Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере западной сибири

      Комментарии к записи Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере западной сибири отключены

Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере западной сибири

О.С. Сизов

ВВЕДЕНИЕ

Совершённые в заключительные 20 лет изучения [1–5] продемонстрировали, что многолетнемерзлые породы (ММП) на севере Западной Сибири являются природным резервуаром, вмещающем много углеводородных газов (УВГ), среди них и метана. Так, в надсеноманских отложениях Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения везде наблюдаются газопроявления продолжительности и различной интенсивности.

При опробовании мерзлотно-параметрических скважин в течение первых часов отработки газонасыщенных песчаных горизонтов начальные дебиты УВГ колебались в пределах 50–14000 куб. м/сут., после этого понижались до 3000 куб. м/сут. и менее в зависимости от размера и толщины песчаных пластов. По составу газ на 99% складывался из метана с малым примесью азота, диоксида углерода и ТУ (этан, пропан, бутан) [6].

Установлено [6, 7], что в ММП газы смогут пребывать в сорбированном, водорастворенном и свободном состояниях, а также в виде газогидратов. Этому содействует строение криогенной толщи, которая, по сути, представляет собой многослойную совокупность, складывающуюся из мерзлых (с наличием льда), морозных (без льдистых включений) и охлажденных (водонасыщенных при отрицательных температурах) пород.

Эта совокупность владеет разными емкостными и фильтрационными особенностями: в ней имеется линзы и горизонты с хорошими коллекторскими особенностями и слабопроницаемые экранирующие горизонты. Исходя из этого газы смогут или частично мигрировать в коллекторские горизонты ММП и преобразовываться в том месте в жёсткую газогидратную форму, или частично накапливаться в линзообразных телах и оставаться запечатанными как в газовой фазе, так и в виде гидратов.

Актуальность изучения газопроявлений возможно выяснить как на глобальном, так и на региональном уровне.

В глобальном отношении изучение газосодержания мерзлых толщ есть ответственным в связи с повышением концентрации парниковых газов в воздухе и угрозой глобального потепления. Наряду с этим увеличение среднегодовой температуры пород в северных широтах приводит к увеличению глубины сезонного оттаивания и дополнительное выделение в воздух метана.

Региональная значимость изучений разъясняется тем, что выбросы газа смогут значительно осложнять строительство и эксплуатацию объектов инфраструктуры и сопровождаться аварийными обстановками. В частности, одно из резонансных событий случилось на полуострове Ямал в начале 2014 года, в то время, когда неожиданный выброс газа стал причиной образованию большой характерной формы рельефа — воронки диаметром около сорока метров [8].

В данной работе рассматриваются методические вопросы обнаружения следов поверхностных газопроявлений на севере Западной Сибири на базе разновременных космических снимков среднего и очень высокого пространственного разрешения.

МЕХАНИЗМЫ, Последствия и ПРИЗНАКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ГАЗОПРОЯВЛЕНИЙ

Способы дешифрирования поверхностных газопроявлений основаны на понимании механизма просачивания газа на поверхность. В ходе просачивания происходит изменение существующих природных объектов, или образуются новые своеобразные объекты, разрешающие точно идентифицировать газоактивные участки.

К фундаментальным особенностям пород, воздействующим на процессы образования метана в тундровых сообществах, возможно отнести уровень грунтовых вод, влажность грунтов и их температуру, тип грунта, растительность, и присутствие органического углерода в грунтах. Исходя из этого самые благоприятные условия для выделения и продуцирования газа в воздух существуют на участках, сложенных грунтами, насыщенными органикой, с низким окислительно-восстановительным потенциалом. В большинстве случаев, это гидроморфные участки: хасыреи, термокарстовые котловины, ложбины стока, подозерные и подрусловые талики и т. п., где окисление метана в сезонно-талом слое происходит медленнее, чем поступление его из оттаивающих мерзлых пород [9].

Рис. 1. аккумуляции и Схема миграции газа в криолитозоне

К примеру, на севере Якутии повышенное содержание метана (до 15 мг/кг) отмечается для аласных отложений Быковского полуострова [10]. Изучения на Бованенковском ГКМ говорят о том, что внутримерзлотные скопления газа и очаги его разгрузки приурочены к водоёмам и понижениям рельефа, где мощность криолитозоны уменьшается [5]. Громаднейшее содержание метана характерно для краевых участков озерных котловин, хасыреев, подозерных таликов (до 22,5 мл/кг).

Причем генезис газа этих скоплений возможно как химический, так и катагенетический, угольный либо смешанный. аккумуляции и Общая схема миграции газа представлена на рис. 1.

