Выбросы газа из криолитозоны полуострова Ямал Предварительные результаты экспедиции 8 июля 2015 г.

Gas emissions from the Yamal Peninsula permafrost areas Preliminary results of the expedition dated 8th July 2015

V.Bogoyavlensky, A.Mazharov, V.Pushkarev, I.Bogoyavlensky, Oil and Gas Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Gubkin Russian State University of Oil and Gas, Government of the Yamal–Nenetsk District, Non commercial partnership «Russian Centre of the Arctic Development»

В статье приведены предварительные результаты экспедиционных исследований на ряде объектов, включая воронки газовых выбросов, расположенных южнее Бованенковского месторождения. Показано, что выбросы газа на Ямале являются недостаточно изученным явлением, которое происходило в далеком прошлом и будет повторяться в будущем.

The article presents the preliminary results of field research in a number of facilities, including craters of gas emissions, located south of the Bovanenkovo field. It is shown that the emissions of gas on the Yamal Peninsula are poorly understood phenomenon that occurred in the past and will be repeated in the future.

В 2014 – 2015 гг. мировую известность получил гигантский кратер, обнаруженный в Ямало-Ненецком автономном округе (ЯНАО) в 30 км к югу от Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ). Вскоре выяснилось, что данный объект, называемый в многочисленных научных и информационных публикациях «Воронкой Ямала», имеет ряд аналогов, от которых он отличается, в основном, своими размерами – средние диаметры кратера и бруствера 26 и 37 м, а глубина – около 50 м.
Воронкам, обнаруженным на полуостровах Ямал и Гыдан, посвящены исследования авторов, опубликованные в ряде журналов, включая «Бурение и нефть» (№9 и 10 за 2014 г., №6 за 2015 г.) [1, 2, 3, 4, 5, 6 и др.]. В созданной геоинформационной системе (ГИС) ИПНГ РАН воронка Ямала зарегистрирована как В1 [1, 2].



8 июля 2015 г. при поддержке губернатора ЯНАО Д.Н. Кобылкина состоялась очередная экспедиция, организованная авторами этого материала – заместителем губернатора А.В. Мажаровым, директором Российского центра освоения Арктики (РЦОА) В.А. Пушкаревым и заместителем директора ИПНГ РАН В.И. Богоявленским. Основные задачи экспедиции заключались в проведении мониторинга воронки В1, первом наземном обследовании объекта В2 (рис. 1) и рекогносцировочных исследованиях из вертолета и с поверхности земли около 20 других объектов, расположенных южнее Бованенковского НГКМ и выделенных в результате анализа космоснимков в ИПНГ РАН. Экспедиция была оснащена газоанализаторами («Джин-газ» ГСБ-3М-07 ЗАО «Фирма ВЕМ» и др.), тремя эхолотами различных модификаций (включая компактный, забрасываемый спиннингом), моторной лодкой, беспилотным радиоуправляемым катером и другим необходимым оборудованием. Сразу отметим, что газовый состав воздуха (кислород, углекислый газ, метан и сероводород) на всех объектах оказался на уровне фона, а данные промеров глубины водоемов преподнесли сюрпризы, о которых говорится далее.

В 2014 – 2015 гг. мировую известность получил гигантский кратер, обнаруженный в Ямало–Ненецком автономном округе в 30 км к югу от Бованенковского нефтегазоконденсатного
месторождения.

При визуальном анализе состояния воронки В1 из вертолета сразу бросилось в глаза значительное повышение уровня воды, произошедшее, главным образом, в весенне-летнее время 2015 г. (рис. 1). На поверхности водоема В1 плавают остатки льда. Замеренная температура воды в воронке составила всего 2 ° С, в то время как в соседнем мелком озере (замеренный максимум 3 м) она достигла 9 ° С. Это обусловлено ледяным составом стенок кратера, что было доказано во время экспедиции РЦОА в ноябре 2014 г., когда в кратер газового выброса впервые в мире спустились специалисты и провели ряд важных исследований [5, 6].
Исследование озера В1 с помощью портативного эхолота показало расположение дна на глубине 46 м (хотя он сертифицирован до 40 м), при этом уровень воды поднялся с 25 августа 2014 г. примерно на 25 м и находится на 10 м ниже самой низкой части бруствера. С учетом того, что большая часть породы бугра пучения обрушилась в воронку и покрыла дно (по нашим представлениям на 5 – 7 м), дно пустотного пространства будущего кратера находилось на глубине около 60 м, что несколько глубже, чем представлялось ранее.


8 июля 2015 г. при поддержке губернатора ЯНАО Д.Н. Кобылкина состоялась очередная экспедиция к «воронкам Ямала». Ее основными задачами было проведение мониторинга воронки В1, первом наземном обследовании объекта В2 и рекогносцировочные исследования из вертолета и с поверхности земли около 20 других объектов, расположенных южнее Бованенковского НГКМ.

Одной из основных задач экспедиции 8 июля 2015 г. было проведение первого наземного исследования уникального объекта, имеющего в нашей ГИС код В2. Этот объект расположен в 20 км к северу от воронки В1 и в 10 км к югу от Бованенковского НГКМ. Проведенный ранее анализ космоснимков показал, что на его месте, как и на объекте В1, первоначально существовал бугор пучения (рис. 2 а) [3, 6]. Кроме того, был сделан вывод о нескольких разновременных выбросах газа разной мощности, на месте которых образовалось одно большое (100х50 м) и более 35 малых озер (рис. 2 б). Судя по датам космоснимков (рис. 2) событие произошло между 4 июля 2009 г. и 21 июля 2013 г. На рис. 3 приведена фотография объекта В2 из вертолета, подтверждающая наличие многочисленных небольших водоемов вокруг большого озера неправильной формы. Стало очевидно, что за прошедшее время основное озеро претерпело существенное изменение по форме и увеличилось в размерах (главным образом в северной части) из-за активной термоденудации. Разлет крупных фрагментов породы, сохранивших близкую к первоначальной форму, наблюдается на удалениях от озера до 60 м. Но, судя по космоснимку (рис. 2 б, белесый фон) и наземным наблюдениям, существовал еще и грязевой выброс (фонтан?), изменивший значительную часть поверхности земли. Кроме того, вокруг большинства небольших озер, глубина которых не превышает 1 – 1,5 м, а диаметр меняется в широком диапазоне от 0,2 до 8 м, наблюдаются хорошо сохранившиеся брустверы (рис. 4).

Координаты всех канадских пинго давно известны, а в России им не уделялось достаточного внимания, хотя они представляют интерес не только для науки, но и для безопасного функционирования нефтегазовых промыслов и их периферийной инфраструктуры, а также других промышленных и жилых объектов. Один из таких объектов, обнаруженный в 2014 г. в центре Ямбургского НГКМ, явно угрожает безопасному функционированию газопровода.

Особенно необычно выглядят достаточно крупные брустверы около маленьких водоемов диаметром всего около 20 – 30 см, очень напоминающие жерла грязевых вулканов. Отметим, что классические выбросы грязевых вулканов инициируются аномальными пластовыми давлениями, создаваемыми газом. Однако выбросы грязи возможны и за счет давления, создаваемого промерзающими породами.
Северная часть озера В2 прилегает к подковообразному крутому обрыву с максимальной высотой в центральной части около 7,5 м, что обусловлено сохранившейся частью крупного поднятия булгунняха. В нижней части обнажения залегает кристально чистый лед с многочисленными трещинами, мощность которого максимальна в центральной (северной) части и минимальна в краевых частях подковообразного обнажения (рис. 5). Верхняя кромка льда находится на глубине 1 – 3 м ниже поверхности земли, а нижняя – однозначно ниже уровня воды в озере, что подтверждается наличием над водой небольших ледяных козырьков, существование которых объясняется более быстрым таянием подводной части льда из-за относительно высокой температуры воды в озере (8 – 9 ° С). Западная часть крутого берега разрезана узким щелеобразным оврагом с отвесными стенками высотой до 2 – 2,5 м. Вполне вероятно, что этот овраг является приповерхностным проявлением разлома, уходящего на большие глубины. Существование такого разлома в районе В2 подтверждается результатами региональных геофизических исследований и отмечалось нами с картографическим приложением в работе [2]. Кроме того, в работе [1] нами показано, что воронки В1 и В2 расположены в районе аномально высокого теплового потока, благодаря которому здесь возможна повышенная интенсивность субвертикальной миграции газа, приводящей к его выходам или даже мощным выбросам через талики, существующие на дне рек, озер, включая бывшие озера – хасыреи.
Поиск на дне озера В2 глубокого канала (кратера), подобного воронке В1, не увенчался успехом. Максимальная глубина озера составила 6 м. В его центральной части при исследованиях эхолотом обнаружено наслоение донных осадков, которое может быть обусловлено отражением упругих волн от первоначального дна и упавших на него пород верхней части булгунняха (рис. 6). Также наблюдаемое локальное затемнение между двумя отражающими горизонтами может быть продолжением в центральную часть озера разлома, зафиксированного на западном берегу озера, который послужил каналом подтока газа из внутримерзлотных или подмерзлотных коллекторов. В природе образования выбросов газа на объекте В2 мы не исключаем и возможный газогидратный след. Помимо этого в ряде мест были обнаружены провалы грунта глубиной до 0,8 м и с горизонтальными размерами до 1 м, возможно, обусловленные вытаиванием жильного льда (термокарст). Для объяснения произошедших (возможно, продолжающихся) уникальных процессов на объекте В2 необходимы комплексные геолого-геофизические исследования.
При рекогносцировочном визуальном осмотре изучаемой территории из вертолета выявлен ряд крупных бугров пучения (булгуннях), включая найденные на широтах 68 – 69° (рис. 7). В ходе многолетних исследований на севере Канады на полуострове Туктояктук выявлено около 1350 таких объектов, называемых пинго (pingo) [7]. Координаты всех канадских пинго давно известны, а в России им не уделялось достаточного внимания, хотя они представляют интерес не только для науки, но и для безопасного функционирования нефтегазовых промыслов и их периферийной инфраструктуры, а также других промышленных и жилых объектов. Один из таких объектов, обнаруженный в 2014 г. в центре Ямбургского НГКМ, явно угрожает безопасному функционированию газопровода.

Своевременному выявлению крупных выбросов газа, сопровождающихся маломагнитудными землетрясениями, будет способствовать установка в Арктике дополнительных сейсмических станций, передающих информацию в реальном времени в единую базу данных Геофизической службы РАН. Мы верим, скоро такие станции появятся в ЯНАО, что повысит уровень изученности Арктики.

В ходе экспедиции подтверждено происхождение нескольких круглых озер, сформировавшихся в результате традиционного разрушения булгуннях в процессе протаивания ледяных ядер [8]. Однако берега двух выявленных круглых озер покрыты светлой породой, контрастно выделяющейся на фоне общей растительности (рис. 8). Предположительно это связано с выбросами породы (суглинок?) на поверхность при пневматических взрывах булгуннях, как в случае воронок В1, В3, В4 [1, 2] и других подобных объектов.
Проведенный анализ космоснимков и рекогносцировочные исследования из вертолета позволили выделить на пяти озерах (включая крупное Тамбой-То) многочисленные подводные воронки – каналы дегазации недр земли. В одном лишь озере, обнаруженном на широте 68,80 (рис. 9), насчитывается свыше 40 воронок, при этом многие из них имеют брустверы. Как мы уже отмечали, в Мировом океане существует бесчисленное множество таких объектов, называемых покмарками (pockmarks) [3, 9]. Исследованию покмарок (воронок, грифонов и пр.) на озерах ЯНАО посвящен ряд публикаций [3, 11], включая работу И.Л. Кузина [10], в которой приводятся результаты изотопного состава гелия и углерода метана, свидетельствующие о его поступлении из глубоких (1 – 3 км) горизонтов. Однако мы уверены, что во многих случаях выходящий газ имеет биогенное происхождение или образовался при диссоциации (разложении) газогидрата, существование которого в районе Бованенковского НГКМ доказано [12].

Выводы
• Мы не сомневаемся, что на территории ЯНАО и в других регионах Арктики выбросы газа из недр Земли, с образованием наземных и подводных (в морях, озерах и реках) воронок – кратеров, являются далеко не новым явлением, а только недостаточо изученным. Благодаря активизации работ в Арктике в ближайшее время будут найдены новые уникальные объекты, связанные с дегазацией недр и другими природными процессами. Чтобы устранить сомнения в природном присхождении этих объектов необходимо расширение комплексных геолого-геофизических исследований.
• Мониторинг воронки газового выброса В1 подтвердил наше предположение, что такие объекты могут превращаться в обычные озера за очень короткий срок (до двух-трех лет), что осложняет их поиск и изучение.
• Своевременному выявлению крупных выбросов газа, сопровождающихся маломагнитудными землетрясениями, будет способствовать установка в Арктике дополнительных сейсмических станций, передающих информацию в реальном времени в единую базу данных Геофизической службы РАН. Мы верим, скоро такие станции появятся в ЯНАО, что повысит уровень изученности Арктики.

Литература

1. Богоявленский В.И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала и Таймыра. // Бурение и нефть. 2014. №9. С. 13 – 18.
2. Богоявленский В.И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала и Таймыра. Часть 2 // Бурение и нефть. 2014. №10. С. 4 – 8.
3. Богоявленский В.И. Богоявленский И.В. Чрезвычайные ситуации при освоении ресурсов нефти и газа в Арктике и Мировом океане // Арктика: экология, экономика. 2014. №4. С. 48 – 59.
4. Богоявленский В.И. Арктика и Мировой океан: современное состояние, перспективы и проблемы освоения ресурсов углеводородов. Труды Вольного экономического общества, т. 182. М.: Изд-во. ВЭО, 2014. №3. С. 12 – 175.
5. Богоявленский В.И., Мажаров А.В., Титовский А.Л., Пушкарев В.А., Богоявленский И.В. Выбросы газа из криолитозоны Ямало-Ненецкого автономного округа // Арктические ведомости. 2014. №4 (12). С. 60 – 66.
6. Богоявленский В.И. Выбросы газа и нефти на суше и акваториях Арктики и Мирового океана // Бурение и нефть. 2015. №6. С. 4 – 10.
7. Mackay J.R. Pingo Growth and collapse, Tuktoyaktuk Peninsula Area, Western Arctic Coast, Canada: a long-term field study. Geographie physique et Quaternaire, vol. 52, n 3, 1998. Pp. 271 – 323.
8. Крицук  Л.Н. Подземные льды Западной Сибири. М.: Научный мир, 2010. 352 с.
9. Judd A., Hovland M. Seabed Fluid Flow. The Impact on Geology, Biology, and the Marine Environment. Cambridge, 2007. 475 р.
10. Кузин И.Л. О природе аномальных озер – показателей углеводородов в глубоких горизонтах осадочного чехла. Проблемы оценки новых зон нефтегазонакопления в основных продуктивных толщах Западной Сибири. СПб.: ВНИГРИ, 1992. С. 129 – 137.
11. Сизов О.С. Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере Западной Сибири // Геоматика. 2015. №1. С. 53 – 68.
12. Якушев В.С. Природный газ и газовые гидраты в криолитозоне. М.: ВНИИгаз, 2009. 192 с.

References

1. Bogoyavlensky V.I. The threat of catastrophic releases of gas from the permafrost of the Arctic. Yamal and Taimyr Craters. // Drilling and oil. 2014. No.9. Pp. 13 – 18.
2. Bogoyavlensky V.I. The threat of catastrophic releases of gas from the permafrost of the Arctic. Yamal and Taimyr Craters. Part 2 // Drilling and oil. 2014. No10. Pp. 4 – 8.
3. Bogoyavlensky V.I., Bogoyavlensky I.V. Emergencies during the development of oil and gas resources in the Arctic and the World ocean // The Arctic: ecology, economy. 2014. No.4. Pp. 48 – 59.
4. Bogoyavlensky V.I. The Arctic and the World ocean: current status, prospects and problems of development of hydrocarbon resources. The works of the Free economic society, vol. 182. M.: Publ. VEO, 2014. No.3. Pp.12 – 175.
5. Bogoyavlensky V.I, Mazharov A.V., Titovskiy A.L., Pushkarev V.A., Bogoyavlensky I.V. Gas emissions from the permafrost of the Yamal-Nenets Autonomous district // Arctic Herald. 2014. No.4 (12). Pp. 60 – 66.
6. Bogoyavlensky V.I. Emissions of gas and oil on land and water areas of the Arctic and World ocean // Drilling and oil. 2015. No.6. Pp. 4 – 10.
7. Mackay J.R. Pingo Growth and collapse, Tuktoyaktuk Peninsula area, Western Arctic Coast, Canada: a long-term field study. Géographie physique et Quaternaire, vol. 52, n 3, 1998. Pp. 271 – 323.
8. Kritsuk L.N. Underground ice in Western Siberia. Moscow: Scientific world, 2010. 352 p.
9. Judd A., Hovland M. Seabed Fluid Flow. The impact on geology, biology, and the marine environment. Cambridge, 2007. 475 р.
10. Kuzin I.L. On the nature of the anomalous lakes as indicators of hydrocarbons in the deep horizons of the sedimentary cover. Problems of assessment of new oil and gas accumulation zones in key productive strata of Western Siberia. SPb.: VNIGRI, 1992. P. 129 – 137.
11. Sizov O.S. Remote analysis of the effects of surface gas showings in the North of Western Siberia // Geomatics. 2015. No1. Pp. 53 – 68.
12. Yakushev V.S. Natural gas and gas hydrates in the permafrost zone. M.: VNIIGAZ, 2009. 192 p.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Богоявленский В.И.

    Богоявленский В.И.

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

    Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН)

    Мажаров А.В.

    заместитель губернатора ЯНАО

    Мажаров А.В.

    заместитель губернатора ЯНАО

    Богоявленский И.В.

    Богоявленский И.В.

    научный сотрудник

    Институт проблем нефти и газа РАН

    Просмотров статьи: 2117

    Rambler's Top100

    admin@burneft.ru