МЕТОДЫ поиске И РАЗВЕДКИ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ
Кандидат геолого-минералогических наук А.Ш. БАБАЕВ (Государственная нефтяная компания Азербайджанской Республики)
Открытие множества залежей газовых гидратов в различных частях Земного шара подстегнуло поисково-разведочные работы, направленные на выявление этого перспективного энергоносителя ближайшего будущего практически во всех водоёмах планеты, глубина которых превышает 500 м. Однако известные на сегодняшний день способы обнаружения газовых гидратов различны как по своей стоимости, так и по эффективности. Все они основаны на использовании свойств гидратов и насыщенных гидратами пород: высокой акустической проводимости, высоком электрическом сопротивлении, пониженной плотности, низкой теплопроводности, низкой проницаемости для газа и воды. Газогидратные залежи выявляются сейсмическим зондированием, гравиметрическим методом, измерением теплового и диффузионного потоков над залежью, изучением динамики электромагнитного поля в исследуемом регионе и др.1 Ниже мы попытаемся оценить эффективность этих и некоторых других методов разведки газогидратных § залежей.
£ Наиболее дешёвыми и эффективны-
1 ми способами выявления газогидрат-
2 ных залежей являются низкочастотная
0
2 сейсмика - на частотах 30-120 Гц (раз-| решающая способность 12-24 м) и высокочастотная - на частотах от 250-650 Гц
1 до 1200 Гц (разрешающая способность
о
X -
0
т 1 Макогон Ю.Ф. Природные газовые гидраты:
1 распространение, модели образования, ресур-® сы //Журнал Российского химического общест-? ва им. Д.И. Менделеева. 2003. № 3.
до 1-2 м). По данным сейсморазведки 20, при наличии свободного газа под гидратонасыщенными пластами определяется положение нижней границы гид-ратонасыщенных пород - граница ВБЯ. К сожалению, низкочастотная сейсмика не даёт ответа на многие важные вопросы, в частности, о гидратонасыщенности пород. Поэтому, наряду с 20 применяют сейсмический метод высокого разрешения 30, что позволяет определять и верхнюю, и нижнюю границы гидратона-сыщенных пород, а также приблизительную концентрацию гидрата в породах, на основании чего можно оценивать ресурсы газа и выбирать место для бурения геологоразведочных скважин для первичной оценки залежи.
Детальная разведка газогидратных залежей осуществляется посредством геофизических исследований в пробуренных скважинах, а также путём отбора кернов с последующим их комплексным анализом2. Вместе с тем, учитывая приуроченность огромного количества газо-гидратных залежей к очагам глубинной разгрузки тёплых газов, особое значение приобретает использование в качестве предварительных инструментов разведки сонарной и телевизионной съёмки. Немаловажное значение также приобретает и газовая съёмка, позволяющая ещё до бурения путём термодинамической обработки её результатов определить возможность образования из компонентов исходной газовой смеси стабильных гидратов при условиях, существующих на данном участке дна моря.
2 Там же.
28
© А. Ш. Бабаев
В качестве примера успешного использования такого комплекса различных методов разведки можно привести работу, проведённую российскими учёными из института ВНИИОкеангеология в 2004 г. при обследовании северо-западного склона впадины Дерюгина (глубина воды от 600 до 1100 м) Охотского моря. В ходе работ были обнаружены, нанесены на карту и частично опробованы новые поля разгрузки флюидов на дне моря. На полигоне, в пределах площади примерно 200 км2 при помощи сонара было найдено более 40 донных структур, к которым приурочены очаги разгрузки газа, а эхолотирование, проведённое в том же районе, выявило в водной толще свыше 70 акустических аномалий типа "факел" (вертикальные зоны рассеивания сейс-моакустического сигнала). Сам же район исследований характеризовался многочисленными субмеридиональными зонами и секущими их разломами. По мнению исследователей, проводивших эту работу, в узлах пересечений таких зон с разломами образуются области нарушений шириной до нескольких сотен метров, которые и служат путями миграции газа снизу, возможно из разрушающихся газовых залежей. По данным сонарной съёмки, структуры с очагами разгрузки газа на дне имеют, как правило, округлую форму и размеры от первых метров до 600 м в поперечнике. При этом на записях про-филографа отслеживалась чёткая связь этих структур с подводящими газовыми каналами в поддонных отложениях. К ним же приурочены и отмеченные эхолотом акустические аномалии в водной толще. Некоторые из найденных структур были обследованы при помощи бурения с пробоотбором. Газовые гидраты обнаружены только в пределах структур с очагами разгрузки газа, хотя вскрытые осадки повсеместно обладали высокой газонасыщенностью.
В целом в результате проведённых в 2003-2007 гг. российскими специалистами работ по поиску и картированию скоплений газовых гидратов в Охотском море найдено множество структур, пер-
спективных на добычу газа. Среди этих структур такие, как Хаос, Китами, ПОИ, Иероглиф, Данжен и др. Гидратосодер-жание на большинстве из них было проверено бурением с отбором проб3.
Аналогичные работы проводились специалистами разных стран также в Чёрном, Каспийском и Норвежском морях, Марокканской впадине и Мексиканском заливе. По их результатам составлены карты распространения газогидратных залежей, оценены запасы газа, сосредоточенные в этих залежах, и перспективы их разработки.
В ходе исследований было выявлено, что большинство найденных залежей газовых гидратов привязано к очагам разгрузки глубинных флюидов (грязевым вулканам, местам пересечения разломов и др.). Поскольку большинство таких объектов находится на дне водоёма, для их обнаружения особую важность приобретают эхолотирование, сонарная и видеосъёмка. В таких условиях последовательность применения методов разведки на не исследованной субмариной площади, на наш взгляд, должна выглядеть следующим образом:
- при помощи эхолота и сонара выделяются перспективные на гидратоносность подводные объекты. Одновременно с этим для выяснения термодинамических условий на исследуемом участке дна моря измеряется его глубина и температура придонной воды;
- выделенные в процессе эхолотиро-вания и гидролокации объекты обследуются при помощи сейсмоакустики на наличие подводящих ко дну моря газовых каналов. Одновременно устанавливается нижняя граница гидратообразо- £ вания (ББЯ); К
- при наличии струйного выделения I газа со дна моря определяется состав и §
3 Отчёт о научно-исследовательской работе по | теме 3 "Состав и строение земной коры Миро- £ вого океана; прогноз и оценка минеральных ре- £ сурсов" подпрограммы "Исследования приро- | ды Мирового океана"ФЦП "Мировой океан"на ¡5 II этапе её реализации (2003-2007гг.). По госу- т дарственному контракту с Федеральным Агент- | ством по науке и инновациям № 43.634.11.0003 ® от 23 января 2003 г. СПб., 2004. ?
Рис. 1.
Схема маршрута 66-й экспедиции НИС "Профессор Водяницкий".
объём выделяющихся газов. Ввиду того, что термодинамические условия гидра-тообразования сильно зависят от химического состава участвующих в этом процессе газов, становится понятной исключительная важность этого этапа исследований;
- на выделенных объектах проводится бурение с пробоотбором для подтверждения наличия газовых гидратов в породах найденного объекта и определения соотношения в нём гидрат-порода.
С позиции предложенной последовательности применения методов разведки потенциально гидратоносных площадей рассмотрим данные, полученные украинскими учёными в 66-м и 71-м рейсах научно-исследовательского судна "Профессор Водяницкий" в западной части Чёрного моря, состоявшихся 31.08-14.09.2010 г. и 9-21.09.2011 г. соответственно. В ходе этих рейсов выполнялись работы
по комплексному геолого-геофизическому изучению эволюции, глубинного строения и состава земной коры, определению энергетического и ресурсного потенциала Азовско-Черно-морского региона, разработке новых методов и технологий их исследования. На рис. 1 и 2 представлены схемы маршрутов экспедиций названных рейсов НИС "Профессор Водяницкий"4.
Для выявления амплитудных и скоростных аномалий в породах исследуемых районов, обусловленных включениями гидрато-
4 Коболев В.П., Буртный П.А., Довбыш С.П. и др. Опытно-методические комплексные геолого-геофизические исследования в 66-м рейсе НИС "Профессор Водяницкий"// Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2011. № 1; Коболев В.П., Буртный П.А., Верхоплав-ская А.О. и др. 71-й рейс НИС "Профессор Водяницкий" - комплексные экспедиционные исследования в западной части Чёрного моря // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2011. № 4.
Рис. 2.
Схема маршрута 71-й экспедиции НИС "Профессор Водяницкий".
Рис. 3.
Обзорная батиметрическая модель полигона 2 с расположением газовых сипов и газогидратной зоны палеодельты Днепра.
носных пород и прочими особенностями геологического разреза, использовалось сейсмическое профилирование. Кроме того, при помощи гравиметрических и магнито- ' метрических наблюдений картировалась разломно-блоковая структура дна, а для расчёта тепловых потоков со дна моря и построения термобарических моделей формирования зон гидратообразо-вания проводились геотермические исследования верхней части донных осадков.
Обработка полученных материалов методом ОГТ (общей глубинной точки) дала возможность украинским специалистам получить высокоразрешающие временные разрезы до глубины 1500 м и выде-
лить на некоторых галсах границы с BSR. Однако для уточнения этих границ им пришлось сопоставить полученные расчётные данные по температуре и давлению с равновесными значениями этих же параметров, необходимых для гидра-тообразования в системе газ - морская вода на тех же глубинах. Кроме того, для выявления метановых сипов5 и газогидратной зоны в районе палеодельты Днепра на основании батиметрии и сонарной съёмки была построена обзорная батиметрическая модель (рис. 36).
Исходя из полученных результатов, а также из того, что большинство газовых сипов на Чёрном море находится на глубинах, не превышающих 725 м, авторы делают вывод о том, что образующиеся глубже гидраты метана начинают и
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.