Одним из главных индикационных показателей повышенного содержания метана в донных отложениях и воде озер есть цвет воды в летний период. Так, в работах И. Л. Кузина и др. [11–14] много раз указывалось на различие в цвете озер на севере Западной Сибири в теплое время года при обработке данных аэрофотосъемки. Учеными был введен отдельный поисковый показатель на нижележащие залежи — «голубые озера», цвет которых отличается от простых, чёрных.

Эта голубизна может разъясняться просачиванием либо прорывами глубинного газа через подозерные талики и трансформацией химической обстановки в водной толще. Характерный пример озера с показателями дегазации представлен на рис. 2–4.

Рис. 2. Термокарстовое озеро с показателями дегазации (фото В. И. Богоявленского) Рис. 3. Озеро Сякото (п-ов Ямал) с показателями дегазации,
снимок WorldView-2, 08.07.2010 г. ©DigitalGlobe

Рис. 4. Озеро Сякото (п-ов Ямал) с показателями дегазации,
снимок Landsat 21.07 г.: а) RGB-синтез; б) CIR-синтез

Необходимо подчеркнуть, что выделение газа на дне озер может происходить как неспешно (просачивание), так и в виде краткосрочных выбросов (фонтанирование). В первом случае на поверхности озера формируется шлейф растворенного газа, во втором — на дне озера образуется характерная воронка, воображающая собой конусовидное углубление, окруженное аккумулятивными валиками выкинутого грунта.

Размеры воронок, найденные И. Л. Кузиным [13] в ряде озер севера Западной Сибири, достигают 5–10 м и более. Неожиданный выброс газа и образование воронки смогут являться обстоятельством образования и быстрого спуска озера хасырея.

Наровне с котловинами озер в некоторых случаях газ в гидратной форме может формироваться при промерзании замкнутых таликов в условиях низких отрицательных температур грунта (-10°С) и большого давления (не меньше 1,6 мПа) [10]. Подобные условия складываются, например, под ледяным ядром больших бугров пучения (булгунняхах).

Булгунняхи видятся в местах осушения озер, на междуречных равнинах и террасах, долинах и поймах рек. Громадные скопления булгунняхов обрисованы и закартированы на Ямале (а также в пределах Бованенковского месторождения), Тазовском полуострове, в бассейнах Надыма, Ямсовея, Евояхи, Табъяхи и Хадуттэ [15–18]. Высота бугров варьирует от 4–5 до 15–20 м, диаметр основания возрастает от десятков до первых сотен метров (рис.

5).

Рис. 5. Геокриологические разрезы булгунняхов на севере Западной Сибири:
а) на пойме р. Еръяха, Восточный Ямал [18];
б) на междуречье верховьев рек Юпаяха и Верхняя Пендома [19]. 1 — суглинок, 2 — супесь, 3 — песок, 4 — торф, 5 — лед ядра бугра, 6 — повторно-жильный лед, 7 — скважины, 8 —температурные замеры по скважинамСкопление газа под громадным давлением найдено в разрезе булгунняха полевыми изучениями на Быковском полуострове (дельта реки Лены) [10]. Кроме этого пульсирующий бугор пучения был найден в дельте Маккензи, недалеко от поселка Тактояктак.

Тут при бурении 15–25 июня 1976 г., по окончании прохождения льдонасыщенных пород с глубины 23 м была взята струя воды с громадным числом песка. Фонтанирование длилось в течение трех дней, наряду с этим температура воды была практически постоянной (около 0,2 °С) [20].

Рис. 6. Воронка на полуострове Ямал. Вид с вертолета (фото пресс-службы Правительства ЯНАО)

После достижения критических значений давления в закрытой криогидрогеологической совокупности вероятен взрыв центральной части булгунняха и выброс большого количества грунта с образованием воронки круглой формы [21–23]. По всей видимости, последствия аналогичного взрыва были найдены в июле 2014 года на полуострове Ямал к югу от Бованенковского месторождения (рис. 6).

РЕЗУЛЬТАТЫ ДЕШИФРИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ГАЗОПРОЯВЛЕНИЙ

В данной работе для обнаружения поверхностных газопроявлений были выбраны три характерных участка на севере Западной Сибири (рис. 7):

  • участок №1 — центральная часть п-ова Ямал, южнее Бованенковского месторождения;
  • участок №2 — юго-западное побережье Енисейского залива, севернее Дерябинского месторождения;
  • участок №3 — южная и центральная часть Гыданского п-ова, район Гыданского и Солетского-Ханавейского месторождений.

