Теоретическая часть

В Мировом океане насчитывают около 1000 нефтегазоносных районов при площади перспективных для промышленного освоения участков морского дна около 60-80 млн. км², из которых 13 млн. км² приходится на морской шельф. Известные оценки запасов этих месторождений варьируют в очень широких пределах – от 320 до 2000 млрд. т условного топлива в пересчете на нефть. Несмотря на очень большой разброс подобных оценок, можно не сомневаться в грандиозности углеводородного потенциала Мирового океана и перспективности его промышленного освоения в XXI веке.

Большинство известных месторождений нефти и газа тяготеет к прибрежным и шельфовым зонам на глубинах 400-500 м (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 – Схема распространения потенциально газоносных акваторий

в Мировом океане (по Патину, 1997 г.)

Нефтегазовая геология рассматривает два раздела: нефтегазообразование и нефтегазонакопление.

В нефтегазообразовании первостепенным является генезис нефти и газа. Большинство исследователей-нефтянников признают наличие неоспоримых связей углеводородов в системе «живое вещество – органическое вещество пород – нефть».

Биомаркеры нефти однозначно указывают на ее органическое происхождение, поэтому для решения задач нефтегазообразования наиболее эффективным является экосистемный подход.

Нефтегазонакопление изучает явления, в результате которых образуется залежь, месторождение углеводородов. Экологическая функция нефтегазонакопления заключена в жизнеобеспечении части биоты, главным образом человека; в разведке и разработке месторождений.

Для этого необходимо знание свойств и характеристик осадочной толщи, отдельных частей литосферы. Изучают геологическую, геофизическую, геохимическую функции литосферы, опираясь, в первую очередь, на методы таких геологических наук, как тектоника, геофизика, геохимия, геология полезных ископаемых. Эти разделы относятся к экогеологии, поэтому наиболее эффективным в изучении нефтегазонакопления является геосистемный подход.

Наиболее благоприятные условия нефтегазообразования складываются в зонах быстрого и интенсивного формирования осадочных отложений. Расположение этих зон совпадает с областями распространения потенциально газоносных акваторий. По современным оценкам, суммарные мировые запасы углеводородов на суше и в пределах шельфа соотносятся примерно в пропорции 3:1.

География современной морской добычи нефти и газа впечатляюще широка – от коралловых рифов Австралии до арктических морей.

Уже в начале 80-х годов в Мировом океане насчитывалось более 800 нефтегазовых месторождений, многие из которых отличаются уникальностью запасов природного газа и газоконденсата.

За последние 50 лет были открыты и основательно разведаны месторождения углеводородов:

1. На шельфе Атлантического океана (Мексиканский залив, Карибское море, Гвинейский залив).

2. В восточной части Тихого океана (залив Кука, прибрежные воды Калифорнии).

3. У берегов Аляски, Канады, Австралии, Новой Зеландии.

4. В Персидском и Суэцком заливах, Северном и Средиземном морях.

5. На шельфах Юго-Восточной Азии и в ряде других морских регионов.

В региональном плане следует обратить внимание на возможности и перспективы освоения нефтегазовых ресурсов морских полярных областей, в первую очередь шельфа Арктики (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – Основные районы поисково-разведочных и промысловых работ по освоению нефтегазовых месторождений на шельфе Арктики

(по Патину, 2001г.)

1 – районы добычи нефти и газа; 2 – районы разведочных работ; 3 – трассы навигации; 4 – трассы основных трубопроводов; 5 – нефтегазовые месторождения

Опыт разведки и эксплуатации этих ресурсов, а также некоторые предварительные оценки дают основания предполагать, что потенциальные запасы нефтегазовых углеводородов в Арктике соизмеримы со всеми мировыми запасами нефти и газа.

За относительно короткое время (20-30 лет) добыча нефти и газа на морском шельфе возросла до 20-25% от мировых объемов добычи углеводородов в начале 90-х годов. Этот процесс продолжается в последние десятилетия с нарастанием темпов.

Только в 1992 г. было выполнено более 1000 разведочных и поисковых бурений в шельфовой зоне Дальнего Востока, Юго-Восточной Азии, Австралии, Северной и Центральной Америки и Западной Европы. К 2000 г. объемы морского бурения приблизились к 3000 скважин в год при наибольших темпах прироста в США, Южной Америке и Африке и при рекордных глубинах проходки скважин до 7000-8000 м в Мексиканском заливе.

На шельфе Северного моря только в 1993 г. введено в эксплуатацию 25 новых нефтегазовых месторождений, а к 1998 г. объемы добычи углеводородов в этом регионе удвоились.

Общее количество пробуренных на мировом шельфе скважин глубиной 4-5 км уже в 80-е годы достигло 100 тыс.

По данным официальной статистики по состоянию на 1996 г., на континентальном шельфе более 50 странами мира были установлены около 6500 стационарных нефтедобывающих платформ, из них:

– около 4000 – в Мексиканском заливе;

– около 1000 – на шельфе Азии;

– 750 – на Ближнем Востоке;

– более 400 – в морях Европы;

– 380 – у берегов Африки.

Некоторые из этих сооружений имеют полную высоту до 400 м. Они способны выдерживать экстремальные динамические нагрузки – ураганные ветры со скоростью до 200 км/ч, 30-метровые волны и цунами, сильные землетрясения и мощные ледяные поля.

