Природные газовые гидраты в осадочных бассейнах мира

Содержание

Слайд 2

Отбор образцов приповерхностных газогидратов во время ледовой экспедиции на Южном Байкале (фото Н. Гранина)

Отбор образцов приповерхностных газогидратов во время
ледовой экспедиции на Южном Байкале

(фото Н. Гранина)
Слайд 3

Кристаллы газовых гидратов состоят из молекул газа, впаянных в каркас из

Кристаллы газовых гидратов состоят из молекул газа,
впаянных в каркас из

молекул воды

Озеро Байкал; Фото О. Хлыстова

Слайд 4

Гидраты метана – это кристаллические соединения, в которых кристаллическая решётка воды,

Гидраты метана – это кристаллические соединения, в которых кристаллическая решётка воды,

характерная для льда, расширена и содержит полости, заполненные молекулами газов

Гидраты образуются там, где вода и метан
оказываются рядом при низких температурах и
повышенных давлениях

Слайд 5

Общая формула гидрата М⋅nH2O, где М – молекула газа, n =

Общая формула гидрата М⋅nH2O, где М – молекула газа, n =

6 – 17 в зависимости от состава газа и Р-Т условий.
46 молекул воды могут удерживать
до 8 молекул метана СН4 (СН4⋅5.75 Н2О)
или
до 6 молекул изобутана С2Н6 (С2Н6⋅7.66 Н2О) При полном заполнении ячеек метаном (СН4⋅5.75 Н2О) в 1 м3 гидрата будет содержаться около 172 м3 метана (при стандартных условиях).
Но гидрат может образовываться даже при заполнении всего лишь трети ячеек и тогда 1м3 такого гидрата будет содержать около 60 м3 метана (при н.у.).
Слайд 6

Содержание небольшой примеси газогидратов может менять физические свойства пород. Так, таяние

Содержание небольшой примеси газогидратов может менять физические свойства пород. Так, таяние

льда, содержащего всего 1 – 2% газогидратов отличается по свойствам от таяния льда без гидратов. Оно сопровождается шипением, растрескиванием и пузырением поверхности, а также растрескиванием образца льда. .
Примеры:
Ядра ледяных комет состоят на 95 – 98% из льда и на 2 – 5% из гидрата метана.
Ямбург: образцы пород с глубин 70 – 120 м при оттаивании выделяли 0.22 см3 газа / г породы.
Этот газ в основном – газогидратный, так как при льдонасыщенности пор 90 – 98% свободного газа в породах должно бы содержаться очень мало.
Слайд 7

Теплофизические свойства газогидратов в среднем близки к свойствам льда за исключением

Теплофизические свойства газогидратов в среднем близки к свойствам льда за исключением

теплопроводности, которая для метановых гидратов составляет 0.45-0.51 Вт/м°K,
тогда как для воды равна 0.565 Вт/м°K, а для льда - 2.35 Вт/м°K
Тем самым, теплопроводность чистых гидратов на 20% ниже, чем теплопроводность воды и на 80% ниже, чем у льда.
Слайд 8

Большой интерес к природе формирования скоплений газовых гидратов обусловлен в основном

Большой интерес к природе формирования
скоплений газовых гидратов обусловлен
в основном следующими причинами:
Гидратные

залежи рассматриваются как возможный существенный источник энергетических ресурсов в будущем
Газогидраты играют важную роль в механизме формировании подводных оползней
Не исключён существенный вклад процессов разложения газогидратов в глобальное потепление климата (парниковый эффект (Carcione et al., 2005)
Слайд 9

Гидраты широко распространены в природе. Объём газа, связанного в них, оценивается

Гидраты широко распространены в природе.
Объём газа, связанного в них, оценивается от

1013 до
4 1014 м3 на суше и от 3 1015 до 4 1016 (и даже 8 1018) – в морях и океанах (Collett, 2002)
Слайд 10

В Арктике скопления газовых гидратов встречаются в пределах зон распространения вечной

В Арктике скопления газовых гидратов встречаются в пределах зон распространения вечной

мерзлоты на глубинах от 130 до 2000 м.
В прибрежных районах континентальных окраин скопления газовых гидратов обнаруживаются по наличию аномального сейсмического отражающего горизонта (BSR – bottom simulation reflector) на глубинах от 100 до 1000 м под дном моря
Слайд 11

Положение доказанных и предполагаемых (по ДСО (BSR)) накоплений газогидратов в океанических


Положение доказанных и предполагаемых (по ДСО (BSR)) накоплений газогидратов в

океанических отложениях внешних зон континентальных окраин (кружки) и в зонах вечной мерзлоты (ромбы) (Collet, 2002).
Слайд 12

Районы озера Байкал, где присутствие газогидратов предполагается по наличию сейсмического горизонта BSR. (Клеркс и др.,2004).


Районы озера Байкал, где присутствие газогидратов предполагается по наличию сейсмического

горизонта BSR. (Клеркс и др.,2004).
Слайд 13

Оценка объёма газа, содержащегося в газогидратах, по данным каротажа в скважинах (Collet, 2002).

Оценка объёма газа, содержащегося в газогидратах, по данным каротажа в скважинах

(Collet, 2002).
Слайд 14

. Глубина кровли и подошвы области устойчивого существования метановых газогидратов определяется

.


Глубина кровли и подошвы области устойчивого существования метановых газогидратов

определяется по точкам пересечения температурных профилей осадочной толщи с фазовой кривой, описывающей равновесие метанового газогидрата
с пресной водой и льдом (Истомин, Якушев, 1992):
Ln P = A - B × T
P – поровое давление (в MPa), которое предполагается равным гидростатическому, T - температура (в °K) :
A = 8.968, 29.112, 36.32, 38.569 и B = 2196.62, 7694.3, 9735.05, 10378.58 °K-1
для температурных интервалов:
260 < T < 273 °K, 272 < T < 283 °K, 282 < T < 291 °K, 290 < T < 302°K,
соответственно.
Слайд 15

. Содержание солей смещает равновесную кривую «метан-водный раствор NaCl» в сторону

.


Содержание солей смещает равновесную кривую «метан-водный раствор NaCl» в

сторону низких температур (Истомин, Якушев, 1992):
Ln(P/Po) = (С / T) + D – 128.65⋅X + 40.28⋅X2 – 138.49⋅Ln(1 – X)
где Х – молярная доля NaCl в растворе (для морской воды c 35 г NaCl в 1000 г H2О имеем:
Х = n(NaCl) / n(H2O) = (35/58.5) / (1000/18) = 0.01077) , Р – поровое давление в МПа (P = Po + ρw⋅g⋅z ≈ Po + 10×z(км) (МПа)) , Ро = 0.01013 МПа, параметры
C = - 8160.43 и D = 55.1103 характеризуют равновесие метан-гидрат-вода в отсутствии NaCl.
Т – температура в °К
Слайд 16

Кривая фазового равновесия морской воды (3.5% соли) с газогидра-том и газом

Кривая фазового равновесия морской воды (3.5% соли) с газогидра-том и газом

98% метана, 1% этана
и 1% СО2
(Jackson, 2004).
P(МПа) = Po+10⋅z(км)
Слайд 17

Диаграмма устойчивос-ти газогид-ратов в оса-дках в поле « T – Z

Диаграмма устойчивос-ти газогид-ратов в оса-дках в поле « T – Z

» при запол-нении пор морской или пресной во-дой
(по (Laberg et al., 1998) с изменениями)
Слайд 18

Кривые равновесия для газогидратов с 20% С1+ и для чистого метана.

Кривые равновесия для газогидратов с 20% С1+ и для чистого метана.

Зоны устойчивости для грязевого вулкана Меркатор (110°С/км; В) и для его флангов (60°С/км; А) (шельф Морокко; Depreiter et al., 2005).
Слайд 19

Из диаграмм видно, что условия устойчивого существования газогидратов в системе «газогидраты

Из диаграмм видно, что условия устойчивого существования газогидратов в системе

«газогидраты – поровая вода» по температуре и давлению зависят :
от содержания метана, этана, пропана,
H2S и СО2 в газе
(5 – 10% примесь этана и пропана в метане сдвигает
температуры равновесия с газогидратом на 5-10oC)
2) - от солёности воды.
(переход от пресной воды к морской понижает температуры равновесия примерно на 1.5oC)
(Hesse and Harrison, 1981; Weaver and Stewart, 1982; Laberg et al., 1998; Jackson, 2004; Depreiter et al., 2005)
Слайд 20

Смешанные гидраты (метан + этан + сероводород) могут формироваться при более

Смешанные гидраты
(метан + этан + сероводород)
могут формироваться при

более низких давлениях (или при более высоких температурах),
чем чисто метановые.
Образующиеся газогидраты могут забирать лёгкие компоненты из нефти, увеличивая плотность последней (Hunt, 1996).
Слайд 21

О Примеры численных расчётов глубин зоны устойчивого существования метановых газогидратов на

  

О

Примеры численных расчётов глубин зоны устойчивого существования метановых газогидратов на континентах

и в океанических условиях.

Глубины зоны устойчивого существования газовых гидратов определяют зону возможного существования этих образований по Р-Т условиям, однако, не гарантируют их наличие в породе и не определяют их объём.