Рис. 7. Обзорная карта размещения модельных участков

Участок №1 примечателен многообразием поверхностных газопроявлений, громадным числом котловин спущенных озёр и озёр с растворенным в воде газом, и наличием следов одномоментных прорывов газа (газовых воронок).

Одна из таких воронок была найдена в июле 2014 года в 30 км к югу от границы Бованенковского месторождения (рис. 5). Результаты полевых замеров продемонстрировали, что глубина воронки по внешнему краю образовывает около 37 м, по внутреннему — не больше 25 м, а глубина от края бруствера до отметки воды — 35 м и около 40–42 м до дна.

Количество внутреннего пространства воронки до поверхности почвы образовывает 18–19 тыс. куб. м. Содержание метана, углекислого газа, кислорода и сероводорода, замеренное снаружи и на различных уровнях в воронки, не превышает фоновое [8].

В архивах главных операторов космических аппаратов (КА), ведущих съемку со очень высоким пространственным разрешением, кондиционные снимки 2014 года, к сожалению, отсутствуют. самая актуальная съемка датируется июлем 2010 года. Исходя из этого индикационные показатели дешифрирования последствий газопроявления основаны на фотоматериалах аэровизуальных облетов.

Одновременно с этим за 1998–2014 гг. дешёв достаточно широкий архив снимков Landsat со средним разрешением (до 15 м/пикс.).

В целом анализ разновременных снимков разрешает выделить следующие увлекательные изюминки:

  • появившаяся скопление и воронка выкинутого грунта прекрасно читаются на снимках Landsat-8 за 2014 год, не обращая внимания на малые размеры (2–4 пикс.);
  • воронка сформировалась на месте маленького (не более 35 м в диаметре) бугра пучения (рис. 8). Бугор прекрасно различим на зимних снимках Landsat по характерной форме и повышенному отражению тени (рис. 9б);
  • разрушение булгунняха и образование воронки случилось во время с 21 февраля по 3 апреля 2014 года (рис. 9в), наряду с этим в Апреле фиксируется незначительное повышение внешнего диаметра объекта (на 15–20 м);
  • воронка находится мало ниже по склону от маленького (110х100 м) озера (на расстоянии 60–70 м). Озеро с северной и южной стороны имеет следы активной термоабразии криогенного оползания и берегов склонов;
  • по состоянию на июль 2013 года озеро имело неестественный ярко-бирюзовый цвет (в инфракрасном синтезе), что может свидетельствовать о ходе выделения газа из донных отложений. Изменение цвета воды случилось во время с 2006 по 2009 год (рис. 10);
  • на расстоянии 75 и 650 м к востоку и западу от главного озера находятся два водоема кроме этого с водой неестественно яркого оттенка;
  • склон в целом имеет следы большого криогенного оползания в прошлом, кроме этого на склоне выделяются пара маленьких просадочных озёр и современных оползней.

Рис. 8. Место образования воронки газового взрыва, бугор пучения обозначен красным цветом, снимок WorldView-2, 08.07.2010 г. ©DigitalGlobe Рис. 9. Снимки Landsat района образования воронки на участке №1 (обозначен оранжевым цветом): а) 21.07 г.; б) 21.02 г.; в) 03.04 г;, г) 22.07 г. Рис.

10. Изменение цвета воды в озере вблизи места образования воронки (озеро продемонстрировано стрелкой), снимки Landsat: а) 18.07.2006 г., б) 17.07.2009 г.

В пределах участка №1 к западу от озера Нюдимдато (1,2 км) найдено еще одно поверхностное газопроявление [24].

Выход газа случился кроме этого на эрозионном склоне на месте маленького (40–45 м в диаметре) бугра пучения, подпитываемого сезонно-талыми грунтовыми водами (рис. 11). По всей видимости, в этом случае газовыделение не сопровождалось мгновенным замечательным выбросом, а происходило на протяжении постепенного разрушения расширения и ледяного ядра термоэрозионного углубления устойчивым некое время потоком газа.

О таком механизме говорит отсутствие очевидно выраженной воронки, полное заполнение водой появившейся полости (малая глубина) и отсутствие бруствера из выкинутой породы по периферии. Дополнительным показателем могут служить следы протаивания, прекрасно различимые по границе бугра пучения на снимке 2009 года. Это говорит о проницаемости для восходящих потоков газа экранирующей толщи ММП.

Рис. 11. Газопроявление вблизи оз.Нюдимдато: а) снимок QuickBird, 04.07.2009 г.; б) снимок WorldView-2, 21.07 г. ©DigitalGlobe

Если судить по разновременным данным Landsat (рис. 12), разрушение бугра пучения началось не позднее 2 мая 2013 г. На снимке за эту дату на месте булгунняха уже фиксируется маленькое углубление, которое к 21 июля расширяется до размеров маленького водоема (170х100 м). К лету 2014 года размеры водоема незначительно уменьшаются (120х80 м).

Цвет воды — светло-бирюзовый (в инфракрасном синтезе), что не характерно для естественных термокарстовых водоемов.

Рис. 12. Снимки Landsat участка газопроявления (продемонстрировано стрелкой):
а) 17.03.2000 г.; б) 02.05 г.; в) 22.07 г.

Еще одна отличительная изюминка данного участка — наличие громадного количества «голубых озер», а также достаточно больших по площади (Харангангото, Сидя-Надоварто, Сякото и др.), и котловин спущенных озер (Томбойто, Итяторавэйто, Нюдимдато и др.). По берегам водоемов часто видятся следы криогенного оползания и термоабразии. Любопытно, что с 1999 по 2013 год происходит частичный спуск самого большого «голубого озера» — Халэвто (рис. 13).

Имея во второй половине 90-ых годов двадцатого века размеры 5,2х2,8 км, к 2013 году в следствии понижения уровня воды озеро распадается на пара водоемов, размеры самого громадного из которых 3,2х1,4 км.

Рис. 13. Изменение уровня воды озера Халэвто, снимки Landsat:
а) август 1999 г.; б) июль 2013 г

Участок №2, расположенный на юго-западном побережье Енисейского залива, имеет сходные черты с участком №1 — тут кроме этого найдена воронка газового выброса, видятся озера со следами газопроявлений и участки периодического выхода газа на эрозионных склонах.

Воронка была обнаружена 12 апреля 2013 г. оленеводом Таймырского района Станилавом Вэйдовичем Яптунэ (рис. 14). По описаниям она находится на левом берегу реки Монгоче, в 10–15 км от устья, в 110 км по прямой от поселка Носок [25]. На момент полевого обследования (лето 2014 года) экспедицией В. А Епифанова (Новосибирск) диаметр котлована составлял приблизительно 70 м (рис. 15), глубина – от 12 до 18 м [25]. Воронка расположена вблизи маленького озера.

Его глубина образовывает не более 1,5 м в центре и около пяти метров у берега, обращенного к воронке. котлован и Озеро разделяются валом — перемычкой из оттаивающих и осыпающихся пород. Информации о содержании метана в районе воронки нет.

Рис. 14. Воронка на левом берегу р. Монгоче (Таймыр), 12.04 г. (фото С. В. Яптунэ) Рис. 15. Воронка на левом берегу р. Монгоче (Таймыр), лето 2014 г. (фото В. А Епифанова)

Дистанционный анализ основан на архиве данных Landsat 1997–2015 гг. и снимке QuickBird от 19.07 г. (рис. 16, 17).

Возможно выделить следующие изюминки:

  • выброс газа случился не дальше 10 м от берега маленького озера во время с 30 июня 2012 г. по 12 апреля 2013 г. Если судить по внешнему виду обломков (отсутствие следов термического разрушения), выброс случился во время отрицательных температур;
  • воронка имеет верную круглую форму, по периферии прекрасно читается вал выкинутой породы яркого цвета, к востоку выделяется шлейф небольших обломков, дно заполнено водой (рис. 17);
  • размеры воронки по состоянию на июль 2013 года: 35 м по внешней границе и 20 м — по внутренней;
  • на месте воронки по архивным снимкам очевидно выделяется бугор пучения, диаметром 20–25 м. На другой стороне озера на фотографии (рис. 15) и снимке (рис. 16а) заметен как минимум еще один бугор пучения со сходными параметрами;
  • цвет воды в озере по окончании образования воронки изменился с темно-светло синий на голубой- (рис. 16в);
  • в один момент с образованием воронки на поверхности озера в апреле 2013 года фиксируется маленькой (до 50 м) талый участок со следами выброса воды либо донных отложений в восточном направлении (рис. 16б);
  • к концу февраля 2015 года воронка прекрасно выделяется на снимке Landsat, отмечается ее незначительное расширение к северу, перемычка с озером сохраняется (рис. 16г).

Рис. 16. Снимки Landsat района образования воронки на участке №2 (обозначен оранжевым цветом): а) 12.08.2001 г.; б) 24.04 г.; в) 27.07 г.; г) 20.02 г. Рис.

17. Воронка газового выброса на участке №2,снимок QuickBird, 19.07 г. ©DigitalGlobe

Возможно дать согласие с предположением В. А Епифанова [25], что со временем грунтовая перемычка разрушится, и полость воронки будет заполнена водой. В следствии образуется озеро сложной конфигурации, что может быть косвенным показателем газопроявлений в других местах.

В пределах данного участка видится много маленьких безымянных озер с показателями газопроявлений. По берегам таких озер обычно отмечается активное развитие эрозионных процессов. Хасыреи менее распространены и тяготеют к прибрежным районам Енисейского залива.

Участок №3, охватывающий центральную и южную части Гыданского п-ова, по видам поверхностных газопроявлений подобен первым двум участкам. Тут много раз обнаруживались воронки газовых выбросов, обширно распространены «котловины и» голубые озёра спущенных озер со следами газовых выбросов.

Рис. 18. Воронка газового выброса на участке №3 (фото М. П. Лапсуй)

Один из примеров неожиданных прорывов — найденная оленеводами 27 сентября 2013 г. воронка, расположенная в 90 км к северо-западу от поселка Антипаюта [26]. Морфологически она сходна с подобными объектами, обрисованными выше: верная округлая форма, вал выкинутого грунта по периферии, отвесные стенки (рис. 18).

Отличия заключаются в меньших размерах (диаметр 15 м) и отсутствии близлежащего озера — выброс случился в верховьях термоэрозионной балки.

Малые размеры объекта (1 пикс. снимка Landsat) и отсутствие кондиционной съемки очень высокого разрешения не разрешают установить период образования и выяснить, был ли на месте выброса бугор пучения.

Рис. 19. Предполагаемые воронки на участке №2 (продемонстрированы стрелками),
снимок WorldView-2, 19.06.2012 г. ©DigitalGlobe

Однако, на протяжении детального изучения космических снимков в пределах участка найдено пара характерных объектов, каковые расположены вблизи маленького (340х370 м) озера со следами газопроявлений и деятельно разрушающимися берегами (рис. 19). Предполагаемые воронки имеют диаметр около десяти метров (любая) и всецело заполнены водой.

На протяжении дистанционного изучения участка бросилась в глаза котловина спущенного двойного озера на левом берегу реки Юрибей в 4 км к югу от озера Меркуто. На снимке большого разрешения в центре озера (рис. 20) очевидно выделяется объект, напоминающий воронку газового выброса, диаметром 45 м. Около воронки прекрасно различимы валики выкинутой породы.

Превышение высоты появившихся валиков над дном котловины подтверждает зимний снимок Landsat 2015 года (за счет долгих теней возвышающихся объектов) (рис. 21в). Архивные эти (август 2001 года) говорят о том, что, во-первых, озеро сейчас было наполнено водой, а во-вторых, что в центре водоема существовала большая воронка (рис.

21а). Выброс газа по всей видимости происходил не одномоментно, а неспешно в виде устойчивого восходящего потока. Протаивание донных отложений в следствии теплового действия привело в итоге к полному опустошению озера к 2013 году (рис. 21б).

В пользу данной версии говорит кроме этого отсутствие явных следов спуска озера по обстоятельству вероятного вытаивания ледяных жил в русле вытекающего из озера ручья (резкий эрозионный врез русла и конус выноса в нижележащем озере).

Рис. 20. Котловина спущенного озера с воронкой газового выброса в центре,
снимок WorldView-2, 17.07 г. ©DigitalGlobe

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

оптимальнее загазованность верхней части разреза (ВЧР) изучена недалеко от Бованенковского месторождения. Она связана с изюминками формирования толщи долгой мерзлоты, наличием больших сквозных таликов под озерными ваннами и их промерзанием и последующим осушением (образованием ловушек для УВГ) [27].

Натурные измерения потоков метана с поверхности разных ландшафтов, совершённые на Западном Ямале (с промежутком 0,5, 1 и 1,5 ч. от начала измерений) продемонстрировали, что громаднейшие значения наблюдаются в термокарстовых понижениях, на поверхности террас и в ложбинах стока, составляя в среднем 8–50 мл/кв. м  в час. [2]. Полный максимум эмиссии метана зафиксирован разовыми замерами в русловой части рек с постоянным стоком. К примеру, величина потока метана из подруслового участка реки Нгурияха достигала 1200 мл/кв. м  в час [2].

Одним из ответственных источников круглогодичного поступления метана в воздух являются донные отложения озер. Наряду с этим самый интенсивна эмиссия во время, в то время, когда в более глубоких слоях осадков отмечается термический годовой максимум (с октября по январь). Самые интенсивные потоки метана зафиксированы в береговой территории [1, 28].

Помимо этого, под некоторыми глубокими озерами сохраняются сквозные талики, через каковые кроме этого вероятно поступление газа.

