549.07-552.002:541.121/123

Проведен аналитический обзор современного состояния использования методов теории подобия и физико-химического моделирования в нефтяной геологии и геохимии. На основе сравнительного анализа методологии бассейнового моделирования (блок кинетика-термодинамика-массоперенос) показана низкая эффективность его применения при решении практических задач нефтяной геологии и органической геохимии. Приводятся основные причины низкой эффективности применяемых подходов - это во многих случаях игнорирование методов и критериев теории подобия и моделирование по реакциям и их системам. Если для технических и химико-технологических систем многие процессы можно провести на установках, когда известны: составы веществ (реагенты и продукты), Р-Т условия, режимы проведения работ, рабочий объем системы и др., то для природных систем характерна полная неопределенность во всех выше приведенных параметрах. Поэтому в 50-60х годах Д.С.Коржинским были разработаны основы теории термодинамики природных процессов, которые развиты в работах его учеников и последователей В.А.Жарикова, И.К.Карпова, К.В.Чудненко и др. и нашли применение во всем мире. Новые методы моделирования с применением современной прикладной математики, термодинамики и теории подобия получили практическое внедрение в различные отрасли народного хозяйства в России и за рубежом, и в меньшей мере в органической и нефтяной геологии и геохимии.

An analytical review is carried out of the current state of similarity theory and physical and chemical modeling methods use in petroleum geology and geochemistry. Based on a comparative analysis of the basin modeling methodology (block kinetics-thermodynamics-mass transfer), the low efficiency of its application in solving practical problems of oil geology and organic geochemistry is shown. The main reasons for the low efficiency of the applied approaches are given: in many cases, the methods and criteria of similarity theory are ignored, as well as modeling based on reactions and their systems. If for technical and chemical-technological systems, many processes can be carried out at installations when the following parameters are known: the composition of substances (reagents and products), P-T conditions, modes of operation, the working volume of the system, etc., for natural systems, the nature of this parameters is completely uncertain. Therefore, in the 50s and 60s, D.S. Korzhinsky created the basics of the theory of thermodynamics for natural processes, which were developed in the works of his students and followers V.A.Zharikov, I.K.Karpov, K.V.Chudnenko and others and found application all over the world. New modeling methods using modern applied mathematics, thermodynamics, and similarity theory have been practically implemented in various branches of the national economy in Russia and abroad, and to a lesser extent in organic and petroleum geology and geochemistry.

ведущий специалист группы администрирования, проектирования и сопровождения баз данных филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть»

кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией физики пласта ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть», 400078, Волгоград; Северо-Кавказское отделение МАМР

Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. М.: Наука. 1976. 500 с.

Мирзаджанзаде А.Х., Хасанов М.М., Бахтизин Р.Н. Моделирование процессов нефтегазодобычи. Нелинейность, неравновесность, неопределенность. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований. 2004. 368 с.

Галушкин Ю.И. Моделирование осадочных бассейнов и оценка их нефтегазоности. М.: Научный мир. 2007. 456 с.

Геохимическое моделирование и материнские породы нефтегазоносных бассейнов. Тез. докл. Межд. конф. С.-Пб. 1995. 122 c.

Проблемы бассейнового и геолого-гидродинамического моделирования: тезисы докладов науч.-практ. Южнороссийской конференции. Волгоград, ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть». 2006. 146 с.

Cosentino L. Integrated Reservoir Studies. Paris: Technip. 2001. 310 p.

Waples D.W. The Kinetics of in reservoir oil destruction and gas formation: constraints from experimental and empirical data, and from thermodynamics. Org. Geoch. 2000. V. 31. Pp. 553-575.

Моделирование физико-химических превращений в мегасистеме вода-углеводороды-порода минимизацией шести термодинамических потенциалов / И.К.Карпов, А.Н.Степанов, К.В.Чудненко, В.А.Бычинский. В кн.: Геохимическое моделирование и материнские породы нефтегазоносных бассейнов. СПб., ВНИГРИ. 1998. C. 48-61.