С расширением масштабов морской добычи углеводородов формировались системы транспортировки нефти и газа посредством донных трубопроводов и танкерного флота.

Протяженность подводных трубопроводов на шельфе для перекачки углеводородов превышает сейчас 100 тыс. км.

Только на дне Северного моря в 1998 г. общая длина магистральных и промысловых трубопроводов составила 9679 км, а морской трубопровод от шельфа Норвегии до Франции имеет протяженность 840 км. Нефтеналивной флот обеспечивает ежегодную перевозку около 1,5-2,0 млрд. сырой нефти.

Трассы этих перевозок охватывают обширные морские акватории и шельфы всех континентов (рисунок 4.3).

В последние годы наметилась тенденция к расширению поисковых работ в глубоководных районах океана. Результаты геофизических съемок и глубоководного бурения на глубинах воды до 2-5 км выявили признаки нефтегазоносности вблизи подводных континентальных склонов Атлантического, Индийского и Тихого океанов, а также Берингова, Японского, Черного, Карибского, Эгейского и других морей.

Суммарная площадь глубоководных котловин, перспективных в отношении нефтегазоносности, составляет порядка 10-40 млн. км², а доля аккумулированных здесь углеводородов может достигать 35-40 % от общих потенциальных ресурсов всей акватории Мирового океана.

Рисунок 4.3 – Основные трассы и объемы транспортировки нефти танкерами

В Мексиканском заливе на расстоянии более 100 км от побережья штата Луизиана (США) ведется добыча нефти. Специальное подводное устьевое оборудование закреплено на опорной плите и обеспечивает эксплуатацию 24 скважин.

Особый интерес представляют морские запасы газогидратов, то есть твердых соединений природного газа (в основном метана) и воды, образующихся в толще донных осадков при сочетании высокого давления с относительно низкими температурами. С физико-химической точки зрения газогидраты можно рассматривать как одну из разновидностей льда с высоким содержанием газа. Скопление этих твердых углеводородов, напоминающих по внешнему виду спрессованный снег и получивших название «белый уголь», были обнаружены российскими учеными на суше еще в 1965 году в районах вечной мерзлоты. Позже было установлено, что термодинамические условия для устойчивого газогидратообразование охватывают 25 % площади суши в приполярных районах и около 90 % площади Мирового океана, включая весь континентальный склон и около 10 % шельфа, особенно зоны сочленения шельфа с континентальным склоном. Газогидраты обнаружены в толще донных отложений (до 400 м от поверхности осадков) на глубинах моря от 400 до 500 м, где они образуются как за счет потока углеводородов из очагов глубинного образования нефти, так и в результате возникновения биогенного метана.

В настоящее время крупные потенциальные очаги морского газогидратообразования расположены практически во всех морских регионах, в том числе в котловинах вдоль берегов Центральной и Южной Америки, в Мексиканском заливе, море Бофорта, а также в Беринговом, Охотском, Черном, Каспийском и некоторых других морях. Оценки ресурсов этих углеводородов колеблются в очень широких пределах – от 10⁵ до 10⁸ м³, но даже при минимальных величинах они на порядок превышают извлекаемые запасы всех остальных известных в мире месторождений природного газа. При разработке в природных условиях на морском дне, очевидно, возникнут экологические нарушения, более серьезные, чем при добыче других полезных ископаемых (например, железо-марганцевых конкреций).

Практически повсюду на шельфе районы залегания углеводородных месторождений совпадают с районами высокой биопродуктивности и традиционного рыболовства.Это повышает требования к обеспечению экологической безопасности и охране морских биоресурсов при разработке таких месторождений с учетом интересов рыбного хозяйства.

Этапы, виды деятельности и факторы экологического воздействия на разных этапах освоения морских нефтегазовых месторождений приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Этапы, виды деятельности и факторы экологического воздействия на разных этапах освоения морских нефтегазовых месторождений

Вопросы для самоконтроля:

1. Происхождение нефти

2. Нефтегазобразование

3. Нефтегазонакопление

4. Основные районы месторождений нефти и газа в акватории Мирового океана

5. Масштабы освоения морских нефтегазовых ресурсов

6. Перспективы освоения морских нефтегазовых ресурсов

7. Основные трассы и объемы транспортировки нефти танкерами

8. Этапы освоения морских нефтегазовых месторождений

9. Виды деятельности на разных этапах освоения морских нефтегазовых месторождений

10. Факторы экологического воздействия на разных этапах освоения морских нефтегазовых месторождений

11. Этапы, виды деятельности и факторы экологического воздействия на разных этапах освоения морских нефтегазовых месторождений

Литература: [2; 15]

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5

Тема: ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТРАНСФОРМАЦИИ ОРГАНОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ШЕЛЬФА

ЧЕРНОГО МОРЯ

Цель занятия:Изучить гидроэкологическую модель трансформации органогенных элементов северо-западного шельфа Черного моря, разработанную

А.В.Леоновым

Задание:

1. Изучить структуру парка математических моделей, используемых в эколого-географических исследованиях

2. Освоить принципы классификации моделей, используемых в экологии

3. Изучить гидроэкологическую модель трансформации органогенных элементов

Материалы и оборудование:Теоретические материалы, схемы, таблицы.