Как уже отмечалось выше, мигрирующий вверх по разрезу газ способен скапливаться под ледяным ядром бугра пучения. В этом случае промерзание очень сильно насыщенного в теплый период несквозного талика ведет к значительному возрастанию давления в нем. Повышению давления в это время может содействовать кроме этого постоянный приток газа из нижележащих горизонтов.

Потому, что формирование бугра пучения завершается к марту-апрелю по окончании прохождения пика промерзания, возможно сказать о том, что именно в это время при сочетании благоприятных условий самый высока возможность неожиданных выбросов воды, газа, вышележащих пород и льда на поверхность. выброс материала и Разгрузка давления происходит, по всей видимости, в следствии нарушения целостности и морозобойного растрескивания слоев выше ядра. Результаты определений периодов происхождения газовых выбросов по разновременным космическим снимкам, обрисованные выше, прекрасно согласуются с данными полевых наблюдений за годовой динамикой эмиссии метана и развитием бугров пучения.

Заслуживает внимания предположение В. И. Богоявленского [24] о сейсмических возмущениях, каковые смогут появляться в следствии неожиданных выбросов газа. Но для подтверждения этого нужна организация мониторинга не сильный сейсмической активности в регионе, потому, что существующая сеть не охватывает полностью север Западной Сибири. В частности, норвежская сеть мониторинга не сильный землетрясений NORSAR и Геофизическая работа (ГС) РАН за 2014 год не зафиксировали ни одного сейсмического события на Ямале [29, 30].

По итогам изучений возможно выделить три типа поверхностных газопроявлений:

  1. Постепенные — происходят в течение долгого времени из донных отложений озер и русловой части рек с постоянным стоком.
  2. Активные — появляются на эрозионных склонах с нарушенным верхним слоем, проявляются в виде образования маленьких озер с активными оползневыми берегами. Активные газопроявления смогут происходить кроме этого в русловой части рек и на дне озер, что в отдельных случаях может привести к их образованию и осушению хасыреев.
  3. Неожиданные — происходят, по большей части, при критическом росте давления в ядре бугров пучения и выражаются в виде маленьких конических воронок верной формы с крутыми стенками и валом выкинутого наружу грунта по периферии.

Самый высока возможность неожиданных разрушений булгунняхов, располагающихся вблизи озер с показателями газопроявлений. К таким показателям относится неестественный яркий оттенок водной поверхности на снимках среднего разрешения («голубые озера»), и шлейфы и цвет замутненных потоков — видны на снимках большого разрешения.

Фактически для всех озер с показателями газопроявлений необходимо отметить активное разрушение берегов. Это возможно связано как с трансформацией температуры воды в озере в следствии газоотделения (часто на зимних снимках видятся незамерзающие «окна»), так и с тепловым действием конкретно газового потока, самоё активного в прибрежной территории.

Обнаружение следов газопроявлений на склонах, подверженных эрозии (солифлюкция, криогенное оползание), приводит к очевидному предположению, что эмиссия метана может оказывать влияние не только на озера, но и на каждые участки склонов, где присутствуют первичные нарушения целостности ММП. Нарушения смогут быть связаны с термокарстом, термоэрозией, антропогенным действием и т. п. В этом отношении эрозионные процессы в высоких широтах являются следствием сотрудничества как экзогенных (температура, влажность, глубина протаивания СТС и т. п.), так и экзогенных (тепловое действие эмитирующего метана) факторов.

Учитывая активизацию эрозионных процессов, в частности на п-ове Ямал, сложно переоценить необходимость и внедрения системы и важность разработки инструментального мониторинга поверхностной эмиссии УВГ.

Применимость дистанционных способов в вопросе прогнозирования и мониторинга газопроявлений оправдана по трем направлениям:

  1. мониторинг и Выявление озер с показателями растворения газа в воде.
  2. Обнаружение эрозионных участков склонов (криогенное оползание, маленькие водоемы с разрушающимися берегами).
  3. мониторинг и Инвентаризация больших и средних бугров пучения, в особенности вблизи «голубых озер».

Существуют разные методические подходы к организации совокупности дистанционного мониторинга. Для обзорных региональных изучений смогут употребляться эти среднего разрешения, для детального изучения обстановок вблизи критически серьёзных объектов рекомендуется применение снимков с высоким и очень высоким разрешением совместно с созданием производных продуктов (ЦМР, классификаций и т. д.).

Так, для обзорной описи бугров пучения на громадных территориях прекрасно подходят безоблачные зимние снимки Landsat (рис. 22). Сейчас за счет малой высоты Солнца над горизонтом у объектов образуются долгие тени, что, в отсутствии в тундре древесной растительности, формирует эффект теневой отмывки рельефа.

На таком изображении прекрасно проявляются границы котловин озер, овраги, балки, и большие и средние бугры пучения, не различимые на летних снимках. Помимо этого, в зимний период заметны незамерзающие участки озер, что может служить дополнительным показателем температурных аномалий воды, появляющихся в следствии выделения газа из донных отложений.

Рис. 22. Центральная часть аккумуляторная п-ова, снимок Landsat, 15.02 г.,
бугры пучения обозначены стрелочками

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поверхностные газопроявления являются распространенным явлением на севере Западной Сибири. Эмиссия газа (в основном, метана) может происходить как неспешно, так и неожиданно, что подтверждается бессчётными полевыми изучениями [2, 3, 22, 23] и результатами данной работы. В каждом случае существуют характерные индикационные показатели, на базе которых мониторинг газопроявлений вероятен посредством дистанционных способов.

К таким показателям возможно отнести цвет воды в озерах, своеобразные формы рельефа (воронки, бугры пучения) и в отдельных случаях — проявления термоэрозии склонов и берегов.

Необходимость мониторинга поверхностных газопроявлений обусловлена двумя факторами: увеличением и глобальным потеплением техногенной нагрузки. В следствии действия этих факторов отмечается нарушение теплового баланса ММП, что, со своей стороны, неизбежно приведет к повышению интенсивности поступления газа на поверхность. Исходя из этого контроль эмиссии УВГ нужен для оценки вклада северных регионов в глобальные климатические трансформации, и для принятия своевременных мер по инженерной защите промышленной и жилой инфраструктуры.

Методические вопросы применимости дистанционных способов мониторинга поверхностных газопроявлений требуют предстоящего изучения. Но для получения более прогнозирования и детальной информации очевидна необходимость создания интегральной совокупности мониторинга газопроявлений, учитывающей кроме космических снимков кроме этого климатические показатели, сейсмонаблюдения, полевой анализ эмиссии метана в разных ландшафтных условиях, результаты инженерно-геологических изысканий и другие эти.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Zimov S. A., Voropaev Y. V., Semiletov I. P., Davidov S. P., Prosiannikov S. F., Chapin F. S., Chapin М. C., Trumbore S., Tyler S. North Siberian lakes: a methane source fueled by Pleistocene carbon // Science. — 1997, Vol. 277. — P. 800–802.
  2. Ривкин Ф. М. Метан в мерзлых породах и прогноз его выделения при техногенных нарушениях и потеплении климата поверхности // Известия РАН. Серия географическая. Научный издание. — 1998, № 2. — С. 64–75.
  3. Ривкин Ф. М. Газосодержание в верхних горизонтах мёрзлых пород // Геокриологические условия Харасавэйского и Крузенштерновского газоконденсатных месторождений (полуостров Ямал). — М.: ГЕОС, 2003. — С. 133–146.
  4. Якушев В. С., Перлова Е. В., Чувилин Е. М., Кондаков В. В. Многолетнемёрзлые по роды как коллектор газовых и газогидратных скоплений // Газовая индустрия. — 2003, № 3. — С. 36–40.
  5. Якушев В. С. Природвый газовые гидраты и газ в криолитозоне. — М.: ВНИИГАЗ, 2009. — 192 с.
  6. Бондарев В. Л., Миротворский М. Ю. Зверева В. Б., Гудзенко В. Т., Облеков Г. И., Шайдуллин Р. М. Газогеохимическая черта надсеноманских отложений полуострова Ямал // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. — 2008, № 5. — С. 22–34.
  7. Мельников П. И., Мельников П. В., Царев В. П. и др. О генерации углеводородов в толщах многолетнемерзлых пород // Изв. АН СССР. — 1989. — № 2.
  8. Богоявленский В. И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Таймыра и ямала. Часть 2 // нефть и Бурение. — 2014, №10. — С. 4–8.
  9. Wagner D., Kobabe S., Pfeiffer E.М., Hubberten H.W. Microbial controls on methane fluxes from polygonal tundra of the Lena Delta // Permafrost and periglacial processes. — 2003, Vol. 14. — P. 173–185.
  10. Kholodov A. L., Rivkina E. M., Snytin P. S., Borisov R. R. Frozen Quaternary deposits of Laptev Sea coast as a source of organic matter and biogenic gases // Rep. on Polar Res., 2004, vol. 482, p. 117–124.
  11. Кругликов Н. М., Кузин И. Л. Выходы глубинного газа на Уренгойском месторождении // Структурная геоморфология и неотектоника Западной Сибири в связи с ее нефтегазоносностью: Тр. ин-та ЗапСибНИГНИ. — Тюмень, 1973. — Вып. 73. — С. 96–106.
  12. Кузин И. Л., Любина Ю. Н., Рейнин И. В. Газопроявления на озерах Западной Сибири и их сообщение с месторождениями нефти и газа // Тектонические параметры прогноза и выделения территорий нефтегазоносности (с применением космической информации). — Л.: ВНИГРИ, 1990 — С. 117–127.
  13. Кузин И. Л. О природе аномальных озер — показателей скоплений углеводородов в глубоких горизонтах осадочного чехла // Неприятности оценки новых территорий нефтегазонакопления в главных продуктиных толщах Западной Сибири. — СПб: ВНИГРИ, 1992. — С. 129–137.
  14. Кузин И. Л. Масштабы эмиссии природных газов в Западной Сибири // Известия РГО. — 1999. — Т. 131.— Вып. 5.— С. 24–35.
  15. Минаев А. Н. Большие гидролакколиты в Западно-Сибирской низменности // Многолетнемерзлые горные породы разных районов СССР. — М., Изд-во АН СССР, 1963, — С. 120–125.
  16. Геокриологические условия Западно-Сибирской газоносной провинции. — Новосибирск, Наука, 1983. — 199 с.
  17. Бердников Н. М. Бугры пучения в разных ландшафтах бассейна реки Надым // Криосфера Почвы. 2012, Том XVI, №3, — С. 81–86.
  18. Васильчук Ю. К., Буданцева Н. А., Васильчук А. К., Йошикава К., Подборный Е. Е., Чижова Ю. Н. Изотопный состав ледяного ядра позднеголоценового булгунняха на месторождении Песцовое в равнине реки Евояха на юге Тазовского полуострова // Криосфера Почвы. — 2014. — Т. 18, № 4. — С. 47–58.
  19. Анисимова Н. П., Карпов Е. Г. Состав инъекционного льда // Геокриологичеcкие и гидрогеологические изучения Якутии. — Якутск, Кн. изд-во, 1978. — С. 125–137.
  20. Mackay J. R. Pingo growth and collapse, Tuktoyaktuk Peninsula area, Western Arctic coast, Canada: a long-term field study // Geographie Physique et Quaternaire, 1998, vol. 52, No. 3, p. 271–323.
  21. Mackay J .R. Gas-domed mounds in permafrost, Kendall Island, N.W.T. // Geographical Bulletin 7 (2), 1965. — р.105–115.
  22. Пехович А. И., Разговорова Е. Л. Физика взрывов бугров пучения // Труды координационных заседаний по гидротехнике. Вып. 101. Гидротехническое строительство в районах Крайнего Севера. Л.: Энергия, 1975. — С. 143–147
  23. Геворкян С. Г., Корейша М. М. Взрывы бугров пучения // Материалы гляциологических изучений. — 1993, Вып. 77. — С. 120–130
  24. Богоявленский В. И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Таймыра и ямала. Часть 1 // нефть и Бурение. 2014. №9. — С. 13–18.
  25. Аплеснева И. В то время, когда почва просыпается // «Красноярский рабочий». – 18 сентября 2014 г. – [Электронный ресурс] Режим доступа http://www.krasrab.com/archive/2014/09/18/34/view_article (вольный)
  26. Кашубара И. Ямальские странности: либо откуда в тундре черные дыры? // «Советское Заполярье» — №13 (8493) от 19.02 — [Электронный ресурс] режим доступа http://www.sov-zap.ru/?module=actualaction=viewid=2052 (вольный).
  27. Галактионов Б. В., Ханнанов З. Д., Аверина Г. Ф. Уточнение геолого-промыслового строения Бованенковского месторождения в связи с подготовкой корректив к проекту разработки «Дать анализ результатов аварийного фонтанирования скв. 118 Бованенковского месторождения»: Отчет согласно соглашению 210-89.90. — Тюмень, 1989.
  28. Семилетов И. П., Зимов С. А., Воропаев Ю. В., Давыдов С. П., Барков Н. А., Гусев А. М., Липенков В. Я. Атмосферный метан в прошлом и настоящем // Доклады Академии Наук. — 1994, т. 339. № 2. — С. 253–256.
  29. NORSAR Reviewed Regional Seismic Bulletin — [Электронный ресурс] http://www.norsardata.no/NDC/bulletins/regional/
  30. Геофизическая работа РАН. Информацию о последних 50 землетрясениях, зарегистрированных в ССД в регионе lon=68.4 lat=70 — [Электронный ресурс] http://www.ceme.gsras.ru/cgi—bin/xy_coo1.pl?yy=70xx=68.4num=50rad=500

Как сегодня живет центр нефтедобычи Западной Сибири Деловой климат Бизнес


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: