газа из криолитозоны Арктики Воронки Ямала и ТаймЫра.
Часть 2.
THREAT OF CATASTROPHIC GAS BLOWOUTS FROM THE ARCTIC PERMAFROST ZONE. YAMAL AND TAIMYR СRATERS. PART 2.
V. BOGOYAVLENSKIY, Оil and Gas Research Institute of Russin Academy of Sciences
The author continues (see Oil&Drilling No 9 - 2014) his research of the nature of huge craters at the Russian Arctic, i.e. Yamal and Taimyr.
Keywords: Arctic, Yamal, Taimyr, craters, cones, pockmarks, mud volcanoes, gas-hydrates, gas blowouts, catastrophes, Bovenenkovo field, permafrost zone, boolgunyakh, pingo and thermokarst.
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
Автор продолжает (см. «БиН» № 9 - 2014 г.) исследование природы возникновения гигантских кратеров типа воронок взрыва в арктических регионах России -Ямал и Таймыр.
В сентябрьском номере журнала «Бурение и нефть» опубликована наша статья, посвященная объяснению наиболее вероятной природы образования в арктической зоне России нескольких крупных кратеров - воронок [1]. Две воронки (В1 и В2) расположены в Ямало-Ненецком автономном округе (ЯНАО) южнее уникального по запасам Бованенковского нефтегазо-конденсатного месторождения (НГКМ), в связи с чем об их происхождении было выдвинуто множество гипотез, включая фантастические, и высказаны серьезные опасения. Третья воронка (В3) обнаружена в 90 км к западу от поселка Антипаюта, а четвертая (В4) - к западу от поселка Носок в устье реки Енисей [1, 2]. Появившиеся за рубежом публикации являются в большей
Рис.1. Космоснимок местности до образования воронки В1 (Bing Microsoft). Красным цветом показан контур бугра пучения (булгуннях) - местоположение воронки
степени пересказом сообщений российских информационных агентств о происходящих явлениях без приведения аналогичных примеров из арктических регионов других стран, из чего можно сделать предварительный вывод об их отсутствии и, следовательно, уникальности.
Правительством ЯНАО и «Российским центром освоения Арктики» (РЦОА) нам был предоставлен ряд фотоснимков первой воронки (В1), по которым мы предположили, что основной причиной ее образования является выброс газа из полости, сформировавшейся за счет термокарстовых процессов, в частности на месте вытаявшего льда ядра гидролакколита, называемого на якутском языке бул-гуннях, а на эскимосском - пинго (Pingo) [1, 2]. На космическом снимке Landsat предоставленные нам координаты воронки В1 (снятой из вертолета) оказались на краю небольшого озера (рис. 1 - К0). В результате дешифрирования космоснимка и имеющихся видеозаписей с вертолета, проведенного по нашей просьбе в компании ScanEx, было выделено небольшое поднятие около озера, идентифицированное А.А. Бобковым как бугор пучения (булгуннях) - место образования воронки. Координаты центра свода этого поднятия К1 (69.9710 СШ, 68.370 ВД) были незамедлительно переданы для проверки в РЦОА и Правительство ЯНАО.
25 августа по инициативе губернатора ЯНАО Д.Н. Кобылкина состоялась вторая экспедиция на воронку В1 на вертолете МИ-8 (рис. 2). В экспедицию отправились заместитель губернатора ЯНАО А.В. Мо-жаров, начальник УВС В.Л. Титовский,
директор РЦОА В.А. Пушкарев, которым автор выражает признательность за предоставленную возможность участия в полевых исследованиях. В экспедиции приняли участие М.О. Лейбман из ИКЗ СО РАН (побывала на воронке повторно), А.П. Сергеев из ИПЭ УРО РАН, а также представители Первого канала ТВ.
По пути к интересующему нас объекту через иллюминаторы вертолета удалось хорошо рассмотреть недавно построенную железную дорогу от Лабытнан-ги-Обская до Бованенково. Стала понятной действительная грандиозность этого архисложного и дорогого сооружения: подобно синусоиде дорога петляет между многочисленными живописными озерами. Завораживает и красота этих озер: они прекрасны на фоне желто-зелено-красных красок ранней осени и прозрачно-голубого неба...
Хочется отметить, что в эмоциональном плане вид воронки с вертолета (рис. 2) и с ее краевых частей (рис. 3), а также непрерывное падение воды и обрушающейся на ее дно породы со значительным шумом и гулом, напоминающим удаленные взрывы, произвели неизгладимо сильное впечатление и на автора данной работы, и на всех других участников экспедиции.
Нами была собрана принципиально новая информация, представляющая большое значение для понимания феномена образования гигантской воронки. Проведенные замеры показали следующие параметры: по внешнему краю диаметр воронки около 37 м, по внут-
Рис. 3. Вид воронки с края бруствера (фото автора)
Рис. 2. Гигантская воронка на полустрове Ямал. Вид с вертолета (фото автора)
реннему - не больше 25 м, а глубина от края бруствера до уровня воды 35 м и около 40 - 42 м до дна (последнее с учетом падения породы на дно). Такое отличие этих параметров от первоначальных (внешний и внутренний диаметры 60 и 40 м, глубина свыше 50 м) обусловлено погрешностями первичных замеров. Отметим, что уровень воды на дне воронки явно поднялся на несколько метров, затопив наблюдаемые ранее гроты в стенках воронки. Происходят активное таяние замороженных стенок кратера (на рис. 2 и 3 видны потоки воды) и постоянное обрушение его краевых частей, включая бруствер (глина и суглинок).
Объем внутреннего пространства воронки до поверхности земли составляет 18 - 19 тыс. м3, что явно многократно превышает объем выброшенной породы, точно учесть который невозможно из-за потери значительной части при таянии ледогрунта. Судя по всему, до взрыва выброшенная порода (бруствер воронки) являлась покрышкой пустотного пространства, при этом ее толщина, видимо, достигала 7 - 9 м. Конические стенки верхней части воронки несут следы разрыва породы под углами к горизонтали 40 - 600, в то время как почти вертикальные стенки воронки имеют вид гладкого мерзлого грунта, а местами практически чистого льда. Предположительно вершина пинго-булгуннях возвышалась над рельефом местности (хасырей) на
5
Рис. 4. Глубоководное озеро с признаками дегазации. Вид из вертолета (фото автора)
Рис. 5. Останец булгуннях-пинго (Pingo remnant) на Ямале. Вид из вертолета (фото автора)
5 - 9 м. С учетом имеющихся космоснимков время образования воронки, видимо, после июля 2013 г.
Координаты центра гидролакколита-булгуннях-пинго (рис. 1 - К1) точно совпали с центром воронки, что подтвердило правильность объяснений природы объекта взрыва [1, 2]. Очевидно, благодаря притоку воды, в скором будущем воронка будет полностью затоплена, что приведет к появлению нового озера в дополнение ко многим тысячам уже существующих на Ямале. В ходе осмотра территории вокруг воронки обнаружены два поднятия типа булгуннях, которые выделяются и на космоснимках (на рис. 1 показаны желтым цветом). Возможно, их ожидает та же судьба, что и взорвавшегося соседа. В связи с этим представляет несомненный интерес комплексное исследование данных объектов, включая электроразведку, способную определить состояние их внутреннего содержимого (лед-вода-газ). Проведение бурения важно, но очень опасно.
Содержание метана, углекислого газа, сероводорода и кислорода, замеренное снаружи и на разных уровнях внутри воронки с помощью сертифицированного портативного четырехканального газоанализатора «Джин-газ» ГСБ-3М-07 любезно предоставленного нам компанией ЗАО «Фирма ВЕМ», не превышает фоновое. Отметим, что замеры во время первой экспедиции показали повышенное содержание метана. Весьма вероятно, что почти за 40 дней со времени первой экспедиции падающая на дно воронки глинистая порода запечатала каналы подтока газа со дна, как это происходит с грязевыми вулканами, а рост давления газа через газоподводящие каналы приведет к очередному пневматическому взрыву - выхлопу газа. Мы допускаем возможность самовоспламенения газа при образовании взрывоопасной смеси с воздухом (концентрация метана 5 - 16%) [1, 2].
О возможности образования в своде булгуннях воздушных полостей с повышенным или пониженным (до 0,44 - 0,5 атм.) давлением отмечалось в ряде работ ([3] с. 292 - 293). При бурении в апикальной (сводовой) части булгуннях «сжатый воздух нередко с шумом вырывается из скважин, а после достижения водяных линз или водоносных горизонтов скважины фонтанируют»; разрывы кровли иногда сопровождаются «взрывами, разбрасывающими обломки кровли» ([3] с. 288, 292). К сожалению, в цитируемой работе конкретные даты и местоположения (координаты) описанных событий отсутствуют. Ясно лишь, что они наблюдались неоднократно и в различных регионах.
По данным И.Л. Кузина, в ряде озер севера Западной Сибири наблюдались газопроявления, а на дне были выявлены «... воронки взрыва (газового прорыва). Они представляют собой конусовидные углубления в дне, окруженные аккумулятивными валиками... за счет выброшенного при взрыве грунта. Размеры воронок по внешнему краю валиков достигают 5 -10 м и более. Отобранный из воронок взрыва газ имеет преимущест-
Рис. 6. Карта распространения булгуннях-пинго в районах вечной мерзлоты (красный цвет - многолетние, оранжевый - сезонные)
Рис. 7. Вид водоема на дне воронки с края бруствера с многократным приближением
(фото автора)
венно азотно-метановый состав с очень низким содержанием тяжелых углеводородов» до 0,06% [4]. На Тазовском полуострове на Уренгойской площади воронки взрыва были выявлены на дне озер Регин-То и Второе Длинное (в других работах названий этих озер Регинто и 2-е Длинное). Анализ изотопного состава гелия (до 0,005% от объема газа) и углерода метана, проведенный во ВНИГРИ, свидетельствует о его поступлении из глубоких (1 - 3 км) горизонтов.
Во многих известных работах о строении дна в арктических и других морях упоминаются воронки, обычно называемые покмарками (Роскта^), к которым часто подходят газоподводящие каналы с больших глубин [1, 2, 5, 6]. Талики под глубокими непромерзающими озерами и реками выполняют функцию окон дегазации залежей газа и газогидрата из прилегающих частей многолетне-мерзлых пород (ММП), являющихся хорошей покрышкой. Во время полета над Ямалом
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.