МурманшельфИнфо. 2009, N 1 (6).

ïðèðîäíûå ãèäðàòû ïðèðàçëîìíîå ìåñòîðîæäåíèå ãèäðàòû êðèîãåííîãî òèïà Øòîêìàíîâñêîå ÃÊÌ Ðèñóíîê 3. Ãàçîãèäðàòîíîñíûå îáëàñòè â ðîññèéñêîì ñåêòîðå Ñåâåðíîãî Ëåäîâèòîãî îêåàíà. 1 2 Ðèñóíîê 2. Çîíà ñòàáèëüíîñòè ãèäðàòîâ ìåòàíà íàä Øòîê- ìàíîâñêèì ÃÊÌ. 1 - ãåîòåðìè÷åñêèé ãðàäèåíò; 2 - ðàâíîâåñíàÿ êðèâàÿ ãèäðàòîîáðàçîâàíèÿ. Ð, ÌÏà -2 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5 8.0 0 150 300 450 600 750 800 t, 0 C Çîíà ñòàáèëüíîñòè ãèäðàòîâ 330 ì Í, ì åäèíèö ì äî áîëåå 200 ì. Íà ðèñóíêå 3 ïðèâåäåíà êàðòà ðîññèéñêîé ÷àñòè Ñå- âåðíîãî Ëåäîâèòîãî îêåàíà ñ ïðîãíîçàìè ãàçîãèäðà- òîíîñíîñòè â çàâèñèìîñòè îò ãåíåçèñà ãàçîãèäðàòíûõ ñêîïëåíèé [2]. Ïðîãíîçèðóåòñÿ, ÷òî çîíû âîçìîæíîé ãàçîãèäðàòîíîñíîñòè âåñüìà îáøèðíû è, ïî-âèäèìîìó, ìîãóò ðàññìàòðèâàòüñÿ â êà÷åñòâå èñòî÷íèêîâ óãëåâî- äîðîäîâ â áóäóùåì. Ðàññìîòðèì âîçìîæíûå îñëîæíåíèÿ ïðè ñòðîèòåëü- ñòâå ãèäðîòåõíè÷åñêèõ ñîîðóæåíèé è ýêñïëóàòàöèè ñêâàæèí â óñëîâèÿõ âîçìîæíûõ ñêîïëåíèé ãàçîâûõ ãè- äðàòîâ â ïðèäîííîé ÷àñòè ðàçðåçà. Òèïè÷íûì ïðèìå- ðîì çäåñü ìîãóò ñëóæèòü óñëîâèÿ â öåíòðàëüíîé ÷àñòè Áàðåíöåâà ìîðÿ, ãäå ðàñïîëîæåíî Øòîêìàíîâñêîå ìå- ñòîðîæäåíèå, îñëîæíåííîå ïî íåêîòîðûì äàííûì òåê- òîíè÷åñêèìè ðàçëîìàìè. Èçâåñòíî, ÷òî ïîìèìî òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ è ìè- íåðàëèçàöèè íà îáðàçîâàíèå è íàêîïëåíèå ãèäðàòîâ ñóùåñòâåííî âëèÿåò ëèòîëîãèÿ ïîðîä. Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçûâàþò [3], ÷òî äëÿ óïëîòíåííûõ ñðåä ñ ðîñòîì äèñïåðñíîñòè ñëàãàþùèõ ïîðîäó ÷à- ñòèö (îò êðóïíîçåðíèñòûõ äî ìàëîçåðíèñòûõ ïîðîä) ãèäðàòîñîäåðæàíèå óâåëè÷èâàåòñÿ (ðèñóíîê 4). Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè äèñïåðñíîñòè äî îáðàçöîâ òÿæåëîé ñóïåñè ãèäðàòîñîäåðæàíèå ñíèæàåòñÿ äî íóëÿ. Äëÿ ëèòîëîãè÷åñêîãî ñîñòàâà âåðõíåé ÷àñòè ðàç- ðåçà äî ãëóáèí 20 - 30 ì îò äíà ìîðÿ ïðîãíîçèðóåòñÿ ïðèñóòñòâèå ãèäðàòîâ â âèäå îòäåëüíûõ âêðàïëåíèé. Íà ãëóáèíàõ äî 200 - 250 ì â ðàçðåçå ïðèñóòñòâóþò ïîðîäû, ñïîñîáíûå ê àêêóìóëÿöèè çíà÷èòåëüíûõ ñêî- ïëåíèé ãèäðàòîâ.  ïðîöåññå ðàçðàáîòêè ìåñòîðîæäåíèÿ âîêðóã ýêñ- ïëóàòàöèîííûõ êîëîíí, âñëåäñòâèå òðàíñïîðòèðîâêè ïî íèì òåïëîãî ãàçà èç íèæåëåæàùèõ ãîðèçîíòîâ, ïðî- èñõîäèò óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû îêðóæàþùèõ ïîðîä. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ôàçîâîãî ñîñòîÿíèÿ âîäû è ãàçà â ãèäðàòîíàñûùåííûõ èíòåðâà- ëàõ âîêðóã ñêâàæèí. Ñ òåõíè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ ðàñ- ñìàòðèâàåìûé ïðîöåññ àíàëîãè÷åí ïðîöåññó ðàñòå- ïëåíèÿ ìåðçëûõ ïîðîä ïðè ðàçðàáîòêå ìåñòîðîæäåíèé óãëåâîäîðîäîâ â ðàéîíàõ âå÷íîé ìåðçëîòû. Íà ñòàäèè ïðîåêòíûõ ðàáîò äëÿ îïðåäåëåíèÿ ðàçìå- ðîâ çîí òåïëîâîãî âëèÿíèÿ ïðèíÿòî ïðèìåíÿòü ìîäå- ëè, â êîòîðûõ èñïîëüçóåòñÿ ïîíÿòèå îáëàñòè ôàçîâîãî ïåðåõîäà èëè â âèäå ðåçêîé ãðàíèöû ðàçäåëà ìåæäó òàëîé è ìåðçëîé çîíàìè, èëè â âèäå ïðîòÿæåííîé îá- ëàñòè ðàçäåëà, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ôàçîâîìó ïåðåõîäó â ñïåêòðå òåìïåðàòóð. Ðåçêàÿ ãðàíèöà ðàçäåëà èìå- åòñÿ â êðóïíîäèñïåðñíûõ ñðåäàõ, íàïðèìåð ïåñêàõ, à ïðîòÿæåííàÿ - â òîíêîäèñïåðñíûõ ñðåäàõ, íàïðèìåð ñóãëèíêàõ. Ïðèìåíèòåëüíî ê Øòîêìàíîâñêîìó ìåñòî- ðîæäåíèþ, èñõîäÿ èç õàðàêòåðèñòèê ïîðîä, ñëàãàþùèõ âåðõíèå èíòåðâàëû ãåîëîãè÷åñêîãî ðàçðåçà, ôðîíò ôà- çîâîãî ïåðåõîäà ìîæåò ïðåäñòàâëÿòü ðåçêóþ ãðàíèöó. Ðàñ÷åòû ïðîâîäèëèñü äëÿ ñëó÷àÿ ðàáîòû îäíîé ñêâà- æèíû è ïðè âçàèìîäåéñòâèè ãðóïïû ñêâàæèí [4, 5]. Ìà- òåìàòè÷åñêàÿ ïîñòàíîâêà çàäà÷è ôîðìóëèðóåòñÿ êàê «çàäà÷à Ñòåôàíà» äëÿ ïëîñêîðàäèàëüíîãî ñëó÷àÿ. Ðàñ- ïðåäåëåíèå òåìïåðàòóð â ãèäðàòîíàñûùåííîé çîíå è çîíå ðàçëîæèâøåãîñÿ ãèäðàòà îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì òåïëîïðîâîäíîñòè. Íà ðèñóíêå 5 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ðàäèóñà ðàñòåïëåíèÿ ïîðîä âîêðóã êîíäóêòîðà äèàìåòðîì 630 ìì. Âèäíî, ÷òî ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà âåëè÷èíó ðàäèóñà ðàñòåïëåíèÿ îêàçûâàåò ãèäðàòîíàñûùåííîñòü ïîðîä: ÷åì îíà áîëüøå, òåì ìåíüøå ðàäèóñ. Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò òàê- æå, ÷òî ïðè ïðîåêòíîì ðàñïîëîæåíèè óñòüåâ ñêâàæèí íà ïëàòôîðìå íà ðàññòîÿíèÿõ 3 - 4 ì äðóã îò äðóãà òåïëîâîå âçàèìîäåéñòâèå ñêâàæèí íà÷èíàåòñÿ â òå÷åíèå ïåðâîãî ãîäà ðàçðàáîòêè. Íà ðèñóíêå 6 äëÿ ïðèìåðà ïîêàçàíû â îòíîñèòåëüíîì ìàñøòàáå ïëîùàäü ìîðñêîé ïëàòôîðìû, óñòüÿ 20 ñêâàæèí è çîíà ðàñòåïëåíèÿ ãèäðàòîâ çà 10 ëåò ýêñïëóàòàöèè ñêâàæèí, ò. å. íà îòíîñèòåëüíî ðàííåé ñòà- äèè ðàçðàáîòêè. Çîíà ðàñòåïëåíèÿ ïî ðàñ÷åòàì îêàçàëàñü çíà÷èòåëüíîé - áîëåå 10 ì, ÷òî ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î ñìûêàíèè çîí ðàñòåïëåíèÿ îòäåëüíûõ ñêâàæèí. Óêàçàííûå ïðîöåññû ìîãóò ïðèâåñòè ê ñëåäóþùèì îñëîæíåíèÿì: 1. Ãðèôîíîîáðàçîâàíèþ â ñâÿçè ñ âûäåëåíèåì ñâî- áîäíîãî ãàçà ïðè ðàçëîæåíèè ãèäðàòîâ. Ýòî ÿâëÿåòñÿ ïðèíöèïèàëüíûì îòëè÷èåì îò ðåçóëüòàòîâ ðàñòåïëåíèÿ ìåðçëîòû. Òàê êàê íà 1 ì 3 ãèäðàòà ïðèõîäèòñÿ 150 - 180 ì 3 ãàçà, òî â òå÷åíèå ïåðâîãî ãîäà ðàçðàáîòêè ìîæåò âûäåëèòüñÿ ïîðÿäêà 10 - 30 òûñ. ì 3 ãàçà íà 1 ì 2 ãè- äðàòîñîäåðæàùèõ ïîðîä. Ãðèôîíîîáðàçîâàíèå ó óñòüÿ ñêâàæèí ìîæåò âûçâàòü ïåðåðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæå- íèé â ãåîëîãè÷åñêîì ðàçðåçå èç-çà èçìåíåíèÿ óïðóãèõ õàðàêòåðèñòèê ïîðîä çíà÷èòåëüíîé îáëàñòè ãîðíîãî ìàññèâà. Ïåðåðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé ñîïðÿæåíî ñ âîçíèêíîâåíèåì äîïîëíèòåëüíûõ íàãðóçîê, äåéñòâóþ- ùèõ íà ïðîìûñëîâîå îáîðóäîâàíèå. Ãðèôîíîîáðàçîâà- íèå ñ âûäåëåíèåì ãàçà íà ïîâåðõíîñòè ìîðÿ ó ïëàòôîðì óâåëè÷èâàåò ðèñêè ïîæàðîîïàñíîñòè è ïðåïÿòñòâèé ñó- äîõîäñòâó èç-çà óìåíüøåíèÿ ïëîòíîñòè âîäû. 2. Óìåíüøåíèþ ìîäóëÿ óïðóãîñòè ãèäðàòîñîäåðæàùåãî èíòåðâàëà ïîðîä â îáëàñòè åãî «ðàñòåïëåíèÿ», ÷òî ïðèâî- äèò ê äîïîëíèòåëüíûì äåôîðìàöèÿì ýòîãî èíòåðâàëà ïîä 1 2 Äíî ìîðÿ ìàðò 2009 ¹ 1 (6) ÌóðìàíøåëüôÈíôî 13