Changes in Thermal Conductivity of the Rocks of the West Siberian Basin Lithosphere in the Vicinity of the Tumenskaya SG-6 Well

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Numerical reconstructions of the thermal regime of the lithosphere of the West Siberian basin in the Koltogor-Urengoi graben in the vicinity of the Tyumenskaya SG-6 superdeep well are used to analyze the depth distribution of thermal conductivity of basin rocks. Five depth intervals which differ in the character of changes in thermal conductivity of rocks are distinguished: the permafrost zone, the sedimentary section below this zone, the zone of anomalous rock weakening, the consolidated crust, and the mantle. The algorithms for calculating the thermal conductivity are considered and the main factors affecting its change with depth are determined for each of the five intervals. A sharp decrease in the thermal conductivity of rocks in the bottom part of the sedimentary cover and in the basement top in the vicinity of the SG-6 well is associated with rock weakening due to tectonic fracturing and hydrothermal erosion. The analysis suggests that the stationarity conditions of the process are not observed in optical scanning thermal conductivity measurements and, therefore, this method may overestimate the true thermal conductivity of rocks.

About the authors

Yu. I. Galushkin

Earth Science Museum (Museum of Natural History), Moscow State University

Author for correspondence.
Email: yu_gal@mail.ru
Russia, 119991, Moscow

References

  1. Балобаев В.Т. Геотермия мерзлой зоны литосферы Севера Азии. Новосибирск: Наука. 1991. 193 с.
  2. Богоявленский В.И., Полякова И.Д., Богоявленский И.В., Будагова Т.А. Перспективы нефтегазоносности больших глубин шельфа и суши Южно-Карского региона // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2013. Т. 2(6). С. 1–21.
  3. Галушкин Ю.И. Моделирование осадочных бассейнов и оценка их нефтегазоносности. М.: Научный мир. 2007. 456 с.
  4. Галушкин Ю.И., Ситар К.А., Фролов С.В. Формирование и деградация криогенных толщ на Уренгойской и Куюмбинской площадях Сибири. Часть 1. Применение системы моделирования осадочных бассейнов ГАЛО // Криосфера Земли. 2012. Т. XVI (1). С. 3–11.
  5. Галушкин Ю.И., Ситар К.А., Фролов С.В. Формирование и деградация криогенных толщ на Уренгойской и Куюмбинской площадях Сибири. Часть 2. Влияние теплофизических параметров мерзлых пород на распределение температуры и теплового потока в осадочной толще с глубиной // Криосфера Земли. 2012. Т. XVI (2) С. 23–29.
  6. Галушкин Ю.И. Термическая история литосферы Колтогорско-Уренгойского грабена Западно-Сибирского бассейна в районе скв. СГ-6 – численная реконструкция в рамках системы моделирования плоских бассейнов ГАЛО // Физика Земли. 2023a. № 4. С. 115–134.
  7. Горбачев В.И. Тюменская сверхглубокая скважина (СГ-6). Результаты и перспективы. Пермь: АО “КамНИИКИГС”. 2018. 272 с.
  8. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм рядов и произведений. М.: Госуд. изд-во физ-мат. лит. 1963. 1100 с.
  9. Дучков А.Д., Лысак С.В., Балобаев В.Т. и др. Тепловое поле недр Сибири. Новосибирск: Наука. 1987. 196 с.
  10. Дучков А.Д., Соколова Л.С., Аюнов Д.Е., Злобина О.Н, Теплопроводность пород осадочного чехла Арктической части Западной Сибири // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 12. С. 1952–1960.
  11. Ершов Э.Д. Геокриология СССР: Западная Сибирь. М.: Недра. 1989. 456 с.
  12. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука. 1964. 488 с.
  13. Кравченко М. Н. Ресурсный потенциал углеводородов нижне-среднеюрских и доюрских глубокозалегающих горизонтов осадочного чехла северных районов Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Автореферат канд. геол.-мин. наук. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова. 2012.
  14. Кудрявцев В.А. Мерзлотоведение. М.: изд-во Моск. ун-та. 1981. 240 с.
  15. Курчиков А.Р., Ставицкий Б.П. Геотермия нефтегазоносных областей Западной Сибири. М.: Недра. 1987
  16. Мясникова Г.П., Оксенойд Е.Е. Некоторые геологические результаты сверхглубокого бурения в Западной Сибири // Нефть и газ. 2012. № 3. С. 13–19.
  17. Попов Ю.А. Теоретические модели метода измерений тепловых свойств горных пород на основе подвижных источников тепловой эенргии. Часть 1 // Геология и разведка. 1983. № 9. С. 97–103.
  18. Попов Ю.А. Теоретические модели метода измерений тепловых свойств горных пород на основе подвижных источников тепловой эенргии. Часть 2 // Геология и разведка. 1984. № 2. С. 81–86.
  19. Попов Ю.А., Рамушкевич Р.А., Попов Е.Ю. Теплофизические исследования пород разреза Тюменской сверхглубокой скважины. Тюменская сверхглубокая скважина / Мазур В.Б. (ред.). Пермь. 1996. С. 163–175.
  20. Попов Ю.А. Проблема качества исходных петротеплофизических и геотермических данных при моделировании осадочных бассейнов и нефтегазоносных систем. EAGE. 2015. “Геомодель – 2015”. Россия. г. Геленджик. 7–10 сентября 2015 г.
  21. Предтеченская Е. А., Шиганова О. В., Фомичев А. С. Катагенетические и гидрохимические аномалии в нижне-среднеюрских нефтегазоносных отложениях Западной Сибири как индикаторы флюидодинамических процессов в зонах дизьюнктивных нарушений // Литосфера. 2009. № 6. С. 54–65.
  22. Фотиев С.M. Современные концепции эволюции криогенных областей Западной и Восточной Сибири в плейстоцене и голоцене (часть 1) // Криосферa Земли. 2005. Т. IX. № 2. С. 3–22.
  23. Фотиев С.M. Современные концепции эволюции криогенных областей Западной и Восточной Сибири в плейстоцене и голоцене (часть 2) // Криосферa Земли. 2006. Т. X. № 2. С. 3–26.
  24. Deming D., Chapman D.S. Thermal histories and hydrocarbon generation: Example from Utah-Wyoming thrust belt // AAPG Bull. 1989. V. 73. № 12. P. 1455–1471.
  25. Doligez B., Bessis F., Burrus J. et al. Integrated numerical simulation of the sedimentation heat transfer, hydrocarbon formation and fluid migration in a sedimentary basin. The THEMIS model. Thermal modelling in sedimentary basins / J. Burrus (ed.). Paris. 1986. P. 173–195.
  26. Galushkin Yu.I. Non-standard Problems in Basin Modeling. Springer Internat.Publ. Swizeland. 2016. 268 p.
  27. Hofmeister A. Mantle values of thermal conductivity geotherm from phonon lifetimes // Science. 1999. V. 283. P. 1699–1709.
  28. Lachenbruch A.H., Sass J.H., Marshall B.V. et al. Permafrost, heat flow and the geothermal regime at Prudhoe Bay, Alaska // J. Geophys. Res. 1982. V. 87. P. 9301–9316.
  29. McKenzie D., Jackson J., Priestley K. Thermal structure of oceanic and continental lithosphere // Earth. Planet. Sci. Lett. 2005. V. 233. P. 337–339.
  30. Perry H.K.C., Jaupart C., Mareschal J.-C., Shapiro N.M. Upper mantle velocity-temperature conversion and composition determined from seismic refraction and heat flow // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. P. B07301. https://doi.org/10.1029/2005JB003921
  31. Popov Yu.A., Pribnow D.F.C., Sass J.H. et al. Characterization of rock thermal conductivity by high-resolution optical scanning // Geothermics. 1999. V. 28. P. 253–276.
  32. Popov Y., Beardsmore G., Clauser C. et al. ISRM Suggested Methods for Determining Thermal Properties of Rocks from Laboratory Tests at Atmospheric Pressure. Rock Mech Rock Eng. 2016. https://doi.org/10.1007/s00603-016-1070-5
  33. Romushkevich R., Popov E., Popov Yu. et al., 2016. Thermal Properties of West Siberian Sediments in Application to Basin and Petroleum Systems Modeling. EGU2016-12463. URL: https://www.researchgate.net/publication/303985431.
  34. Schatz J.F., Simmons G. Thermal conductivity of Earth materials at high temperatures // J. geophys. Res. 1972. V. 77. № 35. P. 6966–6983.
  35. Ungerer Ph. Modeling of petroleum generation and migration. Applied Petroleum Geochemistry / M.L. Bordenave (ed.). Paris: Technip. 1993. P. 397–442.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (923KB)
Indexing metadata
3.

Download (165KB)
Indexing metadata
4.

Download (59KB)
Indexing metadata
5.

Download (98KB)
Indexing metadata
6.

Download (214KB)
Indexing metadata
7.

Download (201KB)
Indexing metadata
8.

Download (217KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».