org/10.32454/0016-7762-2025-67-2-8-19. EDN: DMYSQL
Просмотров:
555
Послать статью по эл. почте 