Слайд 22

О Примеры определения глубин зоны устойчивого существования газогидратов в зонах вечной

  

О

Примеры определения глубин зоны устойчивого существования
газогидратов в зонах вечной мерзлоты на

суше и в глубоковод-
ных условиях озера Байкал (Клеркс и др.,2004).
Слайд 23

О Распределения температур с глубиной, измеренные после прекращения бурения (время в

  

О

Распределения температур с глубиной, измеренные после прекращения бурения (время в днях)

и кривая устойчивости метановых газогидратов с пресной водой. 1, 4 - кровля и подошва зоны устойчивости газовых гидратов; 2 - подошва зоны пермафроста; 3 - кровля и подошва зоны обнаружения слоёв с газогидратами.
Макс. насыщенность г-г достига-ла 90% при ср. пористости 0.30

Площадь Малик (скв. Malik 2L-38), побережье моря Бофорта, устье реки Мак-Кензи (Henninges et al., 2005). Газогидраты – в песчаных прослоях, разделённых слоями глинистых сланцев олигоцен-ранне-миоценового возраста.

Слайд 24

О Площадь Малик, устье реки Мак-Кензи Осадочные слои глинистых сланцев (без

  

О

Площадь Малик,
устье реки Мак-Кензи

Осадочные слои глинистых сланцев (без газогидратов),

пере-межаются со слоями песчаников толщиной от 1 до – 23 м, содержа-щих газогидраты с насыщенно-стью от 25- 65% (макс. 89%) в интервале глубин от 800м (уровень 3) до 1100 м (уровень 4 на рис. 1). Основание зоны вечномёрзлых пород располагается на глубине 600 м (уровень 2 на рис.1), а кровля и подошва зоны устойчивого существования газогидратов приходятся на глубины 220 и 1100 м (Henninges et al., 2005).
Слайд 25

О Распределение температуры с глубиной и положение зоны устойчивого существования метановых

О

Распределение температуры с глубиной и положение
зоны устойчивого существования метановых газогидратов

Уренгойская площадь
Западно-Сибирского


бассейна, скв. 411
Показаны профили
температур 3.4 млн.
лет назад, 13 000 и
5 000 лет назад, а
также T(z) в современ-
ном разрезе.
gh – кривая устойчивос-
ти газогидратов.
TL – температура лик-
видуса поровой
жидкости
Слайд 26

Изменение мощности пермафроста и глубин зон устойчивости метановых газогидратов в ответ

Изменение мощности пермафроста и глубин зон устойчивости метановых газогидратов в ответ

на резкие коле-бания клима-та в послед-ние 3 млн. лет.
(результаты
моделирова-ния; скв. 411, Уренгойская площадь,
Западно-. Сибирский
бассейн).
Слайд 27

Моделирование демонстрирует, что процессы формирования и деградации зон благоприятных для устойчивого

Моделирование демонстрирует, что процессы формирования и деградации зон благоприятных для устойчивого

существования метановых газогидратов тесно коррелируют с динамикой существования зон вечномерзлых пород.
В истории изменения климата за последние 3.4 млн. лет лет выделяются по крайней мере 9 периодов с образованием мощных зон благоприятных для устойчивого существования метановых газогидратов на глубинах от 200-300 м до 400-800 м и примерно столько же периодов с деградацией этих зон.
Слайд 28

П В настоящее время по нашим оценкам зона устойчивости метановых газогидратов

П

В настоящее время по нашим оценкам зона устойчивости метановых газогидратов на

Уренгойской площади находится на глубинах от 240 до 700 м.
На некоторых месторождениях залива Аляска и дельты реки Мак Кензи, основание этой зоны погружается до глубин 1000 и более м ниже дна моря (табл. 5; Sloan, 1990; Collet, 2002).
Слайд 29

Западная пассивная окраина Индии (глубина моря 3600 м) Как видно из

Западная пассивная окраина Индии
(глубина моря
3600 м)
Как видно из диаграмм рис.

9 зона устойчивого существования метановых газогидратов прос-
тирается вглубь осадочной толщи от поверхности дна океана до глубины около 380 м
Слайд 30

Механизм формирования скоплений газогидратов Основной объём газогидратов формируется в природе по

 

Механизм формирования скоплений газогидратов
Основной объём газогидратов формируется в природе по водофильтрационному

механизму.
Уменьшение растворимости метана в воде при сокращении температуры есть основная причина выпадения гидратов в пределах поля их устойчивого существования.
Эти газогидраты формируются из метана, содержащегося в водах, фильтрующихся снизу вверх в область более низких температур.
Слайд 31

Формирование больших скоплений газовых гидратов требует большого объёма и газа и

Формирование больших скоплений газовых гидратов требует большого объёма и газа и

воды.
Поэтому наличие больших количеств УВ газов (биогенных или/и термогенных) является важным фактором, контролирующим формирование и распределение газовых гидратов в природе.
В большинстве морских гидратов метан биогенного происхождения (микробиогенный). Но в Мексиканском заливе, северной Аляске и в дельте реки Мак Кензи он термогенного происхождения, как предполагают данные изотопного и молекулярного анализа (Collet, 2002).
Слайд 32

Если отсутствуют эффективные пути миграции газа и воды, обеспечивающие их поступление

Если отсутствуют эффективные пути миграции газа и воды, обеспечивающие их поступление

в зону формирования газогидратных скоплений, то маловероятно формирование заметных залежей газовых гидратов.
Следовательно, проницаемость пород и распределение разломов должны рассматриваться как возможные факторы образования путей снабжения гидратных резервуаров газом и водой.
Наличие покрышек и пористых пород резервуара – непременное условие формирования газогидратных месторождений.
В глинистых осадках газогидраты могут формироваться лишь в условиях, когда осадок находится в разуплотненном, разжиженном состоянии (верхние 20-100 м морских отложений).
Газогидраты материковых отложений встречаются почти исключительно внутри песчаных пород (Курчиков, 1992).
Слайд 33

При образовании газогидратов имеет место миграция газа и влаги к местам

При образовании газогидратов имеет место миграция газа и влаги к местам

активного роста гидратов.
Наличие в песчаных породах глинистых частиц затрудняет влагоперенос и газообмен внутри породы.
Поэтому в уплотненных песчаных породах гидратообразование прекращается при переходе от легких супесей с содержанием глинистых частиц 2-5% к тяжелым супесям с содержанием этих частиц 5-10% (Истомин, Якушев, 1992).
Слайд 34

Аномальный сейсмический отражающий горизонт (BSR-Bottom Simulating Reflector) и зона устойчивости газовых

Аномальный сейсмический отражающий горизонт (BSR-Bottom Simulating Reflector) и зона устойчивости газовых

гидратов

На сейсмических профилях донный рефлектор (отражающий горизонт, повторяющий рельеф дна или BSR - Bottom Simulating Reflection) выражен отчётливо в силу своей интенсивности и пересечения литологических границ (рис. ниже).
Обычно появление этого горизонта интерпретируют как сейсмический знак основания зоны газовых гидратов: зона свободного газа может располагаться непосредственно под сейсмической границей BSR (Carcione et al., 2005).

Слайд 35

Сейсмические профили вдоль линии, соединяющей скв. DSDP 994, 995 и 997,


Сейсмические профили вдоль линии, соединяющей скв. DSDP 994, 995 и

997, расположенные в пределах хребта Blake Ridge (Атлантический шельф США; рис. 6) (Collet, 2002).
Слайд 36

Сейсмический разрез вдоль MITI профиля в жёлобе Нанкай (Collet, 2002).


Сейсмический разрез вдоль MITI профиля в жёлобе Нанкай (Collet, 2002).

Слайд 37

BSR в осадочных бассейнах между островами Сулавези и Борнео в Индонезии


BSR в осадочных бассейнах между островами Сулавези и Борнео в

Индонезии (северная часть бассейна Макассар).

Грязевой вулкан на дне моря и отра-жательный горизонт BSR на глубине 250 млсек ниже дна моря Эта глубина пред-полагает под вулканом более высокий тепловой поток, чем под его флангами, где глубина BSR 300 млсек.

Слайд 38

Появление донного рефлектора (BSR) вызвано резким изменением скоростей сжатия и плотности

Появление донного рефлектора (BSR) вызвано резким изменением скоростей сжатия и плотности

пород.
Возможные причины контраста Vp и ρ:
контраст скоростей при переходе от слоя пород, содержа-щих гидраты, к породам со свободным газом в порах;
контраст слоя пород с гидратами со слоем пород без УВ в порах,
контраст между слоем пород с небольшим количеством газовых гидратов и подушкой свободного газа под ним (присутствие совсем небольшого количества свободного газа (около 1% порового объёма) достаточно, чтобы сгенерировать донный рефлектор, BSR).
Например, многоканальное сейсмическое зондирование осадочного разреза на сев-зап. шельфе Баренцева моря предполагает осадки, содержащие газогидраты и покрывающие зону аккумуляции свободного газа, т.е. механизм 3 (Гинсбург, Соловьёв, 1994; Laberg et al., 1998)
Слайд 39

Ранее считалось, что контраст плотностей вызван целиком разностью Vp в газогидратах

Ранее считалось, что контраст плотностей вызван целиком разностью Vp в газогидратах

(Vгидр=3.3 – 3.8 км/сек; Laberg et al., 1998) и породах без УВ (Vпор=2.4 – 2.7 км/сек ). По этому контрасту и оценивались объёмы газогидратов, что приводило к завышению их объёмов на порядки величин
Хотя породы, насыщенные газогидратом и характеризуются более высокими сейсмическими скоростями, чем насыщенные водой (Collett, 1993), но исследования показали, что в большинстве случаев донный рефлектор (BSR) обязан своим появлением не столько положительным аномалиям Vp, вызванным присутствием газогидратов, концентрация которых обычно мала, сколько присутствию непосредственно ниже свободного газа с отрицательными аномалиями Р-волн (Carcione et al., 2005).
Слайд 40

Частым заблуждением является отождествление основания зоны с наличием скоплений гидратов в

Частым заблуждением является отождествление основания зоны с наличием скоплений гидратов в

морских осадках с основанием зоны их Р-Т устойчивости.
Это справедливо лишь в случае, когда имеется поток метана снизу, достаточный для формирования гидратов (q > qm).
Во многих случаях основание зоны гидратных скоплений располагается на значительно более мелких уровнях, чем основание зоны их Р-Т устойчивости. Для формирования газогидратного скопления помимо нахождения породы в пределах поля устойчивости необходимо, чтобы количество метана, принесённого снизу водой к породам рассматриваемого горизонта, перевосходило его количество, способное раствориться в поровой воде при Р-Т условиях данных глубин (Xu and Ruppel, 1999).
Слайд 41

Если отражающий горизонт (BSR) маркирует кровлю зоны свободного газа, то он

Если отражающий горизонт (BSR) маркирует кровлю зоны свободного газа, то он

может располагаться и заметно глубже основания зоны устойчивого существования газогидратов. Может оказаться, что между зоной свободного газа и зоной присутствия и устойчивости гидратов будет слой, не содержащий ни гидратов, ни свободного газа. Тогда отражательный горизонт (BSR) будет ниже зоны наличия и устойчивости гидратов.
В ситуации, когда свободного газа нет, отражательного горизонта (BSR) может и не быть вовсе.
Большинство геологов предпочитают интерпретировать отражательный горизонт (BSR) как совпадающий одновременно и с кровлей зоны свободного газа, и с подошвой зоны наличия газогидратов, и с подошвой зоны их устойчивости. Но так будет лишь при достаточно быстром осадконакоплении, когда количество метана, выделяющегося из воды, будет большим, и подушка газа будет формироваться тогда непосредственно под подошвой зоны устойчивого существования газогидратов (Xu and Ruppel, 1999).
Слайд 42

Высокая скорость осадконакопления и достаточная генерация метана (преимущечтвенно биогенного) характерны для

Высокая скорость осадконакопления и достаточная генерация метана (преимущечтвенно биогенного) характерны для

южной половины озера Байкал, где скорее всего подушка газа формируется непосредственно под подошвой зоны устойчивого существования газогидратов.

Граница BSR на Байкале
имеет особенность: она, про-
тив обыкновения, не повто-
ряет в точности рельеф дна, а имеет неровную форму, местами прерываясь вблизи многочисленных разломов.
А. Гольмшток предположил, что в этих местах устойчивость газо-
гидратов нарушается и метан от разложившихся гвзогидратов прорывается на поверхность
дна озера (Клеркс и др., 2004).

Слайд 43

В зимнее время пузырьки выделяющгося газа- вмерзают в лёд (Клеркс и др 2004)

В зимнее время пузырьки выделяющгося газа-
вмерзают в лёд (Клеркс и

др 2004)
Слайд 44

Сейсмоакустический разрез Южно Байкальской котловины (Клеркс и др 2004) Видны нарушения

Сейсмоакустический разрез Южно Байкальской котловины (Клеркс и др 2004)
Видны нарушения

границы BSR
с приподнятыми участками и раз-
рывами. Показаны очаги разгрузки газа в районе грязевых вулканов.

Гидроакустическая съёмка
газовых факелов выбросов
метана в водную толщу
из осадков озера Байкал.
(Эхолотограмма Н. Гранина)
(по (Клеркс и др., 2004)

Слайд 45

Оценки градиента температур и теплового потока через дно моря по глубине

Оценки градиента температур и теплового потока через дно моря по

глубине горизонта BSR

Определение теплового потока включает следующие шаги (Yamano et al., 1982; Jackson, 2004; Depreitor et al., 2005):
переход от двойного времени к глубине ниже дна моря, основанный на модели скоростей;
2) вычисление гидростатического и литостатичес-кого давления;
3) вывод эквивалентной температуры трёхфазового равновесия газовых гидратов;
4) определение геотермического градиента и тепло-вого потока.

Слайд 46

Градиент температуры определяется по температуре породы на дне моря (Tb), температуре

Градиент температуры определяется по температуре породы на дне моря (Tb), температуре

пород на глубине горизонта BSR (Tbsr) и глубине этого горизонта (Zbsr).

Температуру Tbsr вычисляют в предположении, что горизонт BSR отражает скачок от плотности пород в пределах подушки свободных газов, скопившихся под непроницаемым слоем в основании зоны устойчивости газогидратов, к плотности пород слабопроницаемого слоя, содержащего небольшое количество газогидратов.

Слайд 47

Пример определения dT/dz в районе грязевого вулкана Меркатор (110°С/км) и для

Пример определения dT/dz в районе грязевого вулкана Меркатор (110°С/км) и для

его флангов (60°С/км) на шельфе Морокко (Depreiter et al., 2005).
Кривые равновесия для газогидратов с 20% С1+ и для чистого метана Они использовались при определении глубины основания зоны устойчивости г-г. Следующие параметры использовались в этих оценках : Vp = 1500 м/сек – для воды, Vp = 1800 м/сек – для осадочных пород под грязевым вулканом Меркатор в Морокко (плотность воды ρw = 1030 кг/м3, плотность осадков ρs = 2300 кг/м3, плотность матрицы осадков ρm = 2650 кг/м3, плотность газогидратов ρh = 900 кг/м3 и осадки состоят из 20% гидратов и 80% матрицы). Тогда определялись глубина и давление основания зоны устойчивости г-г (давление возрастало от 3500 КПа под кратером вулкана до 6000 КПа под самой глубокой точкой моря).
Слайд 48

Кривые равновесия для газогидратов с 20% С1+ и для чистого метана.

Кривые равновесия для газогидратов с 20% С1+ и для чистого метана.

Зоны устойчивости для грязевого вулкана Меркатор (110°С/км) и для его флангов (60°С/км) (шельф Морокко; Depreiter et al., 2005).
Слайд 49

Пример газогидратной системы северной части бассейна Макассар (в проливе между островами

Пример газогидратной системы северной части бассейна Макассар (в проливе между островами

Борнео и Сулавеси в Индонезии - глубина границы BSR около 300 м ниже дна моря).
(Jackson, 2004)
В оценках принимались Vp = 1500 м/сек в воде, Vp = 1200 – 1500 м/сек - для пород в пределах подушки свободного газа, Vp = 1550 – 1755 м/сек - для пород с газогидратами над границей BSR (среднее Vp = 1625 м/сек).
Температура Tbsr в подошве зоны устойчивости газогидратов рассчитывалась по кривой Р – Т равновесия (вода с 3.5% соли и с 98% метана, 1% этана и 1% СО2 .
Слайд 50

Кривая фазового равновесия морской воды (3.5% соли) с газогидра-том и газом

Кривая фазового равновесия морской воды (3.5% соли) с газогидра-том и газом

98% метана, 1% этана
и 1% СО2
(Jackson, 2004).
P(МПа) = Po+10⋅z(км)
Слайд 51

BSR в осадочных бассейнах между островами Сулавези и Борнео в Индонезии


BSR в осадочных бассейнах между островами Сулавези и Борнео в

Индонезии (северная часть бассейна Макассар).

Грязевой вулкан на дне моря и отра-жательный горизонт BSR на глубине 250 млсек ниже дна моря Эта глубина пред-полагает под вулканом более высокий тепловой поток, чем под его флангами, где глубина BSR 300 млсек.

Слайд 52

Оцененные значения градиента температуры уменьшались от dT/dz.=60°С/км – в центральной части

Оцененные значения градиента температуры уменьшались от dT/dz.=60°С/км – в центральной части

пролива Макассар до dT/dz.=20°С/км к востоку от неё.
Тепловой поток q = - k × (dT/dz), где k – теплопроводность.
Использовалось приближённое соотношение:
k = 0.8243×Vp - 0.3237
(по данным в Центрально-Американском и Нанкай жёлобах), так что для средней Vp = 1625 м/сек - k = 1.016 Вт/м°С.
Значения теплового потока q уменьшались от 75 мВт/м2 на шельфе Калимантана до 60 мВт/м2 в середине пролива Макассат, затем до 45 мВт/м2 в складчатом пояси западного Сулавеси, до 35 мВт/м2 на западном шельфе Сулавеси и резко падали до 20 мВт/м2 в юго-западном крыле Сулавеси (Jackson, 2004).
Слайд 53

Ошибки определения dT/dz и q Давление – глубина: Для грязевого вулкана

Ошибки определения dT/dz и q
Давление – глубина: Для грязевого вулкана Меркатор

(Морокко) ошибки ΔР / P составляли от 2 до 6.5%.
Температура TBSR: Ошибки в определении TBSR заметно сокращаются из-за логарифмического характера зависимости Т от Р .
Средняя скорость Vp в осадках, определяющая глубину горизонта BSR - наиболее важный параметр в определении градиента температуры.
Теплопроводность.
В целом, ошибка в dT/dz оценивается в 15%, а в тепловом потоке в 25% (Depreiter et al., 2005).
5) Состав гидратов: часто не получается для образца, а используется некий осреднённый, предполагаемый. Полагают, что вариации в составе газовых гидратов в регионе невелики.
Слайд 54

Оценки объёма газа в областях со скоплениями газогидратов Объём газа, содержащегося

Оценки объёма газа в областях со скоплениями газогидратов

Объём газа, содержащегося

в газогидратном скоплении, зависит в основном от пяти параметров (Colett, 1993; 2002):
размера площади распространения газогидратной залежи,
толщины резервуара, содержащего гидраты,
пористости осадочных пород в резервуаре,
насыщенности газогидратами (процент порового пространства, занятого газовыми гидратами),
гидратного номера рассматриваемого газогидрата.
Значения этих параметров могут заметно меняться не только для разных гидратных скоплений мира, но и для разных гидратных горизонтов в пределах одной площади (табл. 2-10 и 3-10).
Слайд 55

Характерис-тики резерву-аров и оцен-ки объёма га-за в газогид-ратах осадоч-ных прослоек A-F

Характерис-тики резерву-аров и оцен-ки объёма га-за в газогид-ратах осадоч-ных прослоек A-F

в место-рождении Прадха Бэу на Аляске (Colett, 1993).
Слайд 56

Характеристики резервуаров и оценки объёма газа в газогидратах осадочных прослоек A-F

Характеристики резервуаров и оценки объёма газа в газогидратах осадочных прослоек A-F

в месторождении Прадха Бэу на Аляске (Colett, 1993).

Σ = 1.049 Σ = 1.237

Слайд 57

Вариации насыщенности (S) (S - процента порового пространства породы, занятого газовыми

Вариации насыщенности (S)
(S - процента порового пространства породы, занятого газовыми гидратами)
Одно

из газогидратных скоплений в районе хребта Blake Ridge (Атлантическая окраина США) : S max от значения 7 и 8.4% в скв. DSDP 994 и 995 до 13.6% в скв. DSDP 997.
На континентальной окраине Каскадных гор в западной Канаде газовые гидраты располагались в пределах слоя мощностью 50-80 м над горизонтом BSR. Насыщенность газагидратами варировала от Smin = 5% непосредственно под дном моря до Smax = 39% вблизи забоя скв. DSDP 889.
См. табл. 5 и 28.

В общих оценках объёма гидратов средняя пористость пород, содержащих гидраты, принимается равной 30%, что типично для верхних горизонтов песчаников.

Слайд 58

Вариации толщины газогидратного резервуара Обычно оценки полного объёма газогидратов в мировом

Вариации толщины газогидратного резервуара
Обычно оценки полного объёма газогидратов в мировом океане

или в таких больших регионах как Арктика или Атлантическая окраина делаются в предположении, что толщина газогидратного резервуара составляет 10% от мощности нижней половины зоны устойчивого существования гидратов.
Для Прадха Бэй это дало бы среднюю толщину резервуара 60 м.
На практике толщина гидратных тел меняется от первых см до первых м и лишь в редких случаях составляет первые десятки метров
Слайд 59

Гидратный номер клатрата Он определяет, какая часть структуры клатрата заполнена газом

Гидратный номер клатрата
Он определяет, какая часть структуры клатрата заполнена газом

и зависит от типа гидрата.
Общая формула газового гидрата имеет вид
M×nH2O
где M есть молекула газа и n меняется от 6 до 17 в зависимости от P-T условий и структуры гидрата (Истомин, Якушев, 1992). Коллет (Colett, 1993) предположил, что в природе степень заполнения клатратов газом меняется от 90% для гидратного номера n=6.325 до 70% для n=7.475. Это должны быть максимальные и минимальные значения гидратных номеров в природе.
1м3 метанового газогидрата с n = 6.325 даёт 164 м3 метана (при стнд. усл.) , а с n = 7.475 - 139 м3 метана.
Исследования г-г в прибрежной зоне острова Ванкувер даёт гидратные номера в интервале 6.1±0.2 (Lu et al., 2005).
Слайд 60

При известных параметрах газогидратной залежи потенциальный объём газогидрата в залежи, оценивается

При известных параметрах газогидратной залежи потенциальный объём газогидрата в залежи, оценивается

по формуле:
Vг-г = ϕ×S× Δh ×106 (м3/км2)
а объём газа, содержащегося в газогидратном скоплении, получается из соотношения:
Vметана = Vг-г × Vn (м3/км2)
где S - насыщенность газогидратами порового пространства, ϕ - средняя пористость пород гидратного резервуара, Δh – толщина резервуара
(в м).
Слайд 61

Общие запасы природного газа в газогидратных скоплениях мира в областях распространения

Общие запасы природного газа в газогидратных скоплениях мира в областях распространения

вечной мерзлоты на суше оцениваются объёмом от 1.4⋅1013 до 3.4⋅1016 м3 (табл. 1). Те же запасы в осадочном чехле океана составляют по оценкам от 3.1⋅1015 до 7.6⋅1018 м3 . Грубые оценки количества газа, содержащегося в скоплениях газовых гидратов всего мира, предполагают величину около 2⋅1016 м3, что почти на два порядка превосходит известные современные запасы природного газа на Земле (около 2.5⋅1014 м3).
(Для сравнения - мировая добыча газа за 20 лет с 1981 по 2000 лет составила около 3.2⋅1013 м3 ).
Слайд 62

Слайд 63

Недавние оценки потенциальных объёмов метана в скоплениях газовых гидратов бассейнов Канады

Недавние оценки потенциальных объёмов метана в скоплениях газовых гидратов бассейнов Канады

(Majorovich and Osadetz, 2001) предполагают следующее распределение объёмов газа в пределах Канады:
0.24-8.7×1013 м3 в дельте реки Маккензи и в море Бофорта, 0.19-6.2 × 1014 м3 в Арктическом Архипелаге, 1.9-7.8 × 1013 м3 на Атлантической окраине и 0.32 - 2.4 ×1013 м3 на Тихоокеанской окраине Канады.
Потенциальный объём метана в газовых гидратах всей Канады оценивается величиной 0.44 - 8. × 1014 м3, что более чем на порядок превосходит известный на сегодняшний день газовый УВ потенциал Канады (примерно 0.27 × 1014 м3; Majorovich and Osadetz, 2001).
Слайд 64

В будущем при исследовании конкретных месторождений все приведённые оценки будут скорее

В будущем при исследовании конкретных месторождений все приведённые оценки будут скорее

всего снижены в несколько раз.
Основание для этого:
Площади распространения газогидратной залежи не покрывают непрерывно всю потенциальную область наличия газогидратов, а проявляются локально, составляя в сумме около 10% потенциальной площади
2) Толщина газогидратного резервуара Δh для Атлантической и Тихоокеанской окраин Канады не оценивалась по данным каротажа, как в других районах страны, а полагалась равной 110 м при средней насыщенности газогидратами 15%.
Оба фактора заметно завышают реальную ситуацию в пассивных окраинах континентов (см., табл. 5).
Слайд 65

В этой связи можно отметить месторождение Мессояха в Западной Сибири, где

В этой связи можно отметить месторождение Мессояха в Западной Сибири, где

аналогичные оценки проф. А. Макогона, сделанные в предположении, что толщина газогидратного резервуара Δh совпадает с шириной зоны стабильности газогидратов, дали огромный предполагаемый объём газогидратов на площади месторождения, который при более точном изучении месторождения сократился на несколько порядков (Collett and Ginsburg, 1994).
Слайд 66

И всё же ожидаемые объёмы газов, хранящиеся в газогидратных скоплениях, впечатляющи.

И всё же ожидаемые объёмы газов, хранящиеся в газогидратных скоплениях, впечатляющи.


Однако, до их разработки в промышленных масштабах пока ещё очень далеко.
Причины - газовые гидраты относятся к нетрадиционным источникам энергии, добыча и использование которых требует особой технологии и существенных дополнительных материальных затрат по сравнению с добычей обычных горючих ископаемых, таких как нефть и газ. Это связано с тем, что хотя значительная часть морских континентальных шельфов, по-видимому, подстилается газовыми гидратами, но их концентрация внутри большей части морских отложений должна быть очень низкой.
Слайд 67

К тому же гидраты расположены, как правило, в неуплотнённых богатых глиной

К тому же гидраты расположены, как правило, в неуплотнённых богатых глиной

породах, которые плохо держат давление жидкости, внедряемой в пласт по технологии извлечения газов из гидратов. Это создаёт большие, почти неразрешимые проблемы с добычей газа из морских газогидратных скоплений.
И только в таких морских областях, как в жёлобе Нанкай и, возможно, в Мексиканском заливе, могут быть найдены газовые гидраты в большой концентрации и в более удобных кластических резервуарах с более прочными породами (Colett, 1993; 2002).
- Предыдущая
Модели первичной и вторичной миграции УВ в бассейнах
Следующая -
Численный анализ истории погружения, термической эволюции и процессов генерации углеводородов в осадочных бассейнах

Похожие презентации

Ордера в архитектуре
Выявление следов рук
Подготовка технического задания для электронных курсов
Общевоинские уставы, их основные требования и содержание
Понятие измерительного сигнала и его преобразование
ШЕДЕВРЫ АРХИТЕКТУРЫ ИНДИИ
Гензель и Гретель Художник Сергий Елена
Искусство анимации как средство развития речи детей младшего школьного возраста Формирующий эксперимент «ВОРОНА» ГОУ СОШ №
Материнство и заработная плата: почему женщины с детьми зарабатывают меньше?
Получение наноструктурированных пленок Al2O3 из золь-гель пленок
Фридрих Вильгельм Ницше
Банковские услуги для малого и среднего бизнеса: современное состояние и потребительские предпочтения Результаты исследования
Символічне значення одягу священнослужителів. Символіка кольорів
В лесу - презентация для начальной школы_
Классный час «Творчество Сурикова Василия Ивановича»
Спортплощадка
Язык программирования Java
do does игра
Описание картины осенней тематики - презентация для начальной школы_
Мы показываем кукол, а куклы показывают нам мир. Презентация учащихся 4-го класса спецшколы – интерната № 21 г. Петрозаводска
Подготовительные и вспомогательные процессы при выполнении земляных работ
Тұрғындарға фармацевтикалық көмекті ұйымдастырудың заңнамалық базасы. Дәрілік заттар айналымы саласындағы халықаралық сапа
Florence Nightingale - Pioneer of nursing
Функция менеджмента «Контроль» КОНТРОЛЬ – СИСТЕМА НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ФИРМЫ.
Презентация Черный квадрат
Массивы в Java
Школа футбольного арбитра. Правило 5. Арбитр
Презентация "Сказочные узоры. Городецкая роспись" - скачать презентации по МХК
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть