Теплопроводность горных пород глубоких горизонтов

192
УДК 550.3; 550.361
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ
ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Голованова И.В.1, 2, *, Сальманова Р.Ю.1, Рафикова Ч.Д.2
1
Институт геологии Уфимского научного центра РАН, г. Уфа
2
Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
e-mail: * Golovanova@ufaras.ru
Аннотация. Одним из важных критериев, который должен приниматься во внимание при прогнозе нефтегазоносности глубоких горизонтов является современный
температурный режим. В связи с отсутствием прямых данных эти сведения можно
получить только путем численных оценок, что, в свою очередь требует сведений о глубинном строении изучаемого региона и о теплофизических свойствах отдельных слоев
разреза. В работе по образцам из глубоких параметрических скважин выполнена оценка
теплопроводности отдельных горизонтов, выделяющихся на сейсмических разрезах.
Ключевые слова: геотермия, тепловой поток, температура, теплопроводность,
Республика Башкортостан
На территории Республики Башкортостан запасы углеводородного сырья в
продуктивных горизонтах палеозоя с каждым годом сокращаются из-за многолетней интенсивной эксплуатации. Поэтому большой интерес представляет изучение
глубокопогруженных отложений, сложенных древними рифей-вендскими породами. Имеющиеся геолого-геофизические материалы свидетельствуют о потенциальной перспективности рифей-вендских отложений рассматриваемой территории на углеводородное сырье. Одним из важных критериев, который должен приниматься во внимание при прогнозе нефтегазоносности является современный
температурный режим.
Глубины, до которых выполнено измерение температуры в скважинах составляют, в основном, от 1 до 3 км. В нескольких параметрических скважинах глубина измерения температуры достигает 5 - 5,5 км. Таким образом, прямые данные
о температурном режиме глубоких горизонтов практически отсутствуют. Эти сведения можно получить только путем численных оценок.
Для расчета глубинных температур необходимо иметь сведения о глубинном
строении изучаемого региона и о теплофизических свойствах отдельных слоев разреза. Сведения о глубинном строении были приняты по результатам комплексных
геофизических работ, проводившихся ОАО Башнефтегеофизика по региональным
профилям с целью изучения структурно-тектонических особенностей строения
рифей-вендских и палеозойских отложений до глубины 12 - 15 км (рис. 1).
Изучение теплофизических свойств горных пород (в данном случае теплопроводности) – отдельная, самостоятельная задача, без решения которой невозможно решать целый ряд научных и прикладных задач. К ним относятся прогноз
температурных условий в глубоких горизонтах осадочного чехла и консолидиро_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
193
ванной коры при региональных геолого-геофизических исследованиях. Прогнозные оценки температуры в отдельных регионах приобретают важное значение
при решении различных технических задач, связанных с использованием природных ресурсов. Это касается, например, определения запасов углеводородов, оценки их фазового состояния, термических методов извлечения полезных компонентов, решения гидрогеологичеких задач, использования тепла земли и т.д. Зачастую невозможно отобрать образцы породы для непосредственного изучения теплофизических свойств. Использование осредненных данных по литолого-фациальным комплексам крупных регионов может привести к значительным погрешностям в оценках. Это связано со значительной изменчивостью тепловых свойств
горных пород, особенно терригенных и магматических, вызванной вариациями
минерального состава, структуры, степени и характера метаморфизма. Даже имея
сведения о геологическом строении разреза, невозможно провести оценку глубинных температур и интерпретацию локальных термоаномалий без построения теплофизического разреза.
Материалы по теплопроводности горных пород, представленные в данной
статье, являются частью более общей работы по оценке температуры глубокозалегающих горизонтов платформенной части Республики Башкортостан.
Теплопроводность пород осадочного чехла и кристаллического основания
западной части Республики Башкортостан изучалась нами ранее при определении
плотности теплового потока [1]. При этом более детально охарактеризованы палеозойские отложения, так как, в основном, изучался керновый материал по скважинам, их вскрывшим. Глубокозалегающие рифейские и вендские отложения доступны для изучения только по немногочисленным глубоким параметрическим
скважинам. Для них приведены осредненные значения по типам пород. В данной
работе результаты определения теплопроводности по образцам из глубоких параметрических скважин проанализированы заново для характеристики отдельных
горизонтов, выделяющихся на сейсмических разрезах.
Теплопроводность осадочных пород сильно зависит от пористости и влажности и измерения ее на воздушно-сухих образцах может привести к значительным ошибкам. Перед измерениями образцы насыщались водой, что приводило к
увеличению теплопроводности на 5 - 20 %. Не располагая данными о естественной
влагонасыщенности пород, считаем допустимым принять ее близкой к 100 %, так
как газопроявлений в скважинах, из которых отбирались образцы, не отмечено. В
работе [1] обсуждается влияние на теплопроводность таких факторов, как минеральный состав породы, структура, текстура, представлены результаты изучения
зависимости теплопроводности горных пород от температуры. Там же анализируется взаимосвязь теплопроводности и плотности для осадочных пород востока
Восточно-Европейской платформы. Показано, что для известняков, песчаников
кварцевых и алевролитов можно предполагать наличие действительной связи
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
194
между плотностью и теплопроводностью, но коэффициент корреляции довольно
низок. Для остальных групп пород корреляционной зависимости не обнаружено.
Таким образом, оценка теплопроводности пород по их плотности не всегда корректна.
Показано [1], что теплопроводность осадочных пород востока ВосточноЕвропейской платформы, Предуральского прогиба и складчатого Урала не зависит от их возраста, а определяется в основном только их составом (табл. 1). В
частности, среди терригенных отложений, которые в целом характеризуются
более низкими значениями теплопроводности, чем известняки и доломиты, выделяются песчаники кварцевые, полевошпат-кварцевые и аркозовые (в основном
рифейские), которые в отличие от полимиктовых песчаников имеют высокие значения теплопроводности.
Рис.1. Схема расположения сейсмических профилей
(по материалам ОАО Башнефтегеофизика)
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
195
Таблица 1. Теплопроводность горных пород востока Восточно-Европейской
платформы (Башкирское Предуралье) [1]
Породы
Известняки
Доломиты
Мергели
Песчаники кварцевые,
аркозовые
Песчаники полимиктовые
Алевролиты
Аргиллиты
Ангидриты
Породы кристаллического
фундамента
410
108
40
Теплопроводность, Вт/(м·К)
Стандартное
Средняя Мин. Макс.
отклонение
2,37 ± 0,08 0,9
4,90
0,52
3,53 ± 0,09 1,03
5,34
0,97
1,84 ± 0,06 1,66
2,83
0,37
72
3,76 ± 0,11
1,63
6,81
0,94
83
77
90
14
2,27 ± 0,08
2,12 ± 0,08
1,61 ± 0,04
4,23 ± 0,07
0,55
0,60
0,66
3,73
5,32
3,79
2,80
4,60
0,76
0,73
0,41
-
51
2,25 ± 0,07
1,53
3,80
0,50
Число
образцов
Теплопроводность отдельных горизонтов, выделенных на сейсмических
разрезах, принималась по данным измерений на образцах из глубоких параметрических скважин. В некоторых случаях, при недостаточном количестве образцов,
характеризующих тот или иной горизонт, или при отсутствии образцов, теплопроводность оценивалась, исходя из состава пород.
При интерпретации сейсмических материалов в ОАО Башнефтегеофизика
опирались на Стратиграфическую схему рифейских и вендских отложений ВолгоУральской области, принятой в 2000 г. [2] (табл. 2). В 2011 опубликована Сводная
стратиграфическая колонка верхнедокембрийских отложений Волго-Уральской
области, составленная В.И. Козловым [3]. В целом она соответствует Стратиграфической схеме рифейских и вендских отложений Волго-Уральской области 2000
года. Но за последние 10 лет накопились новые данные, которые требуют внесения некоторых изменений в схему 2000 года. При анализе теплопроводности отдельных горизонтов мы опирались на обе схемы, но в первую очередь учитывали
вещественный состав пород в выделенных на сейсмических разрезах горизонтах.
Кристаллический фундамент Волго-Уральской области сложен архей-раннепротерозойскими метаморфическими и магматическими образованиями, которые перекрыты практически неметаморфизованными отложениями рифея и палеозоя. Кристаллический фундамент непосредственно изучен только в пределах
восточного склона Южно-Татарского свода, где пробурены сотни скважин,
вскрывшие фундамент. Скважина 2000 Туймазы углубилась в толщу фундамента
на 2260 м. «Ядерная» часть Татарского свода сложена наиболее древними гранитными породами архейского возраста. Они определяются как породы гранулитового комплекса, которые обнажаются на эродированной поверхности фундамента. К
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
196
периферии начинают преобладать породы раннепротерозойского гранитообразования – кристаллические сланцы и гнейсы. С поверхностью кристаллического
фундамента на временном разрезе отождествляется отражающий горизонт V. Теплопроводность пород фундамента изучена по 51 образцу из скважин 2000 Туймазы и 20000 Минибаево. Ее среднее значение составляет 2,25 Вт/(м·К).
Таблица 2. Стратиграфические подразделения
рифея и венда Волго-Уральской области
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
197
Осадочные отложения Волго-Уральской области могут быть разделены на
два мегакомплекса – рифейский и венд-фанерозойский. Границей между ними
является поверхность углового несогласия, образованная предвендским размывом
и хорошо выделяющаяся при сейсмических исследованиях МОГТ в качестве маркирующего отражающего горизонта II.
Рифейские отложения, достигающие мощности 10 и более километров, при
сейсмических исследованиях МОГТ характеризуются наличием нескольких отражающих горизонтов. Наиболее четкими отражающими горизонтами являются
кровля и подошва (горизонты III и IVп) преимущественно доломитовой калтасинской свиты нижнего рифея. Дополнительными отражающими горизонтами являются кровля и подошва средней (арланской) подсвиты той же свиты (соответственно горизонты IVа и IVс). Калтасинская свита является основной региональной
маркирующей толщей в разрезе допалеозойских осадочных комплексов ВолгоУральской области и используется для межрегиональной корреляции. Кроме того,
выделяется ряд отражающих горизонтов, которые стратиграфически привязываются к поверхностям отдельных региональных комплексов.
В сводном разрезе верхнепротерозойских осадочных комплексов в платформенной части Республики Башкортостан выделяются следующие стратиграфические подразделения (от древних к молодым): нижний рифей (кырпинская серия), средний рифей (серафимовская серия), верхний рифей (абдулинская серия),
вендская система (каировская и шкаповская серии).
Нижний рифей (RF1). В составе кырпинской серии выделяются прикамская и орьебашская подсерии. Подошва кырпинской серии не вскрыта бурением.
В Стратиграфической схеме рифейских и вендских отложений Волго-Уральской
области, принятой в 2000 г. [2], прикамская подсерия расчленена на петнурскую,
норкинскую, ротковскую и минаевскую свиты, которые связаны между собой
постепенными переходами и представлены песчаниками, алевролитами с прослоями и пачками аргиллитов и доломитов. В северной части Камско-Бельского авлакогена в скважине 1 Сарапульская под песчаниками, отнесенными к петнурской
свите прикамской подсерии, установлено еще 1900 м существенно терригенных
отложений, которые выделены в сарапульскую свиту [4, 5]. В сводной стратиграфической колонке верхнедокембрийских отложений Волго-Уральской области
2011 года [3] в основании кырпинской серии предлагается выделить сарапульскую подсерию в составе сигаевской и костинской свит.
На сейсмических профилях 1, 3, 6, 7 прикамская подсерия не разделена
на отдельные свиты. В этом случае, учитывая состав пород (кварцевые, полевошпат-кварцевые, аркозовые алевролиты и песчаники, прослои доломитов,
аргиллитов и мергелей), среднее значение теплопроводности можно оценить как
3,5 Вт/(м·К). На профилях 2 и 5 в составе прикамской подсерии выделены (снизу
вверх) тюрюшевская, сарапульская, петнурская, норкинская, ротковская, минаев-
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
198
ская свиты. На профиле 4 выделены только норкинская, ротковская и минаевская
свиты, а на профиле 8 – ротковская и минаевская свиты. Не вступая в дискуссию
о способах деления подсерии на отдельные горизонты, мы только оцениваем теплопроводность выделенных слоев, исходя из их состава.
Тюрюшевская свита представлена песчаниками и гравелитами полевошпаткварцевыми и кварцевыми. Средняя теплопроводность составляет 3,5 Вт/(м·К).
Сарапульская свита сложена неравномерным чередованием преимущественно красноцветных и пестроцветных аркозовых, субаркозовых и полевошпаткварцевых песчаников, алевролитов и подчиненных доломитов и аргиллитов.
Среднюю теплопроводность можно оценить как 3,0 Вт/(м·К).
Петнурская свита представлена песчаниками и алевролитами аркозовыми,
субаркозовыми и полевошпат-кварцевыми с прослоями и пачками аргиллитов и
доломитов. Теплопроводность пород свиты оценивается как 3,0 Вт/(м·К).
Норкинская свита в стратотипическом разрезе скважины 7000 Арланская
сложена полевошпат-кварцевыми и аркозовыми алевролитами с прослоями песчаников того же состава, доломитов, аргиллитов и мергелей. В 40 км юго-юго-западнее в составе свиты преобладают песчаники (около 60 %), алевролитов значительно меньше и они вместе с аргиллитами составляют около 40 % [3]. Теплопроводность пород свиты оценивается как 2,8 Вт/(м·К).
Ротковская свита представлена преимущественно красноцветными разнозернистыми песчаниками полевошпат-кварцевого состава с подчиненными прослоями алевролитов, гравелитов, мелкогалечниковых конгломератов и аргиллитов. Средняя теплопроводность пород свиты оценивается как 3,5 Вт/(м·К).
Минаевская свита завершает разрез прикамской подсерии. Эта свита представлена полевошпат-кварцевыми алеролитами с тонкими прослоями доломитов
и реже разнозернистых песчаников. Теплопроводность пород свиты оценивается
как 3,0 Вт/(м·К).
Орьебашская подсерия в соответствии со Стратиграфической схемой
рифейских и вендских отложений Волго-Уральской области, принятой в 2000 г.
[2], Камско-Бельском авлакогене объединяет калтасинскую, надеждинскую и
кабаковскую свиты.
Преимущественно доломитовая калтасинская свита надежно выделяется на
всех профилях и, как уже отмечалось, является основной региональной маркирующей толщей в разрезе допалеозойских осадочных комплексов Волго-Уральской
области. Свита расчленяется на саузовскую, арланскую и ашитскую посвиты, связанные между собой постепенными переходами. Теплопроводность пород калтасинской свиты изучена по 37 образцам из скважины 82 Орьебаш для ашитской
посвиты. Для оценки средней теплопроводности подсвит привлечены сведения о
примерном процентном соотношении типов пород в разрезе свиты [6].
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
199
Саузовская подсвита сложена (доломитами иногда со строматолитами),
внизу содержащими прослои темно-серых до черных аргиллитов. Средняя теплопроводность пород свиты оценивается как 3,96 Вт/(м·К).
Арланская подсвита представлена полевошпат-кварцевыми и аркозовыми
алевролитами, аргиллитами, а также доломитами и доломитовыми мергелями
(например, скважины 36 и 7000 Арланские, 83 Калтасинская, 17 и 82 Орьебашские). В скважине 1 Восточно-Аскинская свита представлена доломитами (40 %),
известняками (29 %), доломитовыми мергелями (27 %) с прослоями аргиллитов
(4 %). Исходя из этого, средняя теплопроводность пород свиты оценивается как
2,89 Вт/(м·К).
Ашитская подсвита сложена в основном доломитами, содержащими прослои аргиллитов. Для оценки теплопроводности использованы результаты прямых измерений на образцах пород, о также данные о примерном процентном соотношении типов пород в разрезе свиты [6]. Так, по скважине 1 Восточно-Аскинская в составе ашитской свиты преобладают доломиты (составляют около
84 % общей мощности в интервале с отбором керна) и доломитовые мергели
(8 %), аргиллиты и песчаники подчинены (соответственно 5 и 3 %). Имеющиеся
материалы ГИС позволяют считать, что близкий набор пород и характер их переслаивания сохраняется по всему интервалу проходки отложений подсвиты. По
результатам измерений средняя теплопроводность пород составляет для доломитов 4,00 Вт/(м·К), для доломитовых мергелей – 2,20 Вт/(м·К), аргиллитов –
2,11 Вт/(м·К), песчаников – 3,02 Вт/(м·К). Исходя из этого, средневзвешенную
теплопроводность пород ашитской свиты можно оценить как 3,63 Вт/(м·К).
При интерпретации сейсмических профилей выше орьебашской свиты
выделен кабаковско-надеждинский сейсмокомплекс, заключенный между отражающими горизонтами III и «К». Внутри данного комплекса довольно хорошо следится отражающий горизонт «Н», сопоставляемый с кровлей надеждинской свиты, вскрытой в северной приосевой зоне Камско-Бельского авлакогена в скважинах 27 Надеждинская и 82 Орьебаш. С учетом этого, а также в соответствии со
Стратиграфической схемой рифейских и вендских отложений Волго-Уральской
области 2000 г. [2], при интерпретации профилей кабаковско-надеждинский сейсмокомплекс разделен на нижележащую надеждинскую и вышележащую кабаковскую свиты. Отметим еще раз, что надеждинская свита имеет локальное распространение в северной части Камско-Бельского авлакогена на Надеждинской
(скв. 27) и Орьебашской (скв. 18 и 82) разведочных площадях. В других схемах [3,
7] надеждинская свита рассматривается в составе серафимовской серии среднего
рифея. Соответственно, считается, что она лежит стратиграфически выше кабаковской свиты, и залегает на подстилающих отложениях нижнего рифея с размывом. Здесь мы охарактеризуем по вещественному составу теплопроводность выделенных на профилях горизонтов, названных надеждинской и кабаковской свитами.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
200
Надеждинская свита сложена чередованием аргиллитов, полевошпат-кварцевых алевролитов и песчаников (редко) и доломитов, единичны потоки эффузивов основного состава.
Кабаковская свита вскрыта в скважинах 62 Кабаковская, 1 Кипчакская и 1
Восточно-Аскинская. Представлена неравномерным чередованием аргиллитов,
песчаников полевошпат-кварцевых и аркозовых, алевролитов полевошпат-кварцевых, кварцевых и аркозовых, доломитовых мергелей, доломитов и песчаников
кварц-доломитовых. Теплопроводность изучена по образцам из скважины 62
Кабаковская. Средняя теплопроводность пород свиты оценивается как
3,25 Вт/ (м·К). Так же, исходя и схожести состава, оценивается средняя теплопроводность пород надеждинской свиты.
Средний рифей (RF2). К среднему рифею относятся преимущественно терригенные отложения серафимовской серии, включающей в себя тукаевскую, ольховскую и усинскую свиты [2]. Напомним, что в работах [3, 7] в составе серафимовской серии рассматривается также надеждинская свита. На подстилающих
нижнерифейских и архей-раннепротерозойских образованиях отложения серафимовской серии залегают с размывом и несогласием. Отложения серафимовской
серии имеют сравнительно широкое распространение и вскрыты на Серафимовской, Леонидовской, Орьебашской, Кабаковской, Аслыкульской, Леузинской,
Восточно-Аскинской и других разведочных площадях.
Тукаевская свита представлена преимущественно песчаниками (95 - 98 %
от общей мощности свиты), резко подчинены алевролиты, аргиллиты и гравелиты. По составу песчаники кварцевые (преобладают), реже полевошпат-кварцевые
и аркозовые. Теплопроводность изучена по 34 образцам из скважин 62 Кабаковская, 1 Кипчакская и 100 Кушкульская. Средневзвешенная теплопроводности
пород составляет 4,31 Вт/(м·К).
Ольховская свита представлена аргиллитами (преобладают), полевошпаткварцевыми и кварцевыми алевролитами с прослоями песчаников того же состава, доломитовых мергелей и редко доломитов (100 Кушкуль: аргиллиты (44 %),
доломиты и доломитовые мергели (20 - 22 %), алевролиты (9 %), песчаники (5 %);
1 Восточно-Аскинская: аргиллиты (45,8 %), доломитовые мергели (32 %), доломиты (18 %), песчаники (2,3 %), алевролиты (1,9 %); 1 Леузинская: доломитовые
мерегли (45 %), доломиты (25 %), аргиллиты (20 %), песчаники (6 %), алевролиты
(4 %)) [6]. Теплопроводность изучена по 31 образцу из скважин 62 Кабаковская, 1
Кипчакская и 100 Кушкульская, 800 Сергеевская. Средневзвешенная теплопроводности пород свиты составляет 1,94 Вт/(м·К).
Усинская свита сложена разнозернистыми субаркозовыми, аркозовыми и
полевошпат-кварцевыми песчаниками с прослоями алевролитов того же состава и
аргиллитов (Кушкуль 100: песчаники полевошпат-кварцевые (80 %), песчаники
субаркозовые (20 %)) [6]. Теплопроводность изучена по 10 образцам из скважин
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
201
100 Кушкуль и 1 Кипчак. Средневзвешенная теплопроводность пород свиты составляет 2,70 Вт/(м·К).
Верхний рифей. В стратиграфической схеме рифея Волго-Уральской области к верхнему рифею отнесена абдулинская серия в составе леонидовской, приютовской и шиханской свит [2]. Позже, по результатам бурения скважины 1 Ле-узинская была выделена самостоятельная леузинская свита, отнесенная к верхней
части абдулинской серии [5, 8]. Пестроцветные карбонатно-терригенные отложения абдулинской серии вскрыты только на западе Башкортостана и юго-востоке
Татарстана на Леонидовской, Серафимовской, Шкаповской, Аслыкульской, Кушкульской, Ахмеровской, Шиханской, Леузинской и других площадях.
Леонидовская свита вскрыта многочисленными скважинами и представлена песчаниками кварцевыми, часто кварцитовидными, разнозернистыми, с резко
подчиненными и маломощными прослоями алевролитов того же состава и аргиллитов (Кушкуль 100: кварцевые песчаники (96 %), алевролиты и аргиллиты (4 %)
[6]). Теплопроводность пород изучена по 14 образцам из скважин 5 Шихан, 100
Кушкуль и 1 Кипчак. Средневзвешенная теплопроводность пород составляет
3,41 Вт/(м·К).
Приютовская свита вскрыта на Шкаповской, Леонидовской, Кушкульской, Кипчакской, Сергеевской, Ахмеровской, Кабаковской, Аслыкульской,
Шиханской, Леузинской и других разведочных площадях. Сложена аргиллитами
и неравномерно чередующимися с полевошпат-кварцевыми алевролитами и песчаниками (редко), доломитами и доломитовыми мергелями. Судя по имеющимся
материалам, свита испытывает значительные фациальные изменения. Хотя общий
набор основных типов пород сохраняется, но соотношение их в переслаивании
значительно меняется и определяется положением скважины в конкретной структуре. Наиболее полный разрез приютовской свиты вскрыт в последние годы скважиной 1 Леузинская, где она сложена преимущественно терригенными породами,
содержащими карбонатные и глинистые прослои и пачки. В ее составе преобладают песчаники (преимущественно полевошпат-кварцевого состава) – 40 % мощности пород в интервалах с отбором керна и алевролиты (37 %), меньше распространены аргиллиты (15 %), в подчиненном количестве присутствуют доломиты (7 %),
известняки и мергели (около 1 %). В скважине 100 Кушкульская в составе приютовской свиты преобладают песчаники (36 %), доломиты, (27 %), аргиллиты
(21 %) и алевролиты (16 %). В скважине 1 Северо-Кушкульская в составе приютовской свиты преобладают аргиллиты (49 %), алевролиты (33 %) и песчаники
(18 %) [3]. Теплопроводность пород приютовской свиты изучена по 20 образцам
из скважин 5 Шихан, 100 Кушкуль, 800 Сергеевка. 740 Шкапово, 62 Кабаково. По
результатам измерений можно оценить средневзвешенную теплопроводность пород приютовской свиты в районе скважины 1 Леузинская как 2,68 Вт/(м·К), скважины 1 Северо-Кушкульская как 2,74 Вт/(м·К), скважины 1 Северо-Кушкульская
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
202
как 2,30 Вт/(м·К). Исходя из этого, а также учитывая результаты измерений на
образцах, мы оцениваем среднюю теплопроводность пород приютовской свиты
для северо-восточной части территории как 2,70 Вт/(м·К).
В то же время, в юго-западной части изучаемой территории, учитывая
результаты измерений в скважине 740 Шкаповская и сравнение расчетных и измеренных температур в скважине, мы предлагаем использовать более низкие значения теплопроводности для отложений приютовской свиты: 1,47 Вт/(м·К).
Шиханская свита распространена только в восточной части Камско-Бельского авлакогена, где вскрыта на Шиханской, Ахмеровской, Тавтимановской,
Кабаковской, Месягутовской, Дуванской и Леузинской разведочных площадях.
Представлена известняками тонко- и мелкозернистыми с подчиненными прослоями аргиллитов, мергелей и очень редко полевошпат-кварцевых алевролитов, местами содержащих глауконит [6]. Теплопроводность пород свиты изучена по 6 образцам из скважины 5 Шихан, учтены также средние данные по типам рифейских
пород [1]. Средневзвешенная теплопроводность пород шиханской свиты составляет 2,11 Вт/(м·К).
Леузинская свита выделена в скважине 1 Леузинская [5, 8]. В ее составе
преобладают доломиты (89 % мощности пород в интервалах с отбором керна) с
подчиненными прослоями известняков (11 %) в основании [6]. Судя по составу,
среднюю теплопроводность пород свиты можно оценить как 3,73 Вт/(м·К) [1].
Вендская система. Входящие в состав вендской системы каировская (байкибашевская и старопетровская свиты) и шкаповская (салиховская и карлинская
свиты) серии представлены терригенными отложениями, которые залегают с размывом на подстилающих образованиях и в свою очередь трансгрессивно перекрыты фаунистически охарактеризованными осадками палеозоя. В стратиграфической схеме 2011 года [3] в основании вендской системы включена сергеевская
свита, впервые выделенная со стратотипом в скважине 800 Сергеевка [9].
Сергеевская свита представлена аргиллитами, алевролитами и песчаниками преимущественно полевошпат-кварцевого состава, а в скважине 1 Кипчак
вскрыты базальты. Теплопроводность пород изучена по 7 образцам из скважин
740 Шкапово и 800 Сергеевка. Изученные образцы характеризуются очень низкой
теплопроводностью. Ее среднее значение составляет 1,25 Вт/(м·К)
Байкибашевская свита сложена разнозернистыми полимиктовыми, полевошпат-кварцевыми, аркозовыми и субаркозовыми песчаниками, содержащими
примесь гравийно-галечникового материала и прослои алевролитов, по составу и
облику близких к песчаникам, и аргиллитов. Теплопроводность пород свиты изучена по 10 образцам из скважин 800 Сергеевка, 5 Шихан и 1 Кипчак. Ее среднее
значение составляет 1,83 Вт/(м·К).
Старопетровская свита представлена неравномерным чередованием песчаников и алевролитов полимиктового полевошпат-кварцевого, аркозового и суб-
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
203
аркозового состава и аргиллитов. Теплопроводность пород свиты изучена по 17
образцам из скважин 800 Сергеевка, 5 Шихан, 1 Кипчак, 62 Кабаково
(2,15 Вт/ (м·К)).
Салиховская свита сложена разнозернистыми полимиктовыми песчаниками и алевролитами с редкими прослоями аргиллитов. Теплопроводность пород
свиты изучена по 27 образцам из скважин 800 Сергеевка, 5 Шихан, 1 Кипчак, 62
Кабаково, 740 Шкапово, 100 Кушкуль (2,18 Вт/(м·К)).
Карлинская свита представлена аргиллитами с подчиненными прослоями
полимиктовых и полевошпат-кварцевых алевролитов и песчаников (редко). Теплопроводность пород свиты изучена по 24 образцам из скважин 800 Сергеевка, 5
Шихан, 1 Кипчак, 62 Кабаково, 740 Шкапово, 100 Кушкуль (1,93 Вт/(м·К)).
На сейсмических профилях вендские отложения выделены в целом, без
подразделения на отдельные свиты. Поэтому, мы оцениваем среднюю теплопроводность всего слоя по результатам измерений 85 образцов как 1,90 Вт/(м·К). В то
же время, в юго-западной части изучаемой территории, учитывая результаты
измерений в скважине 740 Шкаповская и сравнение расчетных и измеренных температур в скважине, мы предлагаем использовать более низкие значения теплопроводности для вендских отложений: 1,65 Вт/(м·К).
Результаты оценки теплопроводности пород отдельных горизонтов, выделенных при интерпретации региональных сейсмических профилей, обобщены в
табл. 3.
Приведенные результаты вместе с материалами по региональным сейсмическим профилям позволили строить модели распределения теплопроводности
пород глубоких горизонтов осадочного чехла и верхней части фундамента платформенной части Республики Башкортостан. Использование приведенных в настоящей статье результатов по теплопроводности пород отдельных горизонтов
позволило выполнить оценки глубинных температур до отметки -10 000 м, которые будут представлены в отдельной публикации. Полученные результаты могут
также учитываться как при изучении процессов нефтегазообразования (например,
при бассейновом моделировании), оценке сохранности углеводородов, так и при
решении других научных и технических задач.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
204
Таблица 3. Оценка теплопроводности отдельных горизонтов допалеозойских
осадочных отложений и кристаллического фундамента, выделенных при
интерпретации сейсмических профилей
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
205
Литература
1. Голованова И.В. Тепловое поле Южного Урала. М.: Наука, 2005. 189 с.
2. Козлов В.И., Аксенов В.И., Сергеева Н.Д. и др. Стратиграфическая схема рифейских и вендских отложений Волго-Уральской области. Объяснительная
записка. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 2000, 81 с. и схема на 2 листах.
3. Козлов В.И., Сергеева Н.Д. Верхний протерозой Волго-Уральской области. Стратиграфия и особенности состава. // Геология. Известия Отделения наук о
Земле и природных ресурсов АН РБ. 2011. № 17. С. 58 - 80.
4. Козлов В.И. Новые данные по стратиграфии нижнего рифея востока Русской плиты // Ежегодник - 1995 / ИГ УНЦ РАН. Уфа, 1996. С. 17 - 19.
5. Козлов В.И., Сергеева Н.Д., Генина Л.А., Михайлов П.Н. Комплексное
обоснование корреляции допалеозойских осадочных комплексов Волго-Уральской области // Стратиграфия, палеонтология и перспективы нефтегазоносности
рифея и венда Восточной части Восточно-Европейской платформы. Уфа, 1999.
Ч. 1. С. 33 - 40.
6. Козлов В.И., Масагутов В.И., Ахметшин И.Н. и др. Верхний докембрий
южного обрамления Красноуфимского выступа кристаллического фундамента /
научный редактор В.Н. Пучков. СПб.: ООО “Недра”, 2009. 336 с.
7. Козлов В.И. Корреляция разрезов и обоснование возраста отложений
кырпинской серии западного Башкортостана и смежных районов Волго-Уральской области (по данным бурения глубоких скважин) // Геология. Известия Отделения наук о Земле и природных ресурсов АН РБ. 2008. № 13. С. 58 - 72.
8. Козлов В.И., Иванова Т.В., Горохов И.М. и др. Литолого-петрографическая характеристика и перспективы нефтегазоносности доверхнедевонских отложений, вскрытых скважиной 1 Леузинская (северо-восток платформенного Башкортостана). Уфа: УНЦ РАН, 2003. 40 с.
9. Козлов В.И., Сергеева Н.Д., Генина Л.А., Михайлов П.Н. Аналоги отложений нижнего венда на западе Башкортостана // Геологический сборник № 4:
Информационные материалы ИГ УНЦ РАН. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2004.
С. 71 - 76.
UDC 550.3; 550.361
THE THERMAL CONDUCTIVITY OF ROCKS FROM DEEP HORIZONS
IN THE WESTERN PART OF REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN
I.V. Golovanova 1, 2, *, R.Yu. Sal’manova 1, Ch.D. Rafikova 2
1
Institute of geology of the Ufimian scientific centre of Russian Academy of Sciences
(IG USC RAS), Ufa, Russia
2
Ufa State Petroleum Technological University, Ufa, Russia
*
e-mail: Golovanova@ufaras.ru
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
206
Abstract. The present temperature regime is one of important criteria which should be
taken into account in oil and gas content prognoses. Due to absence of direct temperature
measurement data this information can be estimated numerically only. In turn, it requires the
information on deep structure of region and rock thermal properties of individual layers. In this
paper the estimation of rock thermal conductivity for individual horizons at seismic sections is
made using results of measurements on samples from deep parametrical boreholes.
Keywords: geothermics, heat flow, temperature, thermal conductivity, Republic of
Bashkortrostan
References
1. Golovanova I.V. Teplovoye pole Yuzhnogo Urala (Thermal field of the South
Urals). Moskow, Nauka, 2005. 189 p.
2. V.I. Kozlov, E.M. Aksyonov, N.D. Sergeeva et al. Stratigraphicheskaya schema rifeyskikh I vendskihk otlozhenii Volgo-Ural’-skoi oblasti. Ob’yasnitel’naya zapiska (Riphean and Vendian stratigraphic scheme of the Volga-Uralian province. Explanatory note). Ufa, IG USC RAS, 2000, 81 p. and scheme on 2 pp.
3. Kozlov V.I., Sergeeva N.D. Verchnii proterozoi Volgo-Ural’skoy oblasti.
Stratigrafiya i osobennosty sostava (The Upper Proterozoic of the Volga-Uralian province. Stratigraphy and composition peculiarities), Geologiya. Izvestiya Otdeleniya
nauk o Zemle i prirodnykh resursov AN RB, 2011, Issue 17, pp. 58 - 80.
4. Kozlov V.I. Novye dannye po stratigrafii nizhnego rifeya vostoka Russkoy
plity (New data on stratigraphy of the eastern part of Russian plate), Ezhegodnik –
1995. Ufa, IG UNTs RAN, 1996. PP. 17 - 19.
5. Kozlov V.I., Sergeeva N.D., Genina L.A. Mikhaylov P.N. Komplexnoye
obosnovaniye korrelyatsii dopaleozoyskikh ocadochnykh komplexov Volgo-Ural’skoi
oblasti (Composite substantiation of Volga-Uralian province pre-Paleozoic sedimentary
complexes correlation), Stratigrafiya, paleontologiya I perspektivy neftegazonosnosti
rifeya I venda Vostochnoi chasti Vostochno-Evropeiskoi platformy (Stratigraphy,
palaeontology and oil-gas-perspectives of the Riphean and Vendian deposits on the
eastern part of the East-European Platform). Ufa, 1999. Part 1. PP. 33 - 40.
6. Kozlov V.I., Masagutov V.I., Akhmetshin V.I. et al. Verchnii dokembrii
yuzhnogo obramleniya Krasnoyfimskogo vystupa kristal-licheskogo fundamenta (The
Upper Precambrian of the southern periphery of the Krasnoufimsky uplift of the
crystalline basement). SPb., Nedra, 2009. 336 p.
7. Kozlov V.I. Korrelyatsiya razrezov i obosnovaniye vozrasta otlozhenii kyrpinskoi serii zapadnogo Bashkortostana I smezhnykh raionov Volgo-Ural’skoy oblasti
(po dannym bureniya glubokikh skvazhin) (Cross-sections correlation and age substantiation of the kyrpinskaya series of the western of Bashkortostan and adjacent area of
Volga-Uralian province (according to data from deep drilling boreholes)), Geologiya.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
207
Izvestiya Otdeleniya nauk o Zemle i prirodnykh resursov AN RB, 2008, Issue 13,
pp. 58 - 72.
8. Kozlov V.I., Ivanova T.V., Gorokhov I.M. et al. Litologo-petrograficheskaya
kharakteristika i perspektivy neftegazonosnosti doverkhnedevonskikh otlozhenii, vskrytykh skvazhinoi 1 Leuzinskaya (severo-vostok platformennogo Bashkortostana) (Lithology-petrographical characteristic and oil- and gas-bearing perspectives of Pre-Upper
Devonian deposits penetrated by borehole 1 Leuzinskaya (North-Eastern part of platform Bashkortostan)). Ufa, UNTs RAN, 2003. 40 p.
9. Kozlov V.I., Sergeeva N.D., Genina L.A. Mikhaylov P.N. Analogi otlozhenii
nizhnego venda na zapade Bashkortostana (Analogues of Lower Vendian deposites at
the western part of Bashkortostan), Geologicheskii sbornik № 4. Ufa, IG UNTs RAN,
2004. PP. 71 - 76.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru