Стратегия нефтегазопоисковых работ в оценке минерально-энергетического потенциала шельфа Арктических морей России

 

Арктическая морская геополитика - многогранная проблема, затрагивающая интересы России как в политическом, так и в экономическом аспектах. Остро назрела необходимость реального освоения минерально-сырьевого потенциала северных территорий и акваторий нашей страны – её будущего расцвета.

Здесь же сосредоточены крупные балансовые запасы редких металлов, значительная часть добычи нефелинового и кварц-полевошпатового сырья, добываются руды черных и цветных металлов, бокситы, золото, фосфаты, слюда-мусковит и огнеупорные глины. Есть реальные перспективы открытия в северо-западном арктическом регионе России новых месторождений титана, хромитов, алмазов, полиметаллических руд, марганца, барита, металлов платиновой группы, золота (В.Б.Арчегов, 2013)..

Нефть и газ в настоящее время являются самыми важными ресурсами, которыми обладают Арктика. Поиски, разведка и освоение залежей нефти и газа в арктических районах связаны с суровыми природно-климатическими условиями и решением сложных технико-технологических задач.

Проблема постановки научно-исследовательских работ и приоритетность их проведения будет зависеть и от географической ситуации – Россия обладает самой протяженной арктической границей (22600 км) среди всех северных держав и потому не может не быть субъектом приполярных экономических и юридически-правовых процессов.

Юридический статус Арктики с точки зрения межгосударственных соглашений и международного права — вопрос существенно менее определенный и гораздо более спорный. Пять стран уже обозначили, что именно они разделят между собой природные богатства Арктики: Норвегия, Исландия, Дания, Канада, США и Россия. Главным препятствием при разделе является недостаточность сведений о природе и происхождении шельфа. Основным и решающим доказательством происхождения границы континентального шельфа могут быть, по мнению Института географии РАН, только прямые измерения на основе добытых при бурении глубиной как минимум 5 километров пород, если будет найден гранит, значит это шельф, если базальт- значит хребет океанический и не соединен с материком.

В настоящее время определенного статуса за Арктикой не закреплено. Документами, которые в какой-то степени могут урегулировать данный вопрос, являются Конвенция ООН по морскому праву 1982 года и Конвенция о континентальном шельфе 1958 года. Но в них даются разные определения понятия континентальный шельф. Согласно конвенции по морскому праву, континентальный шельф прибрежного государства включает в себя «морское дно и недра подводных районов, простирающихся за пределы его территориального моря на всем протяжении естественного продолжения его сухопутной территории до внешней границы подводной окраины материка или на расстояние 200 морских миль от исходных линий, от которых отмеряется ширина территориального моря, когда внешняя граница подводной окраины материка не простирается на такое расстояние» .

Понятие «континентальный шельф» по Женевской конвенции 1958 г. совпадает с геологическим понятием шельфа.

Ше́льф (англ. shelf — отмель) — выровненная область подводной окраины материка, примыкающая к суше и характеризующаяся общим с ней геологическим строением.

Границами шельфа являются берег моря или океана и так называемая бровка (резкий перегиб поверхности морского дна — переход к материковому склону). Глубина над бровкой обычно составляет 100—200 метров (но в некоторых случаях может достигать 500—1500 м, например, в южной части Охотского моря или бровка Новозеландского шельфа).

Общая площадь шельфов составляет около 32 миллионов км². Наиболее обширен шельф у северной окраины Евразии, где его ширина достигает 1,5 тыс. километров, а также в Беринговом море, Гудзоновом заливе, Южно-Китайском море, у северного побережья Австралии.

Конвенция ООН по морскому праву от 1982 года предоставляет прибрежным государствам право контроля над континентальным морским шельфом (морское дно и недра подводных районов, находящиеся за пределами территориальных вод государства). Для реализации этого права стране необходимо подать заявку в специальный международный орган — Комиссию ООН по границам континентального шельфа.

Именно расхождения в сущности понятия шельфа позволяют вести полемику о его разделе. Вопрос становится все острее с учетом того факта, что мировых запасов нефти при нынешних темпах добычи хватит на 40 лет, а если учитывать рост потребления энергии, на 30 лет. Таким образом, освоение шельфа, как источника добычи энергетических ресурсов, представляется стратегически важной задачей каждого государства.

На протяжении всей своей истории Россия имела в Арктике геополитические, военные, экономические интересы. До недавнего времени особый интерес к Арктике подогревало и военное противостояние двух супердержав – США и СССР. Это объясняется тем, что кратчайший путь полёта между США и Россией лежит через Северный Ледовитый океан. К основным экономическим интересам Российской Федерации в Арктике можно отнести:

• использование Арктической зоны России в качестве стратегической ресурсной базы Федерации, обеспечивающей решение задач социально-экономического развития страны;

• использование Северного морского пути в качестве национальной единой транспортной коммуникации России в Арктике (далее - Северный морской путь).

Раздел Арктического шельфа – это вариант обеспечения экономических и политических интересов Российской Федерации как на сегодняшний день, так и на далекую перспективу.

Проблемы, связанные с добычей нефти и газа, для современного общества являются определяющими. В настоящий момент нефть и газ рассматриваются как основные и на сегодняшний день незаменимые источники энергии, поэтому разработка естественных месторождений является приоритетной задачей для каждой энергонезависимой страны.

Нефть и газ относятся к невозобновляемым ресурсам, месторождения которых стремительно истощаются, поиск новых альтернативных источников энергии пока не дает существенного результата. Наиболее актуальным с точки зрения промышленного производства заменителем сырой нефти является синтетическая нефть. Синтетические нефтепродукты производятся из природного газа, существуют эффективные технологии производства из угля и отходов. Несмотря на высокие показатели качества синтетических продуктов, предполагать полную замену сырой нефти невозможно. При этом не следует забывать, что сырьем для синтетических продуктов являются также природные ресурсы — газ и уголь. При современном уровне технологий цивилизация обречена на энергетическую зависимость от природных залежей нефти, газа и другого энергетического сырья.

Работы по обоснованию внешней границы континентального шельфа России активно проводятся после ратификации в 1997 году Россией Конвенции ООН по морскому праву. Это особенно актуально в нашем XXI веке, когда на российский север простираются интересы разных государств, даже тех, которые не имеют непосредственных границ с морями Северного Ледовитого океана.

Стратегия развития Арктической зоны РФ до 2020 г. утверждена Президентом России В.В.Путиным 20 февраля 2013 г. В этом документе сформулированы приоритетные направления развития Арктики и обеспечения национальной безопасности. Одним из приоритетных направлений развития российского севера является эффективное использование ресурсной базы.

Располагая огромными минерально-сырьевыми ресурсами, Арктика и восточные районы России характеризуются малой заселенностью (12 млн. чел.) и чрезвычайно слабой социально-промышленной инфраструктурой.

Анализ структуры распределения начальных суммарных ресурсов (НСР) углеводородов (УВ) по арктическим акваториям показывает, что наибольшая доля (85%) приходится на моря Западной Арктики – Баренцево, Печорское и Карское (Табл. 20)[85].

 

Таблица 20. Структура НСР УВ арктических акваторий России [85]

Акватории (моря) Показатели НСР УВ, млн т у.т. Число месторож-дений
НСР Запасы Ресурсы Накоплен-ная добыча
Баренцево Печорское 30314,2 4519,52 25794,68 -
Карское 41210,45 3731,81 37478,64 -
Лаптевых 3260,0 - 3260,0 - -
Восточно-Сибирское 5583,0 - 5583,0 - -
Чукотское 3335,0 - 3335,0 - -
Всего 83702, 65 8251,33 75451,32  

 

Геолого-геофизическая изученность арктического шельфа остается сравнительно низкой и крайне неравномерной (Табл. 21).

Таблица 21. Геолого-геофизическая изученность морей России [85]

Число пробуренных скважин Моря Плотность сейсмических работ, км/км2
Восточно-арктические 0,04
Карское 0,09
Баренцево 0,31
Всего: 64   Средняя: 0,15
Общее число пробуренных скважин:197 Моря России всего: Средняя плотность сейсмических работ: 0,24
Северное море (Норвегия) 4,0

Анализ состояния геолого-геофизических исследований российского континентального шельфа свидетельствует о наличии научно-методических и теоретических проблем требующих своего решения:

- развитие нормативной базы освоения ресурсов шельфа;

- развитие научных представлений об особенностях глубинного строения, тектоники и геодинамики земной коры и верхней мантии арктического шельфа и прилегающих частей суши;

- развитие методики трехмерного моделирования структур платформенного чехла и консолидированной коры по комплексу сейсмических, гравиметрических, магнитометрических, электроразведочных данных и результатов бурения.

Основой экономического развития арктического региона является воспроизводство минерально-сырьевой базы (МСБ) и, в первую очередь, становление и подъем её топливно-энергетической составляющей. Важнейшим достижением последних лет стало открытие глобального Арктического пояса нефтегазоносности.

Здесь раскрыта общая геологическая структура изученных шельфовых зон, выявлены основные параметры нефтегазоносности, определены структурные элементы и тенденции изменения мощностей осадочного чехла.

Установлено, что средняя плотность извлекаемых НСР УВ составляет 20-25 тыс. т/км2 [85]. В Западной Арктике (Баренцево и Карское моря), несмотря на скромный объем выполненных геологоразведочных работ (сейсморазведки в 5—6 раз, а бурения в 20—25 раз меньше, чем в норвежском секторе Северного моря – таблица 23), геологоразведочными работами закартированы многочисленные локальные объекты, выявлено 22 месторождения.

На шельфе Баренцева (включая Печорское) моря открыты Приразломное, Варандей-море, Медынское-море, Долгинское нефтяные, Приразломное, Варандей-море, Медынское-море, Долгинское нефтегазоконденсатное, Штокмановское, Поморское, Ледовое газоконденсатные и Северо-Кильдинское, Мурманское, Лудловское газовые месторождения (табл.22).

 

Таблица 22. Характеристика месторождений нефти и газа, открытых в акватории Баренцева моря

Месторожде-ния Основные параметры нефтегазоносности месторождений
Количество продуктивных пластов Ловушка Нефтегазоносный комплекс (НГК) Возраст НГК (НГК=К=П) Флюид (газ, нефть)
Коллектор (К) Покрышка (П)
Мурманское Г Многопласто-вое/около 20 пластов антиклиналь песчаный глинистая Средний и верхний триас Газ сухой метановый в интервале 3000-3100 м
Северо-Кильдинское Г   брахиантиклиналь песчаники с прослоями алевроли-тов глинистая Средний и верхний триас и верхняя пермь Газ сухой метановый
Штокманов-ское ГК уникальное Многопласто-вое; пласты Ю0, Ю1, Ю2, Ю3 Изометричная антиклиналь; пластово-сводовая песчаники Глинистая Региональ-ная J31 900-1000 м Средняя – верхняя юра Газ, конденсат; интервал про-дуктивности 1380-2625 м
Лудловское ГК крупное пласт Ю0 толщиной 30-40 м Брахиантиклиналь, осложнена разрывами; пластово-сводовая песчаники и алевроли-ты Глинистая региональ-ная J31 100-200 м Верхняя юра (келловей) Газ метановый (СН4=96-97%) Конденсат – до 0,84 г/см3
Ледовое ГК уникальное Многопласто-вое; пласты Ю0, Ю1, Ю2, Ю3 Брахиантиклиналь, осложнена разрывами; пластово-сводовая песчаники и алевроли-ты (12-50 м) глинистая Средняя – верхняя юра Газ метановый (СН4=96-97%) Конденсат – до 0,82 г/см3
Варандей-море   Высокоамплитудная (>200 м) узкая двухкупольная брахиантиклиналь, осложнена разрывами с амплитудами 150-200 м;        

На шельфе Карского моря, в Тазовской и Обской губах открыты Салекаптское. Юрхаровское нефтегазоконденсатные, Ленинградское, Русановское газоконденсатные и Антипаютинское, Семаковское, Тота-Яхинское, Каменомысское-море, Северо-Каменомысское, Гугорьяхинское, Обское газовые месторождения (табл. 23).

Таблица 23. Уникальные и крупные месторождения нефти и газа

Месторождения нефти и газа Моря
Баренцево Карское Море Лаптевых, Восточно-Сибирское море, Чукотское море
Нефтяные:     Не открыты
крупные Приразломное Медынское-море Долгинское    
уникальные -    
Газоконденсатные, газовые:     Не открыты
крупные Ледовое Лудловское Мурманское    
уникальные Штокмановское Русановское Ленинградское  

За относительно короткий срок в Баренцево-Карской нефтегазоносной провинции можно разведать несколько супергигантских по запасам газовых месторождений и подготовить к освоению 20-25 трлн. м3 газа с газоконденсатом, а вместе с Русановским и Ленинградским месторождениями - 30-35 трлн. м3, что приведет к созданию новой, надежной, крупнейшей российской базы газоснабжения планетарного значения, способной обеспечить решение проблем энергетической политики страны, развитие производственного потенциала ее регионов в XXI в.

Для бурения поисково-разведочных скважин на континентальном шельфе, как показывает отечественный опыт, в зависимости от глубины моря могут применяться следующие технические средства: от 20 до 75 м – самоподъемные установки с выдвижными опорами; от 50 до 200 м – полупогружные установки с якорной системой позиционирования; от 50 до 300 м – буровые суда с динамической системой позиционирования.

Проведен сравнительный анализ характеристик водной среды арктических морей России (тип моря, площадь, объем, глубина средняя/максимальная, температура /воздуха, воды/, скорость ветра, соленость воды, плотность воды, циркуляция вод, приливы, колебания уровня моря, льды, содержание /кислорода, питательных солей/, хозяйственное использование) Чукотского и Восточно-Сибирского морей, моря Лаптевых, Карского и Баренцева морей (Табл. 24).

Таблица 24. Характеристика вод арктических морей

Параметры Моря
Чукотское Восточно-Сибирское Лаптевых Карское Баренцево
Площадь, тыс.км2
Объем, тыс. км3
Глубина, м: сред / мах 71/1256 54/915 533/3385 100-200/600 186-222/600
дно - сложнорасчлененная подводная равнина
Т оС: воды в подледном слое: -1,5—1,8; +2-+7-8 зимой -0,2- -1,8; летом +2-+8 -0.8- -1,7 до +0,8-+8 в подледном слое: -1,5- -1,7; на поверх-ности +3-+6 зимой на поверхности - -1,7- +3 -+5; летом +3-+9 прогрев воды до 15-18 м
Т оС: воздуха -25 — -28; +6-8 - +20 январь до-30; июль 0-+3 январь -29 август +1-+5 до +32,7 +1-+2 (+5-+6) до+18-+20 +4-+7 до +22-+29,4
Скорость ветра, м/с 5-8 с юга юго-запада – 6-7 3-8 до 20 4-6 с эапада 14 -18, юго-запада 20-25
Соленость воды, ‰ от 3-5 до 32,5 4-5, 18-22, 20-26, 31-32 от 1 до 34, преобладает 20-30 от 3-5 до 33-34; на поверхности 25-30 32-35
Плотность воды, г/см3 увеличивается от поверхности ко дну разная пере-слоенность по вертикали увеличивается по глубине очень резким скачком увеличивается по глубине
Циркуляция вод определяется водами, втекающими через проливы Беринга и Лонга осенне-зимняя конвекция на глубинах 40-50 м проникает до дна; зимняя верти-кальная циркуляция до глубин 70-80 м, где её огра-ничивает либо дно, либо устойчивая плотность воды выхолаживание и интенсивное льдообразова-ние вызывает активное, но неодинаковое развитие конвекции; на севере моря до 90-100 м, в центральной части – до 40-50 м благоприятное плотностное перемешивание складывается у берегов Север-ной Земли; конвекция про-никает до глубин 50 -75 м перемешивание воды до глубин 15-20; 25-30 м; конвекция прникает до глубин 50-75 м
Приливы Полусуточ-ные, волны высотой 4-7 м. полусуточные фронт - с севера и север-северо-запада на восток-юго-восток четко выражены; подъем водына 0,5 м, в Хатангском заливе до 2 м неоднород-ность вод; приливы отчет-ливы – волна из Баренцева моря; у запад-ного берега Таймыра ско-рость достигает 150 см/с наибольшая скорость при-ливных тече-ний около 154 см/с отмечает-ся в поверх-ностном слое вдоль Мурман-ского берега подъем воды до 3 м. у Шпицбергена 1-2 м.
Колебания уровня моря невелики – до 60 см 60-70 см до 2,5 м; высота волн 3-5 м между сгонами и нагонами 1-2 м до 2,5 м (бухта Тикси); в шторм - волны 6 м высота волн 1,5-2,5 м, реже до 3 - 8 м   сезонные, вы-сота волн 5-6, 7-8 до 10-11 м
Льды толщиной, м 1,5 – 1,8 2 – 3 (самое ледовитое) различной тол-щины и воз-раста, до 2 м мощное льдо-образование; полное замерза-ние осенью-зимой 1,5 м; айсберги в высоту 25 м и в длину до 600 м; никогда полностью не замерзает (1/4 площади моря занимает полынья)

 

В зоне транзитного мелководья (СПб., ВНИГРИ, 2004) целесообразно применение самоподъемных установок с выдвижными опорами. В других частях морей, где глубины нарастают, складывается сложная ледовая обстановка и проявляются другие климатические характеристики, повышающие риск ведения бурения с морских платформ.

С целью изучения глубинного строения шельфа предлагается глубокое бурение с островов арктических морей. Первоочередными объектами для постановки глубокого бурения могут быть острова Врангеля (о.Геральд), Айон, Медвежьи, Бол. Ляховский (о-ва Мал. Ляховский, Котельный, Новая Сибирь), дельта Лены, острова Бол. Бегичев, Большевик (о-ва Октябрьской Революции, Комсомолец), мыс Челюскина, острова Свердрупа (о-ва Арктического института, Известий ЦИК и др.), Гыданский полуостров, острова Вайгач, Колгуев, полуостров Канин (мыс Канин Нос).

Бурение с островов будет способствовать и решению ряда экологических проблем (утилизация технических вод, бурового фильтрата и др.). Бурение с морских платформ - вопросы транспортировки, утилизации и захоронения отходов бурения – большая экологическая проблема! Акватории морей надо беречь! Биоценозы! Экологическое равновесие! Арктические моря наиболее подтвержены техногенному вмешательству.

На бурение глубоких скважин в арктической зоне возложить задачи, присущие задачам опорного и параметрического бурения.

Данные бурения глубоких скважин будут способствовать:

- повышению достоверности интерпретации геофизических исследований;

- получению обоснованной количественной оценки нефтегазового потенциала;

- выявлению районов преобладающей нефте- или газоносности;

- прогнозу и определению нефтегазоносных комплексов, зон нефтегазонакопления и типов ловушек;

- получению информации о нефтегазоносности континентального склона и глубоководной области в пределах экономической зоны России.

Острова арктических морей России – объекты для постановки глубокого бурения с целью изучения геологического строения и нефтегазоносности осадочного чехла шельфовых и глубоководных зон северных морей.

Учитывая средние и максимальные глубины арктических морей, климатические условия (айсберги, дрейфующие льды и ледовые поля, шторма) представляется возможным использование для выполнения научно-исследовательских и буровых работ подводного флота (В.Б.Арчегов, 2013).

Подводные лодки, отработавшие свой штатный срок, но корпуса и двигательные установки которых могут ещё послужить (!) должны быть оборудованы буровыми установками и специальной аппаратурой для проведения гидрологических и геофизических исследований (послойное изучение температур, солености, плотности, газогидратности и других характеристик вод морских бассейнов) и «точечного» бурения с бортов подводных судов для изучения донных осадков и геологического разреза чехла в обусловленных пунктах перспективных земель.

Впервые морские научно-исследовательские работы с борта подводной лодки «Северянка» (переоборудованный «дизель» среднего класса) были осуществлены еще в 1950-годы в СССР. Сегодня, судя по открытой печати, в этом направлении наглядным примером служат США.

Регулярные научные исследования Арктики в интересах ВМС США начались в 1994 г., когда была утверждена 5-летняя программа сотрудничества ВМС и ученых различных научных учреждений SCICEX (Scientific Ice Expedi-tions) по исследованию окружающей среды на период 1995–1999 гг. для которых военно-морские силы выделили атомные многоцелевые подводные (ПЛА) лодки типа «Стерджен» («Sturgeon») (Ю.М.Зайцев, 2014).

Первое пробное плавание ПЛА «Парго» (SSN-650 «Pаrgo») в 1993 г. с гражданскими учеными в Северный Ледовитый океан показало высокую эффективность такого сотрудничества. В дальнейшем плавание подводных лодок «Кавалла», «Поджи», «Арчерфиш» и «Хокбилл» («Kavalla», «Pogy» «Archerfish», «Hawkbill») позволило совместно с гражданскими учеными получить разнообразную информацию по геологии, физике, химии и биологии этого региона, динамике ледового покрова, циркуляции вод и батиметрическим характеристикам океана, которая могла быть использована при изучении влияния этих факторов на использование подводных лодок и их вооружения в арктических широтах.

Высокая мобильность подводных лодок обеспечила получение данных и позволила собрать образцы из недоступных ранее областей с маршрутов общей протяженностью более 100000 миль. На первом этапе исследования проходили в околополюсном районе и в море Бофорта. Продолжение исследований последовало в 2000 (SSN-686 L. Mendel Rivers), 2001 (SSN-756 Scranton), 2003 (SSN-718 Honolulu) и 2005 (SSN-716 Salt Lake City) гг. В июне 2010 г. было подписано соглашение о проведении второго этапа программы SCICEX (Phase II SciencePlan – U.S. Arctic Research Commission) (Ю.М.Зайцев, 2014).

Серьёзный риск при постановке и проведении морских буровых работ представляют газогидраты, которые все еще мало изучены в наших арктических морях.

Газовые гидраты - твердые соединения природного газа и воды, образующиеся в условиях относительно больших давлений и низких температур. Они представляют собой кристаллические, макроскопически-льдоподобные вещества, относящиеся к особому типу соединений, которые описываются общей формулой M·nH2O, где “M” - молекула газа-гидратообразователя, а “n” (от 6 до 17) характеризует состав и зависит от условий гидратообразования. Большинство компонентов природного газа - некоторые исследователи считают, что за исключением водорода, гелия, неона, нормального бутана и более тяжелых углеводородов, способно к образованию газовых гидратов.

Самым распространенным природным газом-гидратообразователем является метан. Единица объема гидрата метана может содержать до 164 объемов газа (при нормальных условиях).

Газовые гидраты в целом должны рассматриваться не сами по себе, а как одна из форм существования обычного природного газа в недрах (наряду со свободным, водорастворенным и сорбированным), определяемая жесткими термодинамическими и геологическими условиями. Особенностью газовых гидратов, в частности, субаквальных является их распространение преимущественно в виде скоплений (приуроченных в основном к глубоководным акваториям и полярным шельфам), поскольку они могут быть стабильными только в условиях предельного газонасыщения (при соответствующих давлении и температуре) сосуществующей с ними поровой воды. Такие условия возможны лишь в определенных геологических обстановках, в которых обеспечивается в том или ином виде относительно постоянная миграция газа в зону гидратообразования. Зона стабильности газовых гидратов – часть литосферы и гидросферы Земли, термобарический и геохимический режим которой соответствует условиям устойчивого существования гидратов газа определенного состава. Под понятием «скопление газовых гидратов» следует понимать некоторый объем породы, поровое пространство которого, в большей или меньшей степени, занято гидратами. Размеры таких скоплений могут быть любыми, поскольку они ограничены только областью распространения предельно газонасыщенной поровой воды; в условиях недонасыщения газовые гидраты существовать не могут. Положение скоплений гидратов контролируется геологическими неоднородностями: температурным полем, определяющим растворимость газа в воде; полем проницаемости, определяющим условия миграции флюидов; соленостью поровых вод, также влияющей на растворимость газа; условиями генерации газа.

Принципиально важная роль в образовании скоплений субмаринных газовых гидратов принадлежит фильтрации флюидов, поставляющих вещество (воду и газ) в зону гидратообразования (т.е. в зону стабильности газовых гидратов), а также диффузионным процессам. Выделение потенциально газогидратоносных районов (и скоплений гидратов) возможно по геофизическим и геохимическим признакам.

Анализ данных по известным на сегодняшний день гидратопроявлениям и их признакам в Мировом океане и озерах позволяет заключить, что субаквальные газовые гидраты могут образовывать скопления двух типов. К первому типу относятся скопления, находящиеся на значительной поддонной глубине (сотни метров) и контролируемые зонами проницаемости в условиях рассредоточенной фильтрации флюидов, что подтверждается результатами глубоководного бурения.

Скопления второго типа располагаются в непосредственной близости от дна, на дне или на очень незначительной поддонной глубине (первые метры) в зонах разгрузки газосодержащих флюидов и контролируются флюидопроводниками (разломами, грязевыми вулканами и диапирами).

Выбросы углеводородных флюидов на поверхность, развитие грязевых вулканов, покмарков (газовых воронок на дне) и т.п. всегда считались прямыми признаками нефтегазоносности осадочно-породных бассейнов. Как правило, они должны быть ассоциированы с нефтегазоносными регионами. Поскольку именно фильтрация газосодержащих флюидов является ключевым процессом при формировании скоплений субаквальных газовых гидратов в низких и средних широтах и во внешельфовых арктических акваториях, потенциально газогидратоносные акватории должны характеризоваться геологической обстановкой, благоприятной для фильтрационных процессов. С другой стороны, здесь должны быть и источники газа, существовать условия для газогенерации. Третье необходимое условие - благоприятные для газогидратообразования температура и давление. По геологическим условиям, потенциально газогидратоносные акватории должны находиться либо в границах бассейнов с мощным осадочным чехлом в целом, либо быть приуроченными к областям с большими скоростями кайнозойского осадконакопления, или располагаться в пределах зон субдукции и аккреционных комплексов. В любом случае они ассоциируются с нефтегазоносными регионами. Суммарная площадь этих акваторий достигает 35,7 млн. км2, что составляет приблизительно 10% площади всех океанов. Из них на долю арктических акваторий приходится 12,3%, на прибрежье Антарктиды - 19,7%, на Атлантический океан - 38,2%, на Тихий океан - 15,4% и на Индийский океан - 14,4% . Имеющийся фактический материал свидетельствует, что наименьшие глубины воды, на которых были обнаружены газовые гидраты вблизи дна, составляют 380 м в Охотском море и 480 м в Каспийском море. Безусловно, в более высоких широтах, где придонная температура океанической воды ниже, гидраты могут находиться на меньших глубинах, хотя пока и не были обнаружены.

В Якутии газогидраты известны в зоне вечной мерзлоты. Они образуются на границе мерзлых и талых пород, где достаточно воды и метана, а давление и температура соответствуют необходимому уровню. Считается, что в газогидратах углеводородного сырья содержится в 10 раз больше, чем в месторождениях нефти и газа. Тем не менее, их извлечение со дна морей и использование для промышленных целей к настоящему времени не имеет удовлетворительного решения.

Трудности извлечения метана из газогидратов связаны с тем, что месторождения залегают на больших глубинах. Газогидраты интересны не только как возможный источник углеводородного сырья. Их изучение имеет геологическое и экологическое значение.

При самопроизвольном разрушении газогидратов на склонах, простирающихся от шельфа до ложа моря или океана, происходит интенсивное взрыхление осадков и их перемещение вниз по склону. Если в этом районе на морском шельфе размещены какие-либо сооружения (например, нефтяные вышки), создаются предпосылки для их повреждения.

Газовые гидраты участвуют в процессе формирования залежей нефти и газа, так как являются хорошим покрытием для их сохранения.

Наиболее многочисленные и активные выходы метана обнаружены на северо-восточном шельфе Сахалина и материковом склоне Охотского моря (рис. 57, 58).

В глубоководной зоне Баренцева моря природные условия также благоприятны для образования и стабильного существования гидрата метана: глубина моря свыше 240 м, температура придонной воды – -1°С, геотермический градиент 20-40 град/км, достаточная концентрация растворённого газа. Происхождение газа, по всей видимости, связано с миграцией из нижних слоёв осадочного чехла. В поверхностных окисленных осадках концентрации метана низки, близки к фоновому содержанию – (20-30)х10-6 мг/кг. Затем количество метана резко увеличивается до (400-500)х10-6 мг/кг в интервале 45-50 м на глубине 280-360 м концентрация метана достигает уже (1400-1700) х10-6 мг/кг. По предварительным оценкам специалистов АМИГЭ, мощность слоя гидратообразования может меняться в рассматриваемых условиях от десятков до 200-300 м. Поля газосодержащих осадков могут способствовать развитию воронок. Воронки глубиной 2-8 м формируются неожиданно и проявляются катастрофически для инженерных объектов.

Плотность их распространения может достигать 35 на 1 км², иногда с некоторой, вероятно, вызванной донными течениями, квазилинейностью. Не исключено развитие генетически родственных воронкам грязевых вулканов.

Высокое газосодержание переводит мелко- и тонкозернистые пески в плывунное состояние. Пузырьки газа, содержащиеся в поверхностных осадках Печорского моря, снижают водо- и газопроницаемость грунта, переводят его в состояние «тяжёлой жидкости».

 

Прочность таких жидкообразных систем стремится к нулю, погружение в них конуса под заданной нагрузкой, несколько замедляясь, может продолжаться до подошвы толщи. Песчаные и супесчаные газонасыщенные толщи Печорского моря (и других аналогичных акваторий), таким образом, не могут рассматриваться в качестве надёжного основания для любых инженерных сооружений.

Серьёзные проблемы для проектирования и строительства буровых платформ и других подводных сооружений на морском дне под толщей воды свыше 240-300 м создаёт возможность присутствия в грунтах природных газовых гидратов. На морских глубинах менее 240 м такие же проблемы возникают на площадях распространения ММП и подземного льда, с которыми также могут ассоциироваться газовые гидраты. В любом случае, учитывая неустойчивость гидратоносных м многолетнемёрзлых грунтов с подземными льдами, следует избегать контактов с ними подводных сооружений.

Весьма актуальным является изучение процессов гидратообразования, прогноз зон газогидратообразования, влияние новейшего тектогенеза на рельефопреобразующую роль газовых гидратов и оценка рисков при разработке месторождений нефти и газа в зонах гидратообразования Баренцева моря.

Инвестирование Государственной Программы комплексных нефтегазопоисковых работ в арктической зоне России должны в значительной степени осуществлять крупнейшие нефтегазодобывающие компании, кровно заинтересованные в устойчивости и пополнении своего капитала, связанного с освоением новых нефтегазоперспективных территорий и акваторий (В.Б.Арчегов, 2013).

 






Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 2020; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.086 сек.