ГЕОТЕРМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКВАТОРИЙ ГАЗОГИДРАТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

УДК. 622
Д.т.н., проф. Воробьев А.Е., студ. Байлагасова И.Л.
Российский университет дружбы народов, г. Москва

Источник: Технологии строительства шахт и подземных сооружений – 2011 / Материалы международной научно-технической конференции молодых ученых аспирантов и студентов организованной кафедрой «Строительства шахт и подземных сооружений» посвященой 90-летию ДонНТУ – Донецк, ДонНТУ – 2011, с. 47–48.

Из-за неизбежного сокращения природной минерально-сырьевой базы природного (горючего) газа особое значение в будущем необходимо уделить нетрадиционным источ-никам и, в первую очередь, аквальным газогидратам.

Но перед их промышленным освоением необходимо провести соответствующие исследования, которые позволят не только установить место их залегания в акватории, но и выявить наиболее эффективные технологии их освоения (разработки). Непосредственно геотермические параметры залежей аквальных газогидратов зависят от климата, гидрологических характеристик (течение, глубина, горячие источники и т.д.) акваторий, что было детально исследовано на Охотском и Баренцевом морях, озерах Байкал, Телецкое и Иссык-куль.

Термобарические условия существования аквальных газогидратов характерны для большей части дна Мирового океана с глубинами воды более 300-400 м. На арктическом шельфе зона ста-бильности газовых гидратов связана с наличием субмаринной криолитозоны и может существовать при меньшей глубине воды, если подошва криолитозоны находится на глубине более 260 м от уровня моря. Поддонная глубина подошвы зоны стабильности газовых гидратов в среднем составляет 400-600 м [4]. Так как для гидратообразования помимо термобарических условий необходимо достаточное количество газа, газовые гидраты оказываются привязанными в основном к континентальным и островным склонам и подножиям, а также к глубоководьям внутренних и окраинных морей, т.е. к тем районам, где сочетаются условия для генерации газа, условия для переноса газосодержащих флюидов в направлении дна и условия стабильности образованной залежи.

Равновесие залежей газовых гидратов определяется не внешним, а равновесным давлением газа-гидратообразователя и, следовательно, предельным насыщением газом поровой воды. Такие условия чаще всего носят локальный характер (необходимо постоянное поступление газа) и зави-сят от определенных геологических (гидрогеологических) условий [7].

По акваториям выше указанных морей и озер можно выделить следующее:

  1. Условлено, что для гидратсодержащих слоев в осадках Охотского моря темпера-туры находятся в диапазоне 25-35 °С при давлении 120-450 атм. [8].
  2. Температура вод баренцевоморского региона уменьшается до отрицательных значений, оставаясь таковой во всей обследованной толще. Ее минимум приходится на горизонт 70 м и равен -1,285 °С. Соленость холодных вод выше, чем прибрежных, и изме-няется в диапазоне от 34,40 до 34,88 ‰ [1].
  3. На Байкале среднегодовая температура придонной воды на глубинах более 300 м изменяется незначительно и в среднем составляет (3,3+0,2) °С [2].
    Согласно фазовой диаграмме, определяющей условия стабильности гидратов мета-на в чистой воде, образование метангидратов при этой температуре возможно при давле-нии порядка 3,5 МПа. Такое давление обеспечивается слоем воды толщиной более 350-400 м. Следовательно, термобарические условия, благоприятные для формирования гидратов метана, существуют в донных отложениях всей глубоководной части (более 400 м) оз. Байкал, причем верхняя граница зоны стабильности газогидратов совпадает с поверхностью дна [3].
  4. Температура илов Телецкого озера составляет 3,2-3,5 °С [5, 6].
  5. 5. На озере Иссык-куль было установлена определенная закономерность: разность температур на верхней и нижней границах, в слое до 50 м, достигает 12—14 °С, при этом в следующем, нижележащем слое, на глубине от 50 до 100 м, температура изменяется все-го на 1,5—2,0 °С, а на глубине от 100 до 200 м — только на 0,7—0°,9 °С. Ниже 200 м и до дна наблюдается почти полная гомотермия и температура колеблется в пределах 0,1—0,3 °С [9].

В заключении, залежи аквальных газовых гидратов, обладающие достаточными количествами горючего газа – метана, в настоящем являются новым его источником, ко-торый будет эксплуатироваться в будущем.

Но этапу эксплуатации аквальных залежей газогидратов должен предшествовать этап изучения их геотермических особенностей, включая исследования термобарических параметров акваторий подземных залежей, распределяющих температур как по разрезу, так и по площади акватории, геотермических характеристик осадков (в том числе - тепло-проводности), с усилением математической составляющей (численного моделирования) всех гидротермальных процессов в акваториях.

Библиографический список

  1. Гинсбург Г.Д., Иванов В.Л., Соловьев В.А. Гидраты природного газа в недрах Мирового океана // Нефтегазоносность Мирового океана. – Л.: ПГО «Севморгеология», 1984. – С. 141–158.
  2. Соловьев В.А., Гинсбург Г.Д., Дуглас В.К. и др. Газовые гидраты Охотского моря (результаты 21 рейса НИС «Геолог Петр Антропов») // Отечественная геология. – 1994.
  3. Черткова Л.В., Биличенко А.А., Стунжас П.А. Обнаружение газогидратов метана в Охотском море // Тез. докл. III съезда советских океанологов. (Секция геология, геофизика и геохимия океана. Минеральные ресурсы, геоморфология, берега, методы исследования). – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – С. 172–173.
  4. Вержбицкий Е.В. Геотермический режим, тектоника дна и температурные условия генерации углеводородов восточной части Баренцева моря // Геотектоника. – 2002. – № 1. – С. 86–96.
  5. Воробьев А.Е., Малюков В.П. Газовые гидраты. Технологии воздействия на нетрадиционные углеводороды: Учебное пособие. Гриф УМО по образованию в области прикладной геологии. – М.: Изд-во РУДН, 2007. – 273 с.
  6. Воробьев А.Е., Малюков В.П., Рыгзынов Ч.Ц. Осложнения при гидратопроявлениях в акваториях Баренцового моря и озера Байкал. М., РУДН. 2010. 189 с.
  7. Дучков А.Д., Казанцев С.А., Селегей В.В. и др. Геотермические исследования на Телецком озере // Геология и геофизика, – 1980, № 4, – С. 111-118.
  8. Дучков А.Д., Клеркс Ж., Казанцев С.А. Тепловой поток Телецкого озера // Геология и геофизика, 1995, т. 36, № 10, С. 143-153.
  9. Шабунин Г.Д. Термический режим и динамика вод озера Иссык-Куль //Автореф. дисс. канд. геогр. наук. – 1984. – 19 с.