Введение к работе
Актуальность темы. В земной коре, например Прикаспийской впадины, распространены солянокупольные геологические структуры. С ними генетически связаны разведанные и разрабатываемые месторождения нефти и газа, сформировавшиеся в толщах осадочных горных пород как покрывающих, так и подстилающих соляное тело. . Возникновение этих структур геологи связывают с действием гравитационных сил, когда первоначально пластообразно залегавшие более легкие соляные породы поднимаясь внедрялись в вышележащую толщу осадочных горных пород в виде соляных куполов, валов и их комплексов. Движущей силой таких процессов является сила притяжения Земли, т.е. соляное тело (соль) поднимается в процессе тейлоровской неустойчивости. В природных условиях соль твердое кристаллическое тело - под длительной постоянной нагрузкой ведет себя как очень вязкая несжимаемая жидкость и деформируется без разрушения. Для описания движения материала соляного купола в работе используется модель неоднородной (кусочно-однородной) сильновязкой несжимаемой жидкости, представляющая собой сложную систему нелинейных дифїеренциальшх уравнений в частных производных. Так как реальная среда представлена тремя слоями, моделирующими налегающую породную толщу, соляное тело и подстилающую толщу, то коэффициенты в уравнениях импульса кусочно-непрерывны, при этом в точках разрыва они могут приншатъ как малые, так и слишком большие значения.
Процесс возникновения и роста соляного купола условно можно разделить на две стадии, линейную и нелинейную. На линейной стадии изучаются небольшие деформации соли; эта стадия достаточно подробно изучена рядом авторов аналитическими методами. Исследовать аналитическими методами нелинейную стадию, - стади:э развитого соляного купола - пока не удается и для ее изучения используются чкс-
- ,.-4-
ленше методы. Предшествующие работы, посвященные численному анализу нелинейной стадии развития соляного купола, ограничены плоской моделью процесса. При этом рассматривается только двухслойная среда і т.е., когда соль перекрыта более плотной толщей осадочных, пород и покоится на твердом основании. Поэтому несомненно актуальны исследования, направленные на определение характеристик движения соляного купола в трехслойной среде как в плоской, так и пространственной (осесимметричной) моделях для анализа процесса, включая влияние на него параметров подсолевого слоя.
Цель исследования. Определить условия образования и закономерности роста соляного купола в двухслойной и трехслойной средах в зависимости от механико-геометрических параметров слоев. Дать сравнительный анализ характеристикам движения соляного купола в плоской и осесимметричной моделях.
Научная новизна. Разработаны эффективные разностные методы для определения характеристик движения неоднородной сильновязкой несжимаемой жидкости в плоской и осесимметричной моделях, пригодные при любых распределениях вязкости и плотности. На его основе выявлены некоторые новые и малоизученные закономерности нелинейной стадии роста соляного купола.
Практическая ценность. Научное обоснование механизма возникновения и формирования соляного купола в природной обстановке позволяет оценить особенности поисковых критериев при разведке месторождений нефти и газа как надсолевых пород, так и подсолевых. Полученные результаты могут быть полезными при анализе возмокных механизмов протекания глубинных тектонических процессов.
Научные положения, выносимые в защиту: постановки плоской и осесимметричной задач движений неоднородной сильновязкой несжимаемой жидкости в поле силы тяжести; разностные методы решения этих
- 5 -задач, пригодные при любых входных параметрах; результаты исследования условий образования и закономерностей роста соляного купола в двухслойной и трехслойной средах; сравнительный анализ характеристик движений соляного купола в плоской и осесимметричной моде-лях; сопоставление результатов численных исследований с геологическими условиями формирования соляных структур в Прикаспийской впадине.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на II республиканской конференции по проблемам вычислительной математики и автоматизации научных исследований (Алма-Ата, октябрь 1988г.), на отчетной конференции Института математики и механики АН КазССР (Алма-Ата, январь 1990г.), на научных семинарах ШМаш НАН РК и КазГНУ (Алмати, 1991 - 1994гг).
Диссертационная работа является частью плановых научных исследований Института механики и машиноведения HAH РК по теме: "Механика тектонического развития Земли"
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка цитируемой литературы из 80 наименований и содержит 112 страниц машинописного текста, включая 32 рисунка и 5 таблиц.
