научная статья по теме УГРОЗА КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ВЫБРОСОВ ГАЗА ИЗ КРИОЛИТОЗОНЫ АРКТИКИ. ВОРОНКИ ЯМАЛА И ТАЙМЫРА Геофизика

Текст научной статьи на тему «УГРОЗА КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ВЫБРОСОВ ГАЗА ИЗ КРИОЛИТОЗОНЫ АРКТИКИ. ВОРОНКИ ЯМАЛА И ТАЙМЫРА»

Угроза катастрофических выбросов газа

из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала и Таймыра

RISK OF CATASTROPHIC GAS BLOWOUTS FROM THE ARCTIC CRYOLITHIC ZONE. YAMAL AND TAIMYR CRATERS

V. BOGOYAVLENSKIY, Оil and Gas Research Institute of Russin Academy of Sciences

The paper deals with the origin of giant craters of blasting cone type (cones) in the Arctic regions of Russia: Yamal and Taimyr

Keywords: Arctic, Yamal, Taimyr, cones, craters, pockmarks, mud volcanoes, gas-hydrates, gas blowouts, catastrophes, Bovanenkovskoye oil and gas field, permafrost zone, pingos, thermokarst, thermobaric modeling

В июле 2014 г. большое внимание научной общественности вызвала информация об обнаружении в Ямало-Ненецком автономном округе (ЯНАО), в юго-западной части полуострова Ямал, в 30 км южнее уникального по запасам Бованен-ковского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ) и менее чем в 5 км от магистрального газопровода Бованенково-Ухта гигантского глубокого кратера (типа воронки взрыва), заполненного водой лишь в нижней части (рис. 1 - В1, рис. 2). За одну-две недели видеоролик, снятый с борта вертолета «Ми-8» и выложенный в Интернет, просмотрели свыше восьми миллионов раз, его показали по Центральному телевидению, а ряд региональных и центральных телерадиопрограмм также уделили воронке большое внимание в своих информационных сообщениях. О природе образования воронки было выдвинуто несколько гипотез, включая падение метеорита и обрушение подземного хранилища газа. Через несколько дней появилась информация об обнаружении еще двух воронок несколько меньшего размера в ЯНАО (рис. 1 - В2 и В3). Однако еще в мае 2014 г ГТРК «Красноярск» показала воронку диаметром около 4 м и глубиной свыше 60 м, найденную зимой охотником С. Яптуне недалеко от поселка Носок в устье реки Енисей и получившую название «Воронка Таймыра» (рис. 1 - В4). Очевидно, что появление воронок в Арктике носит систематический характер и представляет несомненную угрозу жизнедеятельности человека.

ЧТО ПОКАЗАЛА «РАЗВЕДКА АРХИВОВ»

Для повышения уровня изученности природных явлений и картирования зон распространения потенциально опасных природных объектов на шельфе России и в Мировом океане, представляющих проблемы для освоения ресурсов нефти и газа, в ИПНГ РАН в содружестве с рядом произ-

водственных предприятий проводятся комплексные научно-аналитические исследования геолого-геофизических материалов, накопленных в результате более чем 30-летнего периода морских геологоразведочных работ («разведка архивов») [1 - 7]. В результате данных исследований создается отечественная геоинформационная система о распространении различных природных феноменов (грязевые вулканы, стратовулканы, сипы нефти и газа, газогидраты и др.), которым уделяется большое внимание при решении научных и производственных задач за рубежом [8]. Большинство рассматриваемых природных явлений имеет прямую или косвенную связь. В связи с этим необходимо их комплексное изучение с выявлением причинно-следственных связей. В частности, извержения грязевых вулканов связаны с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) и повышенным содержанием газов, которые обычно выходят на поверхность вместе с грязевыми потоками, нередко самовоспламеняясь и взрываясь. Воспламенения и взрывы наблюдались на вулканах в Азербайджане (Пил в 1895 г, Парасу в 1923 и 1977 гг, Харе-Зиря в 1940 г., Локбатан в 2012 г. и др.); Тамани (Карабетова гора в 1853, 1927 и 1947 гг, Шуго в 1903 г.); в Азовском море (Полубиц-кий в 1799 и 1924 гг.) и многих других регионах (Е.Ф. Шнюков, Ад.А. Алиев и др.). При этом высота факелов нередко достигала 100 - 500 м. Во время сильного землетрясения в Крыму 11 - 12 сентября 1927 г. (9 баллов) с эпицентром к югу от Ялты в море наблюдались «кипение воды» (видимо, выход газа) и ряд вспышек и взрывов газа. По словам очевидцев, высота пламени была около 500 м, а ширина - до 1,8 - 2,7 км [9]. Извержения вулканов всех типов провоцируются землетрясениями, но и сами порождают землетрясения.

Крупные провалы земной поверхности известны в ряде районов России и мира, при этом многие из них имеют природный и

В.И.БОГОЯВЛЕНСКИЙ,

член-корреспондент РАН, д.т.н., профессор, заместитель директора по науке, заведующий лабораторией «Шельф»

Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН)

vib@pgc.su

Исследование природы возникновения гигантских кратеров типа воронок взрыва в арктических регионах России - Ямал и Таймыр.

1 исследования

Рис. 1. Расположение воронок Ямала и Таймыра на космоснимке [Bing, Microsoft] (положение воронок В3 и В4 показано примерно)

природно-техногенный генезис (например, карстовые воронки), а некоторые являются техногенными, обусловленными прямым вмешательством человека в природную среду. В 1986 - 2013 гг. в городе Березники Пермского края образовалось несколько провалов на местах шахтной разработки месторождения калийных солей, сопровождавшихся значительными землетрясениями. Размер первого и самого крупного из них, превратившегося в озеро, превысил 400х300 м. Размер провала в районе железнодорожной станции Березники достиг в плане 123х70 м, а его глубина - 98 м. Причина перечисленных выше техногенных провалов понятна и очевидна. Но что же явилось причиной формирования воронок на Ямале - еще предстоит исследовать. Будут ли здесь образовываться новые воронки и какую угрозу они несут?

ТОЛЬКО ФАКТЫ

Практически сразу после появления первой информации о воронке к ее изучению подключился недавно открытый в Салехарде «Российский центр освоения Арктики» (РЦОА) - некоммерческое партнерство, созданное в 2014 г. по распоряжению Президента РФ рядом научных учреждений, включая Институт криолитосферы Земли Сибирского отделения РАН (ИКЗ СО РАН) и Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН). Первые исследования на месте воронки были проведены специалистами РЦОА и М.О. Лейбман из ИКЗ СО РАН. Выяснилось, что воронка имеет форму близкую к окружности с внешним и внутренним диаметрами около 60 и 40 м, глубину - свыше 50 м. Вокруг воронки наблюдается бруствер из породы, выброшенной на расстояние до 120 м от ее края (рис. 2). Радиационная обстановка вблизи воронки в норме, а содержание метана немного превышает фоновое.

В результате рассмотрения ряда фотоматериалов, предоставленных нам Правительством ЯНАО и РЦОА, можно сделать следующие выводы. Вид бруствера рассматриваемой воронки (рис. 2) характерен для подземного взрыва, о чем свидетельствует наличие пустотного пространства, не заполненного водой. В геологическом толковом словаре имеется термин «воронка взрыва» -«особый тип вулкана, в котором жерло создано сильным взрывом газов, пробивших канал до земной поверхности. Выброшенные продукты образуют кольцевой вал вокруг воронкообразного устья жерла, заполненного грубыми обломками породы ...». Однако отсутствие обуглившейся породы и следов ее значительного размыва за счет возможного вытекания воды говорит в пользу мощного вы-

Рис. 2. Гигантская воронка на полуострове Ямал. Вид с вертолета [Правительство ЯНАО]

броса (пневматического выхлопа) газа из неглубокой подземной залежи, хотя возможно, что было и воспламенение (взрыв) газа, не оставившее следов на мерзлой породе с большим содержанием льда, т.е. сработал газовзрывной механизм (взрывоопасной является 5 - 16% концентрация метана в воздухе). Наиболее вероятно, что залежь газа образовалась не в традиционном песчаном коллекторе, а в полости на месте постепенного вытаива-ния погребенного льда (пластового, жильного, ядра булгунняхи-гидролакколита-ртдо и др.) с замещением ледового/водного пространства газом (термокарст). Многие озера Ямала сформировались в прогибах земной поверхности, образовавшихся именно за счет вытаивания подземных льдов (термокарсты), приводящему к проседанию земли [10 - 12], а возможно, даже и ее обрушению с образованием кратера без бруствера. Термокарстовая воронка без бруствера была обнаружена ранее около озера Чатыр-Кель на Тянь-Шане (Гляциологический словарь, 1984).

Этим летом наблюдается активное таяние замороженных стенок воронок (на рис. 2 видны потоки воды), при этом происходят их постепенный размыв и обрушение. За счет притока воды размер озер на дне воронок будет увеличиваться и в недалеком будущем найденные воронки будут целиком заполнены водой, что приведет к появлению новых озер в дополнение ко многим тысячам уже существующих на Ямале.

Газ, заполняющий коллекторы в верхней части разреза (ВЧР - первые сотни метров) или термокарстовую полость, может быть сингенетичным биохимическим (мик-робиальным) и катагенетическим, мигрировавшим из более глубоких отложений, например, из меловых и юрских. Последнее возможно в районах глубинных разломов, сквозных таликов и вблизи скважин, в которых нередко существуют заколонные перетоки с формированием техногенных залежей [13]. Также может быть, что залежь газа образовалась в результате диссоциации (распада) залежей газогидрата в криолитозоне (в том числе «законсервировавшихся» [14]) из-за изменения термобарических условий.

ОГРЕХИ ГАЗОВИКОВ И НЕФТЯНИКОВ? ВИДИМО НЕТ!

Анализ имеющейся у нас достаточно полной базы координат нефтегазопоисковых скважин показал, что в районе первых двух выявленных воронок (рис. 1 - В1 и В2) бурение глубоких скважин не проводилось. Однако возможно, что были неглубокие (10 - 100 м), инженерно-геологические и структурные скважины, координаты ко-

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

H, km 4,0

торых у нас отсутствуют Количество этих скважин в районе Бованенковского НГКМ, видимо, превышает 3 тысячи, при этом не менее чем в 260 скважинах были вскрыты пластовые льды средней мощностью 8 м при максимальной - 28,5 м [15]. Латеральные размеры погребенных массивов (залежей) льда меняются от десятков и сотен метров до первых километров, площадь нередко превышает 10 км2, а объем может быть больше 4 млн м3 [15]. В 1995 - 1996 гг. здесь были успешно проведены испытания, направленные на создание подземных хранилищ углеводородов в толще многолетне-мерзлых пород (ММП). При этом формировались подземные камеры путем закачивания пара через специальную технологическую скважину дл

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.

Показать целиком