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

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

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

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

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 производственных 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 (Гил в 1895 г., Гарасу 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 (Голубицкий 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 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.
Рис. 2. Гигантская воронка на полуострове Ямал. Вид с вертолета [Правительство ЯНАО]
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 выброса (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 вытаивания погребенного льда (пластового, жильного, ядра булгунняхи-гидролакколита-pingo 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 (микробиальным) 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 которых 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 многолетнемерзлых пород (ММП). При этом формировались подземные камеры путем закачивания пара через специальную технологическую скважину для вытапливания льда [16]. Однако предварительный анализ техногенного влияния на образование воронок Ямала (В1 и В2) показал его малую вероятность, так как вблизи них отсутствуют следы деятельности человека (например, колея от движения техники, газопровод и др.).

О способности газа выбрасывать большие объемы горных пород свидетельствуют многочисленные аварийные выбросы газа и угля в шахтах, самый крупный из которых (около 600 тыс. м3 метана и 14 тыс. тонн угля) произошел в 1968 г. в Донбассе на шахте им. Ю.А. Гагарина (Горная энциклопедия, 1984). Однако среднестатистические выбросы в угольных шахтах более скромные – до 10 – 15 тыс. м3 метана и до 500 тонн угля. Другим примером служит «Патомский кратер» высотой около 40 м на северо-востоке Иркутской области, сложенный в основном грубообломочными известняками протерозойского возраста. Отсутствие на поверхности специфических грязевых потоков позволили его охарактеризовать как «газолитокластитовый вулкан» [17].

По данным сейсмоакустических исследований на сопредельных к юго-западной части Ямала площадях в Байдарацкой губе, проведенных ООО «Питер Газ» при строительстве подводной части магистрального газопровода, широко распространены газосодержащие песчаные грунты, кровля которых залегает под слоем глинистых осадков голоцена на глубинах от 2 до 22 м. При бурении многих скважин ОАО «Газпром» на Бованенковском месторождении (скважины №№51, 54, 58, 64, 65 и др.) из слоя вечной мерзлоты выделялся газ в объемах до 10 – 14 тыс. м3/сут [14]. Наиболее газосодержащим являлся интервал 20 – 90 м, а максимальные газопроявления были на глубине 60 – 70 м в четвертичных отложениях ямальской серии (суглинки, супеси, прослои песков). При этом изотопный состав углерода метана (?13С) обычно менялся в диапазоне от –70,3 до –74,6‰, значительно отличаясь от сеноманского газа Бованенковского и других соседних месторождений (?13С от –46 до –56‰) [14, 18, 19].

Температура?

Для объяснения природы происхождения и местоположения обнаруженных воронок несомненный интерес представляет анализ региональных и локальных особенностей термобарических условий. Отметим, что Южно-Карский регион является одним из наиболее удачных для проведения термобарических исследований в связи с большим объемом данных бурения глубоких скважин, расположенных на полуостровах Ямал и Гыдан, далеко врезающихся в акваторию Карского моря (рис. 1).

При подготовке массивов данных о пластовых температурах большое внимание уделялось проверке и коррекции входной информации, учитывалось влияние толщи многолетнемерзлых пород (ММП), мощность которой в пределах изучаемого региона изменяется от 0 до 450 м (в районе Бованенково до 200 м). Особое внимание уделялось определению глубины нулевой температуры. Все значения температур проходили контроль на степень их достоверности, осуществляемый в процессе анализа условий их замера и сопоставления с основными трендами поведения статистических зависимостей в пределах скважины, площади (месторождения) и группы близко расположенных площадей.