Ляхович П.К., Склярова З.П. Системно-флюидодинамические основы поиска, разведки и разработки залежей нефти и газа. Краснодар-Ухта. 2002. 338 с.

Постдиагенетические преобразования мезокайнозойских отложений Большого Кавказа и Предкавказья / Б.К.Чичуа, А.П.Агулов, З.Н.Киласопия и др. Литология и полезные ископаемые. 1985. №4. C. 87-96.

Происхождение и прогнозирование скоплений газа, нефти и битумов / М.Д.Белонин, И.С.Гольдберг, А.Е.Гуревич и др. Л.: «Недра». 1983. 272 с.

Резников А.Н. Геосинергетика нефти и газа. Ростов на Дону. ЮФУ, изд-во «ЦВВР». 2008. 303 с.

Степанов А.Н., Дорогочинская В.А. Химические и термодинамические особенности состава углеводородных систем с высоким содержанием гетероэлементов. Нефтехимия. 1995. T. 36. №6. C. 488-498.

Прикладная геохимия нефти и газа / А.Х.Мирзаджанзаде, Ф.М.Багирзаде, Г.С.Степанова, М.С.Разамат. Баку: Азернешр. 1985. 292 с.

Термодинамический критерий метастабильного состояния углеводородов в земной коре и верхней мантии / И.К.Карпов, В.С.Зубков, А.Н.Степанов и др. // Геология и геофизика. 1998. T. 39. №11. C. 1518-1528.

Тимашев С.Ф. «Новый диалог» с Природой: о законе эволюции природных систем, «Стреле времени» и копенгагенской интерпретации квантовой механики // Журнал физической химии. 2000. T. 74. №1. C. 16-30.

О формировании зон нефтегазонакопления в сверхглубоких горизонтах Среднекаспийского нефтегазоносного бассейна / С.Ю.Штунь, Ю.А.Савина, В.В.Доценко и др. // В кн.: Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа. Т. VII. Ч. 1. М.: ИИЕТ РАН. 2017.

Баталин О.Ю., Вафина Н.Г. Конденсационная модель образования залежей нефти и газа. М.: Наука. 2008. 248 с.

Намиот А.Ю. Фазовые равновесия в добыче нефти. М.: Недра. 1976. 183 с.

Степанов А.Н. Оценка давления однофазного состояния (и насыщенности) пластовых углеводородных систем в условиях больших глубин. В кн.: Фазовые превращения углеводородных систем. М.: ВНИИГАЗ. 1992. C. 47-55.

Степанов А.Н. О геохимическом значении корреляции физико-химических свойств углеводородов. В кн.: Актуальные вопросы поисков и разведки и оценки углеводородных ресурсов. Тюмень. ЗапСибНИГНИ. 1981. C. 112-114.

Сеидж Б.Х. Термодинамика многокомпонентных систем. М.: Недра. 1969. 304 с.

Эфрос Д.А. Исследование фильтрации неоднородных систем. Л.: Гостоптехиздат. 1963. 352 с.

Филиппов Л.П. Подобие свойств веществ. М.: МГУ. 1978. 255 с.

Степанов А.Н., Самойленко Г.Н, Чижов С.И. О механизмах преобразования палеозойских отложений бортовых зон Прикаспийской впадины и Пачелмского авлакогена // Нефтяное хозяйство. 2014. №3. С. 14-17.

Экспериментальные исследования фильтрации аномально высоковязких нефтей / А.Н.Степанов, Д.Ю.Бунин, З.Д.Зотьева, А.Ю.Самойленко // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2016. №6.

Петров Ал.А. Углеводороды нефти. М.: Наука. 1984. 264 с.

Чахмахчев В.А. Геохимия процесса миграции углеводородных систем. М.: Недра. 1983. 231 с.

Peters K.E., Moldowan J.M. The Biomarker Guide. Interpreting Molcular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments. Prentice Hall, Englewood Clifss. New Jersey. 1993. 363 p.

Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа. М.: «Недра». 1972. 200 с.

Ромм Е.С. Структурные модели порового пространства горных пород. Л.: «Недра». 1985. 240 с.

Большаков Ю.Я. Теория капиллярности нефтегазонакопления. Новосибирск: Наука. 1995. 182 с.

Карпов И.К. Физико-химическое моделирование на ЭВМ в геохимии. Новосибирск: Наука. 1981. 246 с.

Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. Новосибирск: Академическое издательство «ГЕО». 2010. 287 с.

Горбань А.Н. Обход равновесия: уравнения химической кинетики и их термодинамический анализ. Новосибирск: Наука. 1984. 226 с.

Гладышев Г.П. Термодинамика и макрокинетика природных иерархических процессов. М.: Наука. 1988. 288 с.

Пальм В.А. Основы количественной теории органических реакций. Л.: Химия. 1977. 360 с.

Силд В.А., Пальм В.А. Реализация универсального алгоритма решения прямых задач для гомогенных равновесно-кинетических систем. Реакц. способн. орган. соедин. 1986. Т. 23. №4 (84). С. 483-507.

Helgeson H.C. Organic inorganic reactions in metamorphic pros seces / Canad. Miner. 1991. V. 29. Pp. 707-739.

Борукаев Г.Ч., Полякова И.Д. Генерация и деструкция микронефти на больших глубинах // Геология и геофизика. 1998. T. 3. №4. C. 518-523.

Saxby J.D. A Reassessment of the range of kerogen maturities in wich hydrocarbons are generated. Jour. of Petrol. Geol. 1982. V. 5. No. 2. Pp. 117-128.

Жидкие углеводороды и нефтепродукты /Л.П.Филиппов, В.Г.Артамонов, Е.В.Воробьев и др. М.: МГУ. 1989. 192 с.

Колодежнов В.Н. Безразмерные комплексы и критерии подобия в гидроаэромеханике. Справочник. Воронеж, Госпедуниверситет. 2011. 580 с.

Проблемы нефтегеологического подобия. Л.: ВНИГРИ. 1978. 164 с.

Rose W., Rose D.M. «Revisiting» the enduring Buckley - leveret ideas Jonr. of Petrol. Sci. and Eng. 2004. V. 45. Pp. 263-290.

Лыков А.В., Михайлов Ю.Я. Теория тепло- и массопереноса. М.-Л.: Госэнергоиздат. 1963. 536 с.

Рыженко Б.Н., Крайнов С.Р., Шваров Ю.В. Физико-химические факторы формирования состава природных вод (верификация модели «порода-вода») // Геохимия. 2003. №6. С. 630-640.

Карпов И.К., Киселeв А.И. Некоторые принципиальные положения учения об открытых системах с вполне подвижными компонентами. В кн.: Физико-химия эндогенных процессов. Новосибирск: Наука. 1979. С. 24-44.

Минимизация свободной энергии при расчете гетерогенных равновесий / И.К.Карпов, К.В.Чудненко, В.А.Бычинский и др. Геология и геофизика. 1995. №4. С. 3-21.

Методические аспекты моделирования кислотных обработок продуктивных отложений / А.Н.Степанов, В.А.Бычинский, А.В.Мухетдинова и др. // В кн: Прогноз и разработка нефтегазоносных структур Нижнего Поволжья и Северного Каспия. Труды ООО «ЛУКЛОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть». Волгоград. 2012. Вып. 71. С. 276-285.

Савина Ю.А., Самойленко А.Ю., Степанов А.Н. Термодинамические и петрофизические оценки распределения углеводородов в пористой среде. В кн: Петрофизика сложных коллекторов. М: ООО «ЕАГЕ Геомодель». 2014. С. 166-175.

Волин Ю.М., Островский Г.М. Три этапа компьютерного моделирования химико-технологических систем // Теоретические основы химической технологии. 2006. T. 40. №3. С. 302-312.

Barker C., Takach N.E. Prediction of Natural Gas Composition in Ultradeep Sandstone Reservoir. AAPG bull. 1992 V. 76. No. 12. Pp. 1859-1873.