The thermobaric regime of hydrate-bearing sediments at the sea bottom when a long heat source within them is switched on
https://doi.org/10.7868/S2073667318040123
Abstract
The thermobaric regime of hydrate-bearing sediments is investigated in this paper by solution of the phase transition problem gas hydrate — gas + water when both linear and metallic cylindrical heat source is switched on. It is shown that the use of a needle probe in situ is strongly limited in the seas of the usual (most common) type with a bottom water temperature of about 3 °C for the study of gas hydrates accumulations on the sea bottom. Such a use is possible there only in case of very high linear source power. It was determined that only at the bottom of «warm» seas the use of a needle probe can allow not only to detect the presence of gas hydrates in bottom sediments, but also to evaluate the properties of these sediments by the nature of the temporal variations of both temperature and pressure on the surface of the probe. Since the characteristics of time changes of gas pressure near the probe are generally more differentiated than similar temperature dependencies, a high-precision pressure sensor must also be built into the probe designed for in situ use in hydrate-bearing bottom sediments. The obtained solution of the phase transition problem can serve as a basis for the process of the experimental data interpretation.
About the Author
A. Ya. Golmshtok
P.P. Shirshov Institute of Oceanology of RAS
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
References
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.
Review
For citations:
Golmshtok A.Ya. The thermobaric regime of hydrate-bearing sediments at the sea bottom when a long heat source within them is switched on. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2018;11(4):102-116. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S2073667318040123
Views:
102
Email this article 