По программам Президиума РАН в 2009 – 2010 гг. нами проводилось трехмерное математическое моделирование термобарических условий в Южно-Карском регионе в пакете Tigress компании Geotrace (В.И. Богоявленский и др., 2009 – 2010) [1, 2, 20]. При этом были загружены данные пластовых температур, полученных в скважинах более чем 60 месторождений и площадей материковой суши, островов Свердруп и Белый, акватории Обской и Тазовской губ и Карского моря (Русановское и Ленинградское месторождения) (рис. 3).
Рис. 3. Южно-Карский регион. Графики пластовых температур и давлений
Результаты моделирования позволили выделить закономерности, опубликованные и доложенные на конгрессе АAPG 3Р-Arctic [1, 2, 20]. Характерными региональными особенностями теплового поля на глубинах от -75 до -4500 м является существенно большая прогретость западной части изучаемого региона по сравнению с восточной, обусловленная относительно неглубоким залеганием фундамента и близостью Уральской складчатой системы, которая характеризуется максимальной для изучаемого региона плотностью теплового потока 67 – 77 мВт/м2. Из региональных особенностей отметим самый высокий температурный градиент на Нурминском валу (около 4 °С на 100 м, рис. 3), имеющем северо-западную ориентацию. На нем расположен ряд НГКМ, включая Харасавэйское, Крузенштернское, Бованенковское, Нерстинское, Нейтинское, Арктическое и др. (рис. 4).
Рис. 4. Кровля газоносных отложений сеномана для района Бованенковского, Крузенштернского и Харасавэйского месторождений
В северной части Нурминского вала в районе расположения Харасавэйского, Крузенштернского и Бованенковского месторождений (рис. 4) пластовые давления начинают существенно превышать гидростатические уже в нижнемеловых отложениях (примерно с 2 км), в то время как в региональном плане для Ямала-Гыдана – в основном в юрских (рис. 3). Данный район на современном уровне изученности является самой аномальной зоной Южно-Карского региона как по значениям АВПД (на глубинах 2400 – 3500 м Ка достигает 1,8 – 2,05), так и по пластовым температурам (средние градиенты 3,6 – 4,4 °С/100 м).

Из локальных особенностей результатов проведенного моделирования в первую очередь выделим четыре наиболее сильные позитивные аномалии пластовых температур в районах Харасавэй-Крузенштернское, Нерстинско-Нейтинское, Новопортовско-Каменномысское и Уренгой-Медвежье. Наличие этих аномалий объясняется нами главным образом подтоком глубинных флюидов по системам субвертикальных трещин и разломов, доходящих в ряде случаев практически до поверхности земли. Кроме того, возможен и подток флюидов в субгоризонтальном направлении со стороны Урала в северо-восточном направлении. Самые высокие температуры на глубинах 750 – 1500 м выявлены на Нерстинско-Нейтинской площади (рис. 3, 5), при этом необходимо отметить ограниченный объем точечных замеров температур на Нерстинской и Байдарацкой площадях. Здесь на глубине -1000 м температуры достигают 41 – 45 °С, что значительно выше, чем на Бованенковской площади (30 – 36 °С). Образование в данном районе сильной аномальной зоны, прослеживаемой до максимальной глубины моделирования (-4500 м), обосновывается рядом фактов, изложенных ниже.

При постоянном подтоке глубинного газа в сеноманскую залежь Нейтинского месторождения она по объему газа намного меньше, чем на соседних месторождениях, что объяснимо возможной утечкой газа по выявленным системам разломов на поверхность. Именно на Нейтинско-Нерстинской площади существует разлом (показан на рис. 5 красным цветом) – единственный на Ямале, отмеченный на Геологической карте России и прилегающих акваторий (МПР, 2008). Свидетельством подтока глубинных газов до залежи сеномана Нейтинского месторождения является наличие экстремально тяжелого изотопного состава углерода метана ?13С –38,8‰ [18, 19, 21] более характерного в Ямал-Гыданском регионе для комплексов юры и нижней части мела. Газы сеномана соседних площадей характеризуются другими значениями ?13С: –47,6‰ для Бованенковского месторождения, от –53,2 до –56,5‰ для Арктического, Харасавэйского и Крузенштернского месторождений [18, 19]. В практически ненарушенном разломами Малыгинском месторождении газ сеномана имеет ?13С 65,36‰ [18, 19].
Рис. 5. Южно-Карский регион. Карта современных температур на уровне – 1000 м
На рис. 5 показано положение двух выявленных воронок (В1 и В2), расстояние между которыми составляет около 20 км, свидетельствующее об их приуроченности к самой аномальной зоне с экстремально высокими значениями температур на глубинах от -750 до -1500 м. В этой же зоне расположен и отмеченный выше разлом, причем он пересекает район самых высоких температур, что подтверждает их общую взаимосвязь с вертикальной миграцией глубинных флюидов.

В значительной части Баренцева и Карского морей ММП оттаяли или находятся в стадии деградации. На дне многих площадей, включая Штокмановское ГКМ и свод Федынского, выявлены многочисленные впадины-воронки, называемые в зарубежной научной литературе покмарками (pockmarks). Наиболее крупные депрессии превышают 1 км в диаметре и 30 м в глубину. По нашему мнению, образование покмарок таких размеров наиболее вероятно за счет проседания донных отложений при диссоциации газогидратов или термокарстовых процессах с протаиванием придонных массивов палеольда и гидролакколитов (pingo remnant).

В ряде случаев на профилях высокоразрешающей сейсморазведки (ВРС) наблюдаются подходящие к покмаркам субвертикальные разрывы сплошности сейсмических отражающих горизонтов, соответствующие каналам миграции газа – «газовым трубам» (gas pipes, chimneys). Кроме того, по данным ВРС, эхолотов и другого гидроакустического оборудования в водной толще нередко наблюдаются «газовые факелы» (сипы), что рассматривалось в ряде работ [3 – 7, 22 – 25]. По данным ВРС, практически на всех акваториях Арктики выделяются многочисленные неглубокие залежи газа («газовые карманы» – gas pockets) и зоны газонасыщенных осадков [3 – 7, 22, 25, 26], представляющие опасность для бурения и являющиеся своего рода минами замедленного действия. Активизации газовых факелов и выбросов (выхлопов) газа способствуют деградация ММП, являющихся хорошей покрышкой углеводородов, и землетрясения.

Землетрясения?

В настоящее время Геофизическая служба (ГС) РАН - основная российская организация, ведущая контроль сейсмических событий (землетрясения), имеет очень ограниченную сеть сейсмологических станций в Арктике и может надежно идентифицировать в Баренцево-Карском регионе землетрясения магнитудой свыше 3,5 – 3,9 (рис. 6 – красный цвет), что неприемлемо для обеспечения мониторинга сейсмической обстановки в районах размещения опасных объектов (нефтегазопромыслы и др.) [4, 5, 23, 27]. За счет этого создается ошибочное впечатление об асейсмичности данного региона и большей части Северного Ледовитого океана. При этом на полуострове Ямал и во всем ЯНАО сейсмические станции вообще отсутствуют.
Рис. 6. Землетрясения и геоморфологическая обстановка в Арктике
На рис. 6 желтым цветом показаны слабые землетрясения (магнитуда до 3), осредненные координаты которых предоставлены NORSAR (Сейсмическая служба Норвегии). Максимальная плотность слабых землетрясений NORSAR в Баренцево-Карском регионе и их практическое отсутствие в других зонах СЛО объясняется зоной охвата приемных станций Норвегии, расположенных на Скандинавском полуострове и Шпицбергене. По нашему мнению, совпадающему с предположениями ряда других специалистов, многие слабые землетрясения на шельфе Арктики могут быть обусловлены подводными выхлопами газа, разрушающими целостность донных отложений, следствием чего является образование покмарок-воронок [4, 5, 7, 23, 12, 25, 28]. Часть маломагнитудных землетрясений, зарегистрированных NORSAR, попала в район воронок Ямала и на территорию Ненецкого автономного округа (рис. 6). Во время полета на вертолете в Ненецком Автономном округе по маршруту Нарьян-Мар – Варандей (07.08.14) нами выделен ряд потенциально опасных объектов (зафиксированы фотосъемкой), подобных Pingo [29], о чем сделано сообщение на Международной конференции «Актуальные проблемы устойчивого развития и обеспечения безопасности в Арктике».

Выбросы газа

Многолетний опыт показал, что выбросы газа могут привести к серьезным повреждениям буровых установок, нефтегазовых промыслов и подводных трубопроводов. Известны случаи нахождения затонувших судов, лежащих на дне покмарок. В частности, BGS (Британская геологическая служба) обнаружила в Северном море на площади South Fladen в одной из крупных покмарок, названной ими Witch’s Hole (Отверстие ведьмы), затонувший траулер начала ХХ века. Одним из основных объяснений гибели судна является то, что оно затонуло в результате газирования воды (изменения ее плотности) при дегазации или разовом выходе (выхлопе) газа из покмарки. Возможно и противоположное объяснение – выхлоп газа и образование покмарки произошли под действием удара тонущего судна о дно. По теории вероятности оказаться свидетелем крупного природного выхлопа газа – большая редкость и удача, если событие не завершится трагедией, как это было с японским исследовательским судном Kaiyo-Maru №5 (Hydrographic Department of the Japanese Maritime Safety Agency), затонувшем при выбросе газа из подводного вулкана в 1953 г. (погиб весь экипаж – 31 человек). В 1981 г. в результате выброса газа и газирования воды при бурении скважины в Южно-Китайском море с судна Petromar-5 оно перевернулось и затонуло. В 1995 г. при разбуривании Pingo произошла подобная ситуация в Печорском море с буровым судном «Бавенит» ОАО АМИГЭ – к счастью, трагедии удалось избежать [4, 5, 22].

В 1985 г. в Норвежском море в процессе бурения первой поисковой скважины полупогружной буровой установкой (ППБУ) «West Vanguard» на глубине воды 240 м на месторождении Mikkel произошел мощный выброс метанового газа из неглубокой (300 м) залежи в песчанике. Воспламенение газа повредило и вывело из строя ППБУ, при этом погиб член экипажа. Активное газовыделение продолжалось около двух месяцев. В результате этого нефтегазоконденсатная залежь месторождения Mikkel в юрских песчаниках на глубине около 2500 м была открыта только спустя два года, а ее разработка началась через 16 лет после открытия.

Другим примером является выброс азотного газа с образованием гигантского кратера – покмарки Figge-Maar в Северном море в 1963 г. при бурении на глубине воды 34 – 35 м с СПБУ «Mr. Louie» на площади German Bight. Впечатляют размеры образовавшейся покмарки: диаметр 400 м, глубина 31 м [28]. Последующие исследования покмарки Figge-Maar показали ее быстрое заполнение осадками – в 1981 и 1995 гг. глубины составляли 22 и 14 м. Это свидетельствует, что геологический возраст многих выявленных покмарок незначителен – до нескольких десятков или сотен лет.

Воронки ждут исследователей

Существование ММП привело к отсутствию возможности диссипации (рассеивания) газов и накапливанию огромных объемов газа в ВЧР, в том числе и в термокарстовых полостях. Давления накопившегося газа в ряде мест оказалось достаточно для разрушения покрывающей толщи ММП, при этом произошел выброс разрушенной части породы за счет действия пневматического или газовзрывного механизмов с образованием брустверов. Две воронки (В1 и В2) расположены в единой зоне максимального прогрева нижней части криолитозоны глубинными флюидами, что в дополнение к влиянию на ее кровлю глобального потепления ослабило прочностные свойства ММП, являющихся региональным экраном (покрышкой) для вертикальной миграции углеводородов.

Воронки Ямала по своей сути подобны покмаркам, многие тысячи которых выявлены на акваториях Арктики и Мирового океана. При выбросах (выхлопах) газа в криолитозоне Арктики мы не исключаем возможности самовоспламенения газа, что нередко бывало при извержениях грязевых вулканов, выбросах газа в угольных шахтах и при строительных работах в Санкт-Петербурге. ИА «Север-Пресс» опубликовало информацию о том, что в третьей воронке (рис. 1 – В3) был взрыв 27 сентября 2013 г., за которым последовало землетрясение (http://sever-press.ru). Видимо, газовзрывной механизм сработал на месте четвертой воронки, названной в прессе «Воронка Таймыра» (рис. 1 – В4), о чем свидетельствуют огромные обломки ледогрунта около ее жерла и разлет небольших обломков на расстояние до 900 м.

Являются ли воронки (покмарки) суши и акваторий Арктики результатом однократного выброса (выхлопа) газа или периодических (многократных) выхлопов из-за постоянного подтока газа из глубины по «газовым трубам», подобно грязевым вулканам? Какие районы и при каких условиях являются наиболее опасными? На эти важные для безопасного функционирования северных городов и инфраструктуры нефтегазодобывающих комплексов вопросы можно ответить только проведя специальные геофизические исследования. При размещении нефтегазовых промыслов, трубопроводов и населенных пунктов в районах возможного образования воронок (покмарок) рекомендуется проведение перманентных сейсмологических исследований на локальном уровне с установкой не менее трех сейсмостанций. Кроме того, необходим мониторинг состояния криолитозоны с выявлением существующих и зарождающихся потенциально опасных объектов (булгунняхи pingo и др.) возможных мощных выбросов подземного газа (газовые карманы) с применением комплекса геофизических методов, включая ВРС и электроразведку.

Литература

  1. Богоявленский В.И. Термобарические условия и нефтегазоносность глубокопогруженных отложений Западной Арктики. В сб. «Устойчивое развитие и международное сотрудничество». ГИ КНЦ РАН, Апатиты, 2010. С. 6 – 8.
  2. Богоявленский В.И., Будагова Т.А., Беженцев А.В. Термобарические условия нефтегазоносных отложений Западной Арктики //New methods and technology in development and production of oil and gas – onshore and offshore. Geopetrol-2010, Krakow, 2010. С. 407 – 419.
  3. Богоявленский В.И. Перспективы и проблемы освоения месторождений нефти и газа шельфа Арктики // Бурение и нефть. 2012. №11. С. 4 – 9.
  4. Богоявленский В.И. Проблемы освоения ресурсов нефти и газа в Арктике и Мировом океане. В сб. трудов общественных слушаний «Научные и инновационные подходы к решению проблемы предупреждения аварийных ситуаций на объектах ответственного назначения» (30 ноября 2012 г.). Владивосток, 2013. С. 55 – 67.
  5. Богоявленский В.И. Эра наступления на шельф. Арктический шельф: природно-техногенные угрозы экосистеме при освоении ресурсов нефти и газа // Вестник МЧС. 2013. №8. С. 33 – 39.
  6. Богоявленский В.И., Лаверов Н.П. Стратегия освоения морских месторождений нефти и газа Арктики // Морской сборник. М.: ВМФ, 2012. №6. С. 50 – 58.
  7. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В. Шельф Арктики: перспективы и проблемы освоения ресурсов нефти и газа. Geopetrol-2012, Krakow, p. 47 – 54.
  8. Макогон Ю.Ф. Природные газовые гидраты: распространение, модели образования, ресурсы // Российский химический журнал. 2003. Т. 47. №3. С. 70 – 79.
  9. Никонов А.А. Крымские землетрясения 1927 года: неизвестные явления на море // Природа. 2002. №9. С. 13 – 20.
  10. Качурин С.П. Термокарст на территории СССР. М.: АН СССР, 1961. 263 с.
  11. Общее мерзлотоведение. Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 1978. 463 с.
  12. Санников Г.С. Картометрические исследования термокарстовых озер на территории Бованенковского месторождения. Полуостров Ямал // Криосфера Земли. 2012. Т. XVI. №2. С. 30 – 37.
  13. Райкевич С.И. Обеспечение надежности и высокой продуктивности газовых скважин. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007. 247 с.
  14. Якушев В.С. Формирование скоплений природного газа и газовых гидратов в криолитозоне. Автореф. дисс. д.г.-м.н. М.: 2009.
  15. Васильчук Ю.К. Пластовые ледяные залежи в пределах Бованенковского ГКМ (Центральный Ямал) // Инженерная геология. 2010. №3. С. 50 – 67.
  16. Кузьмин Е.В., Хрулев А.С., Савич О.И., Карпухин А.Н. Перспективы создания подземных камер-хранилищ в отложениях погребенного пластового льда полуострова Ямал // Сб. научных трудов по материалам симпозиума «Неделя горняка-7». Семинар №17. Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ. М.: МГГУ, 2008. С. 331 – 336.
  17. Исаев В.П., Исаев П.В., Развозжаева Э.А. Патомский газолитокластитовый вулкан // Геология нефти и газа. 2012. №3. С. 77 – 83.
  18. Дворецкий П.И., Гончаров В.С., Есиков А.Д. и др. Изотопный состав природных газов севера Западной Сибири. Обзор. М.: ИРЦ ОАО «Газпром», 2000. 80 с.
  19. Немченко Н.Н., Ровенская А.С., Шоелл М. Происхождение природных газов гигантских газовых залежей севера Западной Сибири // Геология нефти и газа. 1999. №1 – 2. С. 45 – 56.
  20. Bogoyavlensky V., Budagova Т., Bezhentsev A. Modern Thermobaric Conditions of the Barents and Kara Seas Region. 3-P Arctic, Moscow, 2009, AAPG.
  21. Строганов Л.В., Скоробогатов В.А. Газы и нефти ранней генерации Западной Сибири. М.: Недра-Бизнесцентр, 2004. С. 415.
  22. Бондарев В.Н., Локтев А.С., Длугач А.Г., Потапкин Ю.В. Субаквальная мерзлота на шельфе арктических морей и методы ее исследования. В сб. ООО «Газфлот» – 10 лет на Арктическом шельфе. М.: ФГУП «Нефть и газ», 2004. С. 109 – 114.
  23. Лаверов Н.П., Дмитриевский А.Н., Богоявленский В.И. Фундаментальные аспекты освоения нефтегазовых ресурсов Арктического шельфа России. Арктика // Экология и экономика. 2011. №1. С. 26 – 37.
  24. Сергиенко В.И., Лобковский Л.И., Семилетов И.П. и др. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей Восточной Арктики как возможная причина «метановой катастрофы»: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года. Доклады Академии наук, том 446, №3. С. 330 – 335.
  25. Judd A., Hovland M. Seabed Fluid Flow. The Impact on Geology, Biology, and the Marine Environment. Cambridge, 2007. 475 р.
  26. Рокос С.И. Газонасыщенные отложения верхней части разреза Баренцево-Карского шельфа. Автореф. дисс. к.г.н. Мурманск, 2009, 24 с.
  27. Виноградов Ю.А., Виноградов А.Н., Кровотынцев В.А. Применение геофизических методов для дистанционного контроля динамики процессов деструкции ледовых покровов Арктики. Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Обнинск: ГС РАН, 2011. С. 87 – 89.
  28. Thatje S., Gerdes D., Rachor E. A seafloor crater in the German Bight and its effects on the benthos. Publication No. 1422 of the Alfred-Wegener-Institute.
  29. Shearer J.M. et al. Submarine pingos in the Beaufort Sea. Science, 1971, v.175, p. 816 – 818.

References

  1. V.I. Bogoyavlensky. Thermobaric conditions and oil-and-gas-bearing capacity of deep deposits of West Arctic. Digest “Sustainable development and international cooperation.” Geological institute of Kolsky Scientific Centre of RAS, Apatity, 2010. Pages 6 – 8.
  2. V.I. Bogoyavlensky, T.A. Budagova, A.V. Bezhentsev. Thermobaric conditions of oil and gas bearing deposits of West Arctic//New methods and technology in development and production of oil and gas – onshore and offshore. Geopetrol-2010, Krakow, 2010. Pages 407– 419.
  3. V.I. Bogoyavlensky. Perspectives and challenges of oil and gas field development on the Arctic shelf// Drilling and Oil. 2012. No. 11. Pages 4 – 9.
  4. V.I. Bogoyavlensky. Challenges of oil and gas recovery in the Arctic and World ocean. Digest of the public hearing “Scientific and innovative approaches prevention of accidents at critical facilities” (November 30, 2012). Vladivostok, 2013. P.55 – 67.
  5. V.I. Bogoyavlensky. Shelf invasion era. Arctic shelf: natural and man-made hazards to the eco-system from oil and gas recovery// EMERCOM bulletin. 2013. No. 8. Pages 33 – 39.
  6. V.I. Bogoyavlensky, N.P. Laverov. Strategy of offshore oil and gas field development in the Arctic area// Marine digest. Moscow. VMF, 2012. No. 6. Pages 50 – 58.
  7. V.I. Bogoyavlensky, I.V. Bogoyavlensky. Arctic shelf: perspectives and challenges of oil and gas development. Geopetrol-2012, Krakow, p. 47 – 54.
  8. Yu.F. Makogon. Natural gas hydrates: distribution, generation models and resources //Russian chemical magazine. 2003. Vol. 47. No. 3. Pages 70 – 79.
  9. A.A. Nikonov. Earthquakes in the Crimea in 1927: unknown sea phenomena// Nature. 2002. No. 9. Pages 13 – 20.
  10. S.P. Kachurin. Thermokarst in the USSR. Moscow. USSR Academy of Sciences, 1961. 263 p.
  11. General permafrostology. Ed. by V.A. Kudryavtsev. Moscow. MSU PH, 1978. 463 p.
  12. G.S. Sannikov. Cartometric surveys of thermokarst lakes at Bovanenkovo field. Yamal peninsula// Earth cryosphere. 2012. Vol. XVI. No. 2. Pages 30 – 37.
  13. S.I. Raykevich. Gas wells availability and high productivity maintenance. Moscow. IRC Gazprom LLC, 2007. 247 p.
  14. V.S. Yakushev. Natural gas and gas hydrates accumulation in permafrost zones. Abstract from the thesis of the docent of geology and mineralogy. Moscow. 2009.
  15. Yu.K. Vasilchuk. Ice beddings at Bovanenkovo gas and condensate field (Central Yamal) // Geological engineering. 2010. No. 3. Pages 50 – 67.
  16. E.V. Kuzmin, A.S. Khrulev, O.I. Savich, A.N. Karpukhin. Perspectives of underground storages construction in ice beddings of the Yamal peninsula // Scientific digest issued after “Miner Week 7” symposium. Workshop No. 17. Mining information and analytical bulletin of MSMU. Moscow. MSMU, 2008. Pages 331 – 336.
  17. V.P. Isaev, P.V. Isaev, E.A. Razvozzhaeva. Patom gasolite and clastic volcano //Oil and gas geology. 2012. No. 3. Pages 77 – 83.
  18. P.I. Dvoretsky, V.S. Goncharov, A.D. Esikov et al. Isotopic composition of natural gases in the northern part of Western Siberia. Summary. Moscow. Gazprom IRC, 2000. 80 p.
  19. N.N. Nemchenko, A.S. Rovenskaya, M. Schoell. Origin of natural gases in huge gas deposits of the northern part of Western Siberia //Oil and gas geology. 1999. No. 1 – 2. Pages 45 – 56.
  20. Bogoyavlensky V., Budagova Т., Bezhentsev A. Modern Thermobaric Conditions of the Barents and Kara Seas Region. 3-P Arctic, Moscow, 2009, AAPG.
  21. L.V. Stroganov, V.A. Skorobogatov. Gases and oils of earlier generation in Western Siberia. Moscow. Nedra Business centre, 2004. Page 415.
  22. V.N. Bondarev, A.S. Loktev, A.G. Dlugach, Yu.V. Potapkin. Subaqueous permafrost of the arctic sea shelf and its survey methods. Digest of Gazflot LLC. 10 years on the Arctic shelf. Moscow. Oil and gas FSUE, 2004. Pages 109 – 114.
  23. N.P. Laverov, A.N. Dmitrievsky, V.I. Bogoyavlensky. Fundamental development aspects of oil and gas deposits on the Arctic shelf of Russia. Arctic // Environment and economy. 2011. No. 1. Pages 26 – 37.
  24. V.I. Sergienko, L.I. Lobkovsky, I.P. Semiletov et al. Subsea permafrost retreat and destruction of shelf hydrates on the East Arctic seas shelf as a possible cause of 'methane catastrophe': overview of the comprehensive study of 2011. RAS reports, Vol. 446, No. 3. Pages 330 – 335.
  25. Judd A., Hovland M. Seabed Fluid Flow. The Impact on Geology, Biology, and the Marine Environment. Cambridge, 2007. 475 р.
  26. S.I. Rokos. Gas saturated deposits of the upper section of the Barents-Kara shelf. Abstract from the thesis of the PhD in Geology. Murmansk, 2009, 24 p.
  27. Yu.A. Vinogradov, A.N. Vinogradov, V.A. Krovotyntsev. Geophysical methods application for remote monitoring of Arctic cryosphere destruction progress. Modern techniques of seismic data processing and interpretation. Obninsk: GS of RAS, 2011. Pages 87 – 89.
  28. Thatje S., Gerdes D., Rachor E. A seafloor crater in the German Bight and its effects on the benthos. Publication No. 1422 of the Alfred- Wegener-Institute.
  29. Shearer J.M. et al. Submarine pingos in the Beaufort Sea. Science, 1971, v.175, p. 816 – 818.

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)

    Просмотров статьи: 6226

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru