научная статья по теме ПРЕДПОСЫЛКИ ФОРМИРОВАНИЯ ГАЗОГИДРАТОВ В БАРЕНЦЕВОМ МОРЕ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «ПРЕДПОСЫЛКИ ФОРМИРОВАНИЯ ГАЗОГИДРАТОВ В БАРЕНЦЕВОМ МОРЕ»

Захаренко В. С., кандидат географических наук, доцент Мурманского государственного гуманитарного университета

Казанин Г. С., доктор технических наук, генеральный директор Морской арктической геологоразведочной экспедиции

ПРЕДПОСЫЛКИ ФОРМИРОВАНИЯ ГАЗОГИДРАТОВ В БАРЕНЦЕВОМ МОРЕ

В статье рассмотрены пути миграции глубинных газов к поверхности в центральной части Баренцева моря, прежде всего, на площади Штокмановского газоконденсатного месторождения, а также выявлены условия и предпосылки формирования газогидратов.

Ключевые слова: газогидраты, диапиры, покмарки, Баренцево море.

PRECONDITION OF THE FORMATION OF GAS HYDRATES IN THE BAREHTS SEA

On the area of the Shtokman field examined the migration path of deep gas, as well as identifying the conditions and prerequisites for the formation of gas hydrates sites location. Considered environmental hazards associated with gas hydrates, diapirs and exhaust gases.

Keywords: gas hydrates, diapers, Pockmarks, Barents Sea.

1. Введение. Газогидраты - это кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях (низкие температуры и высокие давления) путем соединения газа (чаще метана) с водой. Благодаря своей структуре единичный объем ГГ может содержать до 200 объемов чистого газа, что позволяет рассматривать их как альтернативный источник энергоресурсов.

Термобарические условия для образования газогидратов существуют на почти на всем российском шельфе Арктики, включая район Штокмановского ГКМ. Ввиду огромной площади российского шельфа Арктики и практически повсеместного существования криолито-зоны большинство экспертов предполагает, что здесь сосредоточены самые большие объемы газогидратов. Тем не менее, газогидраты до сих пор не выявлены ни на одной из акваторий российской Арктики. Это не подтверждает их отсутствие, а свидетельствует о недостатках поисковых работ (Богоявленский, 2001).

На основе результатов исследований в Мировом океане можно утверждать, что газогидраты существуют не повсеместно, где есть термобарические условия их образования, а лишь на отдельных площадях и зонах, в которых существует газ in situ или имеется приток газа из глубин по разломам, субвертикальным трещинам, «газовым трубам», каналам грязевых вулканов и пр.

Цель данного исследования: на примере Штокманского ГКМ, используя разрезы высокочастотной сейсморазведки, рассмотреть пути миграции глубинных газов, а также выявить волновые признаки возможных участков местонахождения газогидратов. Важно также оценить степень экологической безопасности района ШКГМ, которую мы ставим в число первоочередных задач.

2. Исходный материал и методы исследования. Высокоразрешающая сейсморазведка МОВ ОГТ 2D проводилась ОАО МАГЭ в Баренцевом море на НИС «Геолог Дмитрий На-ливкин» в 2010 г., в области Штокмановского ГКМ с целью выявления мелкозалегающих газовых линз в меловой толще, образованных миграцией газа от основного месторождения.

Анализ волнового поля для обнаружения газогидратов и газонасыщенных толщ в неоген-четвертичных отложениях проводился впервые по разрезам высокочастотной сейсморазвед-

ки с привязкой к уже выделенным зонам тектонических нарушений и «ярким пятнам» в меловой толще.

3. Анализ вертикальной миграции глубинных газов, исходящих от месторождений и линз. Вертикальные зоны отсутствия акустического сигнала принято называть акустическими трубами (pipes). Акустические трубы представляют узкие зоны отсутствия акустического сигнала, где непрерывность отражений нарушена в вертикальном направлении (рис. 1)

В районе Штокмановского месторождения ближе всех ко дну расположены меловые газовые линзы LP2 и LP17. Поток газовых флюидов от этих линз достаточно интенсивен, и достигая подошвы рыхлых неоген-четвертичных отложений, газ, расширяясь, образует куполообразные структуры, которые в волновом поле проявляются как аномалии «яркое пятно». При достижении поверхности дна происходят выхлопы газов с образованием покмарок (от английского «pockmark» - выбоина). Их крутые углы наклона часто образуют оси дифракции (рис. 1). Распространяясь среди рыхлых отложений, газ создает газонасыщенную толщу, где при благоприятных условиях могут образовываться газогидраты. Следует отметить, что миграция глубинных газов наблюдается не только от линз, выделенных в меловой толще, но также из более глубоких слоев, вероятно, непосредственно от ШКГМ. Таким образом, факторы наличия газа in situ являются благоприятными для образования газогидратов на Штокмановской площади.

Рис. 1. Геодинамический разрез по профилю ST12087. (Интерпретация В. С. Захаренко и др.)

4. Дизъюнктивные нарушения и выбросы газов. Первые прогнозы гидратоносности осадков и пород базировались на предположениях о решающем вкладе в образование ГГ биохимического метана. Предполагалось почти повсеместное распространение газогидратов в Мировом океане при глубине дна более 300-600 м. (Дмитриевский и др., 2004). В последнее время, на основе фактического материала, все больше сведений о том, что ГГ могут иметь глубинное происхождение, при этом метан выходит из недр земли через разломы.

На Западно-Шпицбергенской континентальной окраине, в зоне перехода континент-океан, зафиксирована мощная гравитационная аномалия (Хорнсуннский гравитационный максимум), пространственно приуроченная к зоне первичной субокеанической коры. Здесь же группируются выявленные локальные поднятия, то есть, мантийный диапир играет роль «обогревателя», способствующего созреванию УВ. Некоторые участки, предположительно связанные с газогидратами, также приурочены к глубинным разломам, что наводит на мысль об их эндогенном происхождении (Захаренко др., 2013).

Мы предполагаем возможность нахождения ГГ в зонах некоторых приповерхностных дизъюнктивных нарушений и в районе исследования.

5. Взаимосвязь грязевого вулканизма, диапиризма и газогидратов.

Исследования последнего десятилетия принесли большой объем новых данных о проявлении грязевулканических процессов в Мировом океане. Как и на суше, грязевые вулканы оказались специфическими структурами, контролирующими наиболее интенсивные разгрузки (потоки) УВ. Как правило, возникновению грязевого вулкана предшествует образование диапира.

Образование и грязевых вулканов, и глиняных диапиров объясняется одной и той же изначальной причиной, а именно наличием АВПД в глубинах недр. Диапиры постепенно внедряются в толщу осадочных пород, изгибая и продавливая пласты перекрывающих пород. Дополнительным механизмом образования глиняных диапиров служит инверсия плотностей в осадочном разрезе. Конечный результат внедрения диапиров - куполообразные структуры, сложенные пластичной глинистой массой, которые могут прекратить свой рост на каком-либо уровне, не достигнув земной поверхности, а могут и выйти на поверхность в виде холма.

В районе исследования, помимо множества диапироподобных структур, прежде всего, в основании неоген-четвертичной толщи, выявлен крупный, предположительно реликтовый диапир куполообразной формы, достигший поверхности дна, но не выраженный в его рельефе. Выявленный диапир является ловушкой газов, поступающих из глубины и, скорее всего, возник именно под их давлением. В то же время, он расположен в зоне стабильности газогидратов и его льдистые соединения могут быть представлены ГГ.

Мировая статистика говорит о том, что донные отложения множества глубоководных грязевых вулканов буквально насыщены газовыми гидратами. Если учесть, что газовые гидраты рассматриваются как потенциальное углеводородное сырье, то не только подводные грязевые вулканы, но и диапиры заслуживают внимания как объекты для его изучения и разработки.

6. Предпосылки формирования газогидратов. Как известно, значительная часть водной толщи над дном океана теоретически входит в состав верхней части ЗСГ (зона стабильности газогидратов). В этой связи придонная часть разреза осадков в ЗСГ по термодинамическим условиям является наиболее благоприятной для образования и сохранности газогидратов.

Анализ волнового поля на участке ШГКМ показывает, что при глубинах 250-400м, газогидраты, залегающих непосредственно под дном, предполагаются лишь на отдельных небольших участках в виде пятен. Основной объем располагается в толще на глубине 20-70м от поверхности дна, которую в данном районе можно считать зоной стабильности газогидратов.

В основании неоген-четвертичного комплекса, в волновом поле выделяются сейсмофа-ции, связанные с палеоруслами и седиментационными процессами, характеризующими нестабильное осадконакопление. Предполагаемое распространение газогидратов в плейстоценовых отложениях обуславливает палеогеографическая ситуация, заключающаяся в сочетании субаэральных этапов развития с эпохами похолодания и промерзания пород. При этом в начальных фазах регрессии возникали дренированные каналы, сопровождавшиеся деятельностью текучих вод, выносом песков, средне - и грубообломочного материала с близлежащей палеосуши, которые, в свою очередь, становились коллекторами для газогидратов.

В Баренцевом море образцы газогидрата были взяты в ходе морских экспедиций на северном шельфе Норвегии, в том числе на площади грязевого вулкана Haakon Mosby (Andreassen at al-2006). Характерно, что генезис газогидратов носит здесь комплексный характер и содержит метан как биогенного, так и эндогенного происхождения. Мы предполагаем, что газогидраты Штокмановского участка также могут содержать метан различного генезиса. Об этом свидетельствует ассиметричная форма ярких всплесков, фиксируемая на отдельных разрезах, которая интерпретируется вмешательством от верхней и нижней части слоев газа.

Сравнивая результаты мирового опыта с предварительными результатами, полученными в ходе данного исследования, мы приходим к выводу, что при всем разнообразии условий,

необходимых для образования и сохранности газогидратов, в районе Штокмановского газо-конденсатного месторождения наблюдаются все основные признаки их существования.

7. Выводы и обсуждения.

1. В результате данного исследования, показано, что метановый газ в верхнюю часть разреза и к поверхности дна поступает как от

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