Научный руководитель: канд. физ.-мат.наук А.А.Азеев

Сибирский федеральный университет

 

В настоящее время воздействие со стороны человека на окружающий мир стало столь велико, что приняло глобальный масштаб и привело к появлению зон экологического бедствия, которые не только наносят существенный экономический ущерб, а также способствуют проявлению принципиально новых негативных факторов.

В начале 2000-х была выдвинута гипотеза, о выбросах метана, которые происходят вследствие лавинообразной деструкции газогидратных линз, залегающих в верхних этажах мерзлотного слоя осадочного покрова арктического шельфа и побережья, где в интервале глубин от поверхности до 250 метров температура пород колеблется от 0 до -10^oC, а статическое давление варьируется от 1 до 35 бар.

При таких параметрах среды устойчивость газогидратов в системе «вода-лед-газ-газогидрат» исключительно сильно зависит от давления (рис. 1) – уменьшение его на 1-2 бара может спровоцировать самопроизвольное разложение газогидратов, при котором каждый кубометр «конденсированной» фазы продуцирует до 170 м³ газа.

На территории РФ есть места, где проявления газогидратов насчитывают не один десяток лет.

 

Рисунок 1 – Диаграмма состояния системы «вода (l) – лед (i) – газ (g) – газогидрат (h)» в диапазоне температур -80 ÷ +30 ^оС и давлений 0 ÷ 250 бар. Синяя линия определяет переход воды в лед (устойчив ниже линии), красная – разложение газогидратов метана (устойчивы ниже линии) с образованием свободного газа.

 

Прежде всего, это Баренцево море, где первые кратеры на дне были обнаружены в 90-х годах прошлого века. Аналогичные структуры самых разных размеров, вплоть до диаметров более 1 километра, имеют широкое распространение и на арктическом побережье Западной Сибири, ЯНАО, полуострове Ямал, в устье реки Енисея, Иркутской области и в республике САХА Якутия. Проблемы, связанные с гидратообразованием на разных этапах разработки нефтяных и газонефтяных месторождений Красноярского края тоже требуют пристального внимания, а процесс активного выделения метана в Арктике с поверхности морей в атмосферу вызывает серьезную озабоченность.Природные газогидраты привлекают к себе внимание не только как потенциальный источник ископаемого топлива, но и как фактор климатических изменений [1].

Метан ‒ сильнейший парниковый газ, в значительной степени отвечающий за потепление на планете. Объемы его выбросов в атмосферу над шельфом арктических морей сопоставимы с объемами метана, выделяемыми всей остальной поверхностью Мирового океана. Не случайно над морями Восточной Сибири наблюдается самая крупная на Земле положительная температурная аномалия. Связано это с тем, что все они ‒ море Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское ‒ очень мелководные. Чтобы метан, выделяющийся в виде вертикальных струй со дна моря, растворился в толще воды, необходима глубина не менее 200 метров, а у побережья Восточной Сибири она меньше. Поэтому метан, который высвобождается при разложении метангидратных залежей, здесь активно выбрасывается в атмосферу. На шельфе других морей он обычно растворяется в воде, не достигая поверхности. [2].

Стоит учесть, что процесс потепления в Арктике характеризуется наличием петли положительной обратной связи: увеличение темпов высвобождения метана, связанное с оттаиванием многолетнемерзлых пород в зоне повышенных температур, в свою очередь, приводит к дальнейшему ускоренному потеплению.

По оценкам Н.М. Чебаковой [3] «повышение средней температуры даже на полградуса — это очень много, а если она повышается на градус, то это катастрофа. Сейчас мы, делая оценки температур для Средней Сибири в пределах Красноярского края, видим, что в некоторых районах средние температуры января поднялись на 2-4 градуса всего за 50 лет, это очень много.Изменения особенно касаются зимних температур на северных широтах, где отмечается смягчение суровых зим. Для Средней Сибири –30⁰С – это нормально; –40⁰С не так часто, но бывает. А –45⁰С уже практически не бывает.»

Все эти факты говорят о том, что необходимо детально разобраться в причинах и механизме таких выбросов, чтобы оценить риски ведения в Арктике хозяйственной деятельности, особенно связанной с нефтегазодобычей.

Наиболее очевидный путь – математическая модель для мониторинга внешних условий (глубина моря или влагонасыщенность, давление, температура), предшествующих растеплению газогидратов и принятие превентивных мер для его предотвращения, путем изменения термобарических условий или влажности. Модель проходит тестирование для условий Юрубчено-Тохомского нефтегазоконденсатного месторождения.

Список литературы

1. Andreassen K. , Hubbard A., Winsborrow M. Massive blow-out craters formed by hydrate-controlled methane expulsion from the Arctic seafloor // Science. 2017. V. 356. P. 948–953.

2. Якушев В.С., Перлова Е.В., Махонина Н.А. и др. Газовые гидраты в отложениях материков и островов. Рос.хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2003, т. XLVII, № 3, с 80-90.

3. Сукачева, А. Нельзя бесконечно использовать природу [Электронный ресурс] / А. Сукачева//Сибирский форум. Интеллектуальный диалог. Режим доступа: http://sibforum.sfu-kras.ru/node/1114

 

УДК 537.622.3

 

⇐ Предыдущая44454647484950515253Следующая ⇒

Поделиться: