Термобарический режим гидратсодержащих осадков на дне моря при включении в них длинного источника тепла

Исследуется термобарический режим гидратсодержащих осадков путем решения задачи о фазовом переходе газовый гидрат — свободный газ + вода при включении в них как линейного, так и цилиндрического металлического источников тепла. Показано, что в морях обычного (наиболее распространенного) типа с температурой придонной воды около 3 °C применение игольчатого зонда in situ на дне моря для исследования придонных залежей газогидратов сильно ограничено и возможно лишь при весьма больших линейных мощностях источника. Установлено, что только в условиях «теплых» морей применение игольчатого зонда на дне моря может позволить не только обнаруживать присутствие газовых гидратов в донных осадках, но и оценивать свойства последних по характеру изменения во времени как температуры, так и давления на поверхности зонда. Поскольку вблизи зонда характеристики изменения давления газа во времени, как правило, более дифференцированы, чем аналогичные температурные зависимости, в зонд, предназначенный для использования in situ в гидратосодержащих донных осадках, должен быть встроен также высокоточный датчик давления. Полученное решение задачи может служить основой процесса интерпретации результатов измерений, выполненных в гидратсодержащих осадках методом игольчатого зонда.

1. Kvenvolden K. A. Gas hydrates — geological perspectives and global change // Reviews of Geophysics. 1993. V. 31. P.173—187.

2. Гинсбург Г. Д., Соловьев В. А. Субмаринные газовые гидраты. СПб: Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана «ВНИИОкеангеология», 1994. 199 с.

3. Mazurenko L. L., Soloviev V. A. Worldwide distribution of deep-water fluid venting and potential occurrences of gas hydrate accumulations // Geo-Marine Letters. 2003. N 23/3–4. P. 162—176.

4. Соловьев В. А., Мазуренко Л. Л. Скопления газовых гидратов в очагах разгрузки флюидов как объекты исследований и освоения // Наука и техника газовой промышленности. 2004. № 1—2. С. 14—20.

5. Соловьев В. А. Глобальная оценка количества газа в субмаринных скоплениях газовых гидратов // Геология и геофизика. 2002. Т. 43 (7). С. 648—661.

6. Голубев В. А. Свидетельства присутствия газогидратов в верхнем слое донных осадков озера Байкал: результаты измерений теплопроводности in situ // Докл. РАН. 1998. Т. 358, № 3. С. 384—388.

7. Von Herzen R., Maxwell A. E. The measurement of thermal conductivity of deep sea sediments by a needle probe method // J. Geophys. Res. 1959. V. 64, N 10. P. 1557—1563.

8. Кутас Р. И., Кравчук О. П., Бевзюк М. И. Диагностика газогидратности придонного слоя осадков Черного моря по результатам измерения их теплопроводности in situ // Геофизический журнал. 2005. Т. 27, № 2. С. 238—244.

9. Дучков А. Д., Манаков А. Ю., Казанцев С. А., Пермяков М. Е., Огиенко А. Г. Экспериментальное моделирование и измерение теплопроводности пород, содержащих гидраты метана // Докл. РАН. 2006. Т. 408, № 5. С. 656—659.

10. Дучков А. Д., Манаков А. Ю., Казанцев С. А., Пермяков М. Е., Огиенко А. Г. Измерение теплопроводности синтетических образцов донных осадков, содержащих гидраты метана // Физика Земли. 2009. № 8. С. 42—50.

11. Дучков А. Д., Истомин В. Е., Соколова Л. С. Геотермический метод обнаружения газовых гидратов в донных осадках акваторий // Геология и геофизика. 2012. Т. 53, № 7. С. 920—929.

12. Гольмшток А. Я., Дучков А. Д., Рощина Н. А. О возможности обнаружения донных скоплений газовых гидратов геотермическим методом // Вопросы геофизики. СПб: Изд-во СПбГУ, 2005. Вып. 38. С. 130—147 (Ученые записки СПбГУ; № 438).

13. Нигматулин Р. И., Шагапов В. Ш., Сыртланов В. Р. Автомодельная задача о разложении газогидратов в пористой среде при депрессии и нагреве // Прикладная механика и техническая физика. 1998. Т. 39, № 3. С. 111—118.

14. Нигматулин Р. И., Шагапов В. Ш., Насырова Л. А. «Тепловой удар» в пористой среде, насыщенной газогидратом // Доклады РАН. 1999. Т. 366, № 3. С. 337—340.

15. Дядин Ю. А. Супрамолекулярная химия: клатратные соединения // Соровский Образовательный Журнал. 1998. № 2. С. 79—88.

16. Sultan N., Foucher J. P., Cochonat P., Tonnerre T., Bourillet J. F., Ondreas H., Cauquil E., Grauls D. Dynamics of gas hydrate: case of the Congo continental slope // Marine Geology. 2004. V. 206. P. 1—18.

17. Sloan E. D. Jr., Koh C. Clathrate Hydrates of Natural Gases. Third edition. N.Y.: CRC Press, 2007. 758 p.

18. Максимов А. М., Якушев В. С., Чувикин Е. Н. Оценка возможностей выбросов газа при разложении газовых гидратов // Докл.РАН. 1997. Т. 352, № 4. С. 532—534.

19. Чекалюк Э. Б. Термодинамика нефтяного пласта. М.: Недра. 1965. 236 с.

20. Kozeny J. Ueber kapillare Leitung des Wassers in Boden // Sitzungsber Akad. Wiss. Wien. 1927. V. 136(2a). P. 271—306.

21. Carman P. Fluid flow through a granular bed // Trans. Inst. Chem. Eng. 1937. V. 15. P. 150—167.

22. Лейбензон Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.-Л.: ОГИЗ, 1947. 244 с.