научная статья по теме Оценка факторов, влияющих на образование залежей газовых гидратов вокруг грязевых вулканов Биология

Текст научной статьи на тему «Оценка факторов, влияющих на образование залежей газовых гидратов вокруг грязевых вулканов»

УДК 551.214(479.24)

ОЦЕНКА ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ОБРАЗОВАНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ ВОКРУГ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ

Бабаев А.Ш.

Точность оценки запасов газа, заключенного в месторождениях газовых гидратов во многом зависит от учета условий, в которых они формировались. Одним из наиболее распространенных типов скоплений газовых гидратов являются их залежи, образованные теплыми флюидами, истекающими из грифонов грязевых вулканов, действующих на их вулканических полях в промежутках между извержениями. Автором предпринята попытка оценки факторов, влияющих на образование таких залежей.

Проанализировано воздействие на образование газогидрат-ного скопления таких факторов, как: средняя частота извержений грязевых вулканов, гранулометрический состав брекчии, наличие и скорость подводных течений в месте расположения вулкана, средний дебит грифонов на вулканическом поле, мощность ЗГО над вулканическим полем грязевого вулкана и т.д.

Выявлено, что одним из самых важных параметров, которые надо учитывать при анализе условий формирования залежи из грифонного газа является наличие и скорость подводных течений. На основе расчетов доказано, что при скоростях подводных течений, проходящих через зону гидратообразования, превышающих 10м/с газовые гидраты с утяжеляющими их глинистыми частичками будут рассеиваться на такой большой площади, что мощности прослоек, которые они образуют, окажется недостаточно для формирования залежи.

Также подчеркнута необходимость учета скорости осад-конакопления в районе грязевого вулкана. Подсчитано, что при превышении скорости осадконакопления свыше 20-40 м/млн. лет и среднем периоде покоя вулкана 50 лет мощность перекрывающих гидратно-глинистый слой осадков будет настолько велика, что разработка данного месторождения станет нерентабельной.

Ключевые слова: газовые гидраты; подсчет запасов; грифоны; гидратно-глинистая смесь; грязевые вулканы; метан.

APPRAISAL OF THE FACTORS INFLUENCING FORMATION OF RESERVOIRS OF GASEOUS HYDRATES ROUND MUD VOLCANOES

Babayev A.Sh.

Accuracy of a reserves definition of the gas concluded in fields of gaseous hydrates in many respects depends on the account of conditions in which one they were reshaped. One of the most abundant types of aggregations of gaseous hydrates are their reservoirs formed by warm fluids, expiring of griffins of the mud volcanoes operating on their volcanic fields in gaps between eruptions. The author undertakes attempt of an appraisal of the factors influencing formation of such reservoirs.

Affecting on formation gaseous hydrates aggregations of such factors, as is analysed: mean frequency of eruptions of mud volcanoes, granulometric composition of breccia, presence and velocity of undercurrents in the volcano location, a mean rate of yield of griffins on a volcanic field, thickness a zone offormation of hydrates over a volcanic field of a mud volcano etc.

It is revealed that one of the most relevant arguments whom it is necessary to allow at the analysis of conditions of an accumulation from griffins gas is presence and velocity of undercurrents. On the basis of calculations it is demonstrated that at velocities of the undercurrents driving through a zone of formation of hydrates, exceeding 10-6 m/s gaseous hydrates with argillaceous parts weighting them will be dispersed on such big floor space that thickness of layers which one they form, it will appear insufficiently for an accumulation.

Also necessity of the account of a rate of sedimentation around a mud volcano is emphasised. It is counted up that at excess of a rate of sedimentation over 20-40 m./million years and a mean dormant period of a volcano of 50 years thickness of sediments bridging an is clay-hydrated stratum will be so great that development of the produced field becomes unprofitable.

Keywords: gas hydrates; calculation of reserves; griffins; clay-hydrated mixture; mud volcanoes; methane.

Оценка запасов газовых гидратов в их залежах является сложной и многогранной задачей [11-15]. В отличие от газа, количество которого в ловушках зависит не только от объема последних, но и от исходного давления флюидов газовые гидраты, являющиеся твердыми веществами забив поры в породах, расположенных в зоне гидратообразования (ЗГО) постепенно превращают их в флюидоупоры. В этих условиях поступающие снизу под высоким давлением флюиды, растекаясь вдоль нижней границы ЗГО, формируют значительные по протяженности и мощности скопления газовых гидратов. При этом мощность газогидрат-ных залежей определяется местным геотермическим градиентом, протяженность - пористостью и проницаемостью вмещающих пород, а запас гидратов в месторождении - объемом взаимосвязанных пор.

