Вертикальная геотермическая зональность северных районов Западной Сибири и акватории Карского моря

УДК 553.98:556.3

Д.А.Новиков

ИНГГ СО РАН, Новосибирск

ВЕРТИКАЛЬНАЯ ГЕОТЕРМИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ СЕВЕРНЫХ РАЙОНОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ И АКВАТОРИИ КАРСКОГО МОРЯ

В работе приводятся результаты комплексного изучения геотермических условий северных районов Западной Сибири и акватории Карского моря. Установлены закономерности изменения геотермических характеристик разреза по основным стратиграфическим уровням. Выявлены области фоновых (3,0 -3,5 0С/100 м), пониженных (2,0 - 3,0 0С/100 м) и повышенных (более 3,5 0С/100 м) значений среднего геотермического градиента и особенности вертикальной геотермической зональности основных геологических структур.

Dm.A. Novikov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS (IPGG) Acad. Koptyug av.3, Novosibirsk, 630090, Russian Federation

VERTICAL GEOTHERMAL ZONALITY AT THE NORTH AREAS OF WESTERN SIBERIA AND THE KARA SEA AREA

This work presents results of comprehensive study of geothermal conditions at the north areas of Western Siberia and the Kara Sea area. There are regularities in change of cross-section geothermal characteristics in the main stratigraphic levels. There are areas of background (3,0 - 3,5 0C/100 m), low (2,0 - 3,0 0C/100 m) and high (more than 3,5 0C/100 m) values of the average geothermal gradient and features of vertical geothermal zonality in the main geological structures.

Геотермические исследования в Западной Сибири ведутся более 50 лет. За этот период выполнено значительное число исследований, как теоретического характера, так и с целью прикладного использования геотермической информации для решения различных проблем гидрогеологии, тектоники и нефтяной геологии региона. Их результаты отражены в многочисленных трудах Э.Э. Фотиади, Б.Ф. Маврицкого, В.А. Кошляка, Л.М. Зорькина, Г.А. Череменского, Н.М. Кругликова, Б.П. Ставицкого, Ю.Г. Зимина, А.Э. Конторовича, Г.Д. Гинсбурга, А.Д. Дучкова, А.Р. Курчикова, И.И. Нестерова и многих других [1]. В целом Западная Сибирь может считаться вполне изученным регионом, в плане геотермических исследований, за исключением шельфовых областей и акватории Карского моря.

В рамках настоящей работы был проанализирован каталог геотермических данных представленных сведениями по более 100 месторождениям по Гыданской, Надым-Пурской, Пур-Тазовской и Ямальской нефтегазоносным

областям (НГО) северной части Западной Сибири. Детальный анализ имеющихся материалов позволил установить области фоновых, пониженных и повышенных значений средних геотермических градиентов. За фоновые величины были приняты значения от 3,0 до 3,5 0С/100 м, пониженные ниже 3,0 и повышенные более 3,5 0С/100 м. Были выявлены детали геотермических характеристик разреза на региональном, зональном и локальном уровне, что позволило построить ряд геотермических карт (теплового потока, пластовых температур и др.) по основным стратиграфическим уровням: кровле апт-альб-сеноманского, неокомского, верхнеюрского и подошве нижне-среднеюрского гидрогеологических комплексов (рис. 1). Далее в тексте приведены краткие сведения по изменению пластовых температур по основным стратиграфическим уровням и геотермическим особенностям разреза изученных НГО.

Рис. 1. Карта пластовых температур в кровле верхнеюрского гидрогеологического комплекса северных районов Западной Сибири и

акватории Карского моря

Интервал изменения пластовых температур в кровле апт-альб-сеноманского гидрогеологического комплекса составляет 0 до 500С. Околонулевые и отрицательные температуры связаны с прибортовыми частями

осадочного бассейна, и влиянием криолитозоны. Локальные уменьшения пластовых температур с 25 до 50С приурочены к Харасавэйскому, Бованенковскому куполовидному поднятиям (кп), Северо- и ЮжноАрктическим валам, осложняющие Северо-Гыданский мегавыступ, Малоямальскому кп и Новопортовскому валу, осложняющим Южно-Ямальский мезовал, и Русскому и Южно-Русскому валам, осложняющим Часельский наклонный мегавал. Температурным фоном для изучаемых отложений является вариация пластовых температур от 20 до 30-350С. Области с повышенными значениями температур (более 350С) занимают две обширные области. Одна из них связана с Северо-Таймырским наклонным мегавалом (I порядок), ЮжноКарской мегавпадиной (I порядок), осложняющей Карскую мегасинеклизу и Северо-Карскую моноклизу. Вторая расположена на самом юге исследуемой территории и приурочена, главным образом, к Нерутиской мегавпадине, осложняющей юго-западную часть Большехетской мегасинеклизы, и к Верхнетанловской мегавпадине, осложняющей северо-восточную часть Надымской гемисинеклизы. Очевидно, что на локальные увеличения или уменьшения пластовых температур, в первую очередь влияет структурный фактор и характер дизъюнктивной тектоники.

Распределение пластовых температур в кровле неокомского комплекса составляет от 0 до 1000С. Температуры от 0 до 25°С зафиксированы в районах, прилегающих к обрамлению Западной Сибири, и на структуре П-ого порядка -Рассохинском мезовыступе. Для этого стратиграфического уровня фоновыми являются температуры в диапазоне 30-75°С. Присутствует несколько аномалий пониженых температур до 40°С, связанных с положительными структурами разного порядка - Русский и Южно-Русский валы, осложняющие Часельский наклонный мегавал, Ярудейский мегавыступ, Новопортовский вал, осложняющий Южно-Ямальский мезовал, и Среднемессояхский мезовал. Область высоких значений пластовых температур - выше 75°С - совпадает с этой же областью для апт-альб-сеноманских отложений. Помимо СевероТаймырского наклонного мегавала, Карской мегасинеклизы и Северо-Карской моноклизы, в эту область также входит Бованенковско-Нурминский наклонный мегавал.

Распределение пластовых температур в кровле верхнеюрского комплекса имеет много общего с неокомским комплексом в плане распределения температурного поля. Максимальные температуры в изучаемом комплексе достигают 140°С. Температуры близкие к нулевым значениям также приурочены к районам, прилегающим к обрамлению Западной Сибири. Заметно понижение температуры на Рассохинском мезовыступе. Для верхнеюрского комплекса фоновыми являются температуры 40 - 100°С. С одной стороны, менее выраженным становится Русский и Южно-Русский валы, на них значения пластовых температур составляют 80-90°С, с другой - более выраженным на общем фоне стал Ярудейский мегавыступ, со значениями более 55 °С (район г. Надым) до 0°С (прибортовая часть). Что касается повышенных значений пластовых температур, то обширная зона по-прежнему располагается в Карской мегасинеклизе, при этом зона максимальных температур - до 140°С -

располагается в Глубоком прогибе, Южно-Карской мегавпадины. В целом, центральная часть изучаемого региона характеризуется относительно небольшим интервалом изменения значений пластовых температур (90 - 110°С) (см. рис. 1).

Распределение пластовых температур в подошве юрского комплекса является в большей мере результатом прогноза. Для этого стратиграфического уровня максимальные температуры составляют 200°С. Температурный максимум приурочен к той же области, что и в кровле верхнеюрского комплекса, Глубокий прогиб, Южно-Карской мегавпадины. Не смотря на это, Карская мегасинеклиза по-прежнему характеризуется повышенными значениями температур - более 130°С, отличающие ее от фоновых, которые для подошвы юры составляют 60 - 120°С. Установлена еще одна зона повышенных температур (от 155 до 170°С), которая связана с Беловской мезовпадиной, осложняющая Енисейскую мегавпадину, Чугорной мезовпадиной (Яптиксалинская мегападина), и Внутренней мезовпадиной Агапского прогиба. Эти три структуры I-ого порядка осложняют Антипаютинско-Тадебеяхинскую мегасинеклизу. Красноленинская и Зауральская мегамоноклизы характеризуются относительно невысокими значениями пластовых температур, для этой части исследуемой территории с максимальными значениями около 100°С.

Изменение геотермических градиентов в разрезе по изученным НГО также является весьма разнообразным. Так, для Гыданской НГО характерны геотермические градиенты от 3,16 до 3,40С/100 м. Исключением являются Восточно-Мессояхское и Салмановское месторождения, со средними геотермическими градиентами 2,56 и 2,950С/100 м, которые отнесены к локальной аномалии пониженных градиентов. По территории НГО имеется 132 надежных точечных замера пластовых температур, приуроченных к трем комплексам. Для апт-альб-сеноманского интервал изменения температур составляет от 15 до 700С, при глубине замеров от 750 до 2200 м. В пределах неокомского комплекса пластовые температуры изменяются от 45 до 840С, при глубине от 1800 до 3400 м. По нижне-среднеюрскому комплексу на данной территории есть только один замер пластовой температуры, равный 890С, замер произведен на Геофизическом месторождении (Напалковский НГР) на глубине 3260 м.

Границы Надым-Пурской НГО практически полностью входят в рамки исследуемого района. На территории НГО расположены уникальные газовые месторождения Западной Сибири - Ямбургское и Уренгойское, которые могут быть выделены в самостоятельные геотермические зоны. Для области харктерны пониженные и нормальные геотермические градиенты. Максимальные значения средних геотермических градиентов установлены на Ямсовейском месторождении (3,50С/100 м), а минимальные - на Комсомольском (2,450С/100 м). В пределах Ямбургского месторождения установлена геотермическая аномалия с пониженными геотермическими градиентами. Для апт-альб-сеноманского комплекса интервал изменения пластовых температур составляет от 20 до 60 0С, при глубине замеров от 1000

до 2000 м. В пределах неокомского комплекса пластовые температуры изменяются от 64 до 110 0С в интервале глубин от 2300 до 3800 м. В нижне-среднеюрском комплексе пластовые температуры варьируют от 80 до 110 0С, при изменении глубины замера от 3500 до 4200 м.

Месторождения, расположенные в пределах западной части Пур-Тазовской НГО весьма разнообразны по своим геотермическим характеристикам. Вариации среднего геотермического градиента составляют от 2,46 до 3,36 0С/100 м. В аномалии пониженных геотермических градиентов входят Береговое (2,8), 3аполярное(2,93), Русское и Южно-Русское (2,88 и 2,810С/100 м, соответственно) и Южно-Хадырьяхинское (2,46) месторождения. В апт-альб-сеноманском комплексе интервал изменения температур варьирует от 20 до 68 0С, при изменении глубины замера от 750 до 2300 м. В неокомском комплексе от 30 до 100 0С в интервале глубин от 1700 до 3700 м. В верхнеюрском комплексе от 70 до 95 0С (глубины замеров от 2600 до 3100 м). Нижне-среднеюрский комплекс - от 78 до 97 0С, при изменении глубины от 2900 до 3700 м.

Ямальская НГО максимально представлена в базе качественным геотермическим материалом. На ее территории установлена наиболее сложная картина в распределении типов вертикальной геотермической зональности. Наряду с областями аномалий понижений значений геотермического градиента, выявлены аномалии повышенных значений. В последнюю зону входят Тасийское, Ростовцевское, Бованенковское, Крузенштернское и Харасавэйское месторождения со средними геотермическим градиентами 3,53, 3,72, 3,7, 3,87 и 3,72 0С/100 м соответственно. К аномалии пониженных значений относится Западно-Сеяхинское месторождение (2,870С/100 м). Для апт-альб-сеноманского комплекса интервал изменения температуры составляет от 15 до 74 0С, при глубине замеров от 600 до 2600 м. В пределах неокомского комплекса пластовые температуры изменяются от 50 до 98 0С, при изменении глубины от 1700 до 2800 м. В нижне-среднеюрском комплексе пластовая температура варьирует от 40 до 120 0С, изменение глубины замера составляет от 2000 до 3700 м.

Отсюда следует, что Гыданская НГО характеризуется как зона развития нормальных и фоновых значений геотермического градиента. На территориях Надым-Пурской и Пур-Тазовской НГО в равной степени развиты, как зоны с фоновыми значениями (от 3,0 до 3,5 0С/100м), так и области с пониженными значениями. В свою очередь, Ямальскую НГО следует характеризовать как зону развития преимущественно нормальных геотермических градиентов, осложненную присутствием локальных аномалий с повышенными значениями.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 10-0500442) и гранта Лаврентьевского конкурса молодежных проектов СО РАН.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Курчиков А.Р., Ставицкий Б.П. Определение глубинного теплового потока в сложных геотермических условиях [Текст] / А.Р. Курчиков, Б.П. Ставицкий // Изв. АН СССР. Сер. Геологич. - 1986. - № 11. - С. 121-127.

2. Курчиков А.Р. Гидрогеотермические критерии нефтегазоносности [Текст] / А.Р Курчиков. - М.: Недра, 1992. - 231 с.

3. Сергиенко С.И. Аномалии теплового потока в нефтегазоносных структурах [Текст] / С.И.Сергиенко // Изв. АН СССР. Сер. геологич. - 1988. - № 2. - С. 115-124.

© Д.А. Новиков, 2011