Иная картина складывается при образовании гидратов в толще воды из теплых источников газа. Так как гидрат метана составляющего ос-

новную часть природного газа, имеет плотность 900 кг/м3, что меньше средней плотности морской воды (1025 кг/м3) то для его выпадения в осадок требуется некоторое количество тяжелых примесей. В качестве таковых обычно выступают частички взвеси, приносимые в область накопления газогидратной залежи течением, или же образующиеся на месте в результате каких-либо природных процессов (чаще вулканических). Ярким примером этому могут служить газогидратные залежи, появившиеся в результате деятельности грифонов на вулканических полях грязевых вулканов. Здесь «якорями», способствующими затоплению кристаллов газовых гидратов служат частички глины, медленно оседающие на дно водоема после каждого извержения грязевого вулкана. Эти же частички являются и центрами кристаллизации, на которых образуется основная масса гидратов.

Для оценки запасов данного типа месторождений газовых гидратов необходимо на наш взгляд возможно более точное определение следующих параметров грязевых вулканов, на вулканических полях которых они образуются:

■ средняя частота извержений;

■ высота подъема брекчии над кратером вулкана во время извержений;

■ гранулометрический состав брекчии;

■ скорость оседания частиц, входящих в состав брекчии;

■ средние объемы выбросов грязевых вулканов всех фаз во время их извержений;

■ наличие и скорость подводных течений в месте расположения вулкана;

■ средний дебит грифонов на вулканическом поле;

■ мощность ЗГО над вулканическим полем грязевого вулкана;

■ местный геотермичекий градиент.

От частоты извержений грязевых вулканов зависит общее количество выносимой ими брекчии, что влияет на соотношение порода -гидрат в газогидратной залежи. Кроме того, в процессе накопления гидрата в залежи участвуют частички глинистой взвеси, которые вместе с кристаллами гидратов выпадают в осадок. Долгий период покоя вулкана может привести к очистке воды от механических примесей, что приведет к прекращению пополнения залежи гидратами ввиду их беспрепятственного всплытия и разрушения при выходе за пределы ЗГО. Для непрерывного пополнения залежи гидратами период покоя вулкана должен быть равен времени оседания на дно водоема частичек глины, входящих в состав извергнутой им брекчии. Вместе с тем, по истечении некоторого времени мениск глинистой взвеси может опуститься ниже верхней границы ЗГО. Поэтому, применительно к гидратообразованию вокруг грязевых вулканов необходимо на наш взгляд ввести понятие эффективной зоны гидратообразования. Мощность этой зоны нс-посредственно после извержения вулкана будет равна мощности ЗГО, а после того, как мениск глинистой взвеси опустится ниже верхней границы ЗГО - высоте мениска над вулканическим полем. В этих условиях общий коэффициент гидратообразования Q можно рассчитать по формуле:

100 (1), где:

Ц - коэффициент гидратообразования на каждые 100 м высоты подъема пузырьков газа в пределах ЗГО.

Высота подъема брекчии над кратером вулкана во время извержения, зависящая от давления и количества парогазовой смеси скопившейся в газовом очаге грязевого вулкана определяет время оседания на дно водоема брекчии, т.е. на продолжительность гидратообразования. Так

как при подводном пароксизме в отличие от наземного твердые и жидкие продукты извержения грязевого вулкана вырвавшись из его жерла попадают в плотную среду (морскую воду) и при этом интенсивно перемешиваются с ней поступающими из жерла вулкана под высокими давлением и температурой газами, то образуется жидкая масса, объем которой намного превышает исходную величину объема брекчии. При этом происходит снижение вязкости брекчии и отделение составляющих ее частиц друг от друга, что облегчает их дальнейшую дифференциацию по размеру и плотности в морской воде. Эта масса увлекается вверх истекающими из жерла вулкана газами, а наиболее мелкие ее частички начинают движение вниз лишь по окончании наиболее интенсивной фазы извержения. Необходимо учитывать, что попадая в морскую воду, грязевые массы увлекаемые вверх газом испытывают сильное сопротивление своему движению. В таких условиях на большую высоту могут подниматься только наиболее мелкие ее компоненты (с диаметром зерен менее 0.01 мм). Содержание этих компонентов по оценкам специалистов в брекчии может колебаться в широких пределах: 25-89% [2, 6]. Ввиду того, что извержения глубоководных грязевых вулканов очень часто обнаруживают именно по мутной приповерхностной воде можно сделать вывод о том, что часть наиболее мелких частиц, входящих в брекчию поднимается практически до поверхности воды.

Поэтому, при расчетах времени гидратообразования в промежутках между извержениями грязевых вулканов надо учитывать, что по мере оседания глинистой взвеси, находящейся в пределах ЗГО она будет пополняться новыми порциями, содержащимися в воде начиная с верхней границы ЗГО и до самой ее поверхности. Т.е. будет оставать-

ся постоянной до тех пор, пока мениск глинистой взвеси не опустится ниже верхней границы ЗГО. Исходя из вышесказанного, время гидрато-образования tгидр в периоды покоя подводных грязевых вулканов можно рассчитать по формуле:

н

=- (2), где:

У»

Н - глубина водоема;

у - скорость погружения частиц глины в воде.

Важное обстоятельство, которое необходимо учесть при учете роли глин

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