#НОРИЛЬСК. «Таймырский телеграф» – Ученые Сколковского института науки и технологий (Сколтех) совместно с Институтом геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН при поддержке исследовательского подразделения компании TotalEnergies спрогнозировали тепловое воздействие нефтяных и газовых скважин на окружающие мерзлые породы.
Модель охватывает 30-летний срок эксплуатации скважины и учитывает не только таяние льда в мерзлом грунте, но и высвобождение запертого в нем метана. Освоение арктических месторождений делает понимание этих процессов крайне важным для безопасной работы скважин и прогноза сопутствующих выбросов парниковых газов.
Месторождения нефти и природного газа в Арктике залегают под слоем многолетнемерзлых грунтов толщиной от 100 до 500 метров. Углеводороды имеют высокую температуру и при подъеме по скважине нагревают окружающую мерзлоту. Прилегающий грунт оттаивает и становится менее прочным, а это может снижать устойчивость конструкции. Если грунт насыщен метаном, а это характерно для севера Западной Сибири, при оттаивании пород происходит выброс пожароопасного и вредного для климата газа.
«Мы смоделировали процессы оттаивания вокруг скважины. У нас в работе рассматриваются конкретные условия эксплуатации скважины на территории полуострова Ямал, но подобные процессы могут происходить и на других территориях и иных типах добывающих скважин, поскольку поднимающиеся из недр углеводороды по определению приносят с собой тепло: каждые 100 метров глубины – это примерно плюс три градуса. При самом глубоком бурении температура нефти может достигать 100 и более градусов Цельсия», – рассказал первый автор исследования, ведущий научный сотрудник Сколтеха Евгений Чувилин.
Модель показывает, как в процессе эксплуатации скважины происходит постепенный нагрев и оттаивание окружающей мерзлоты. Ученые рассмотрели случай и с более сложной мерзлотой: на глубине 60–120 метров она содержит включения газогидратов – это подобные льду соединения газа и воды, стабильные в определенном диапазоне температур и давлений.
«При их разложении из одного объема газогидрата может выделиться 170 объемов свободного газа. Мы показали, что в результате эксплуатации одной газовой скважины в течение 30 лет может сформироваться ореол оттаивания радиусом десять метров и более, при этом в атмосферу выделится до 500 тысяч кубометров метана», – отметил Евгений Чувилин.
Такой прогноз крайне важен для предупреждения критических просадок грунта, которые сопровождаются рисками нарушения устойчивости ствола скважины, что сопряжено с серьезными экономическими издержками.
Оценка выпуска метана важна, потому что он может быть причиной возгорания и разрушения добывающей скважины. Кроме того, метан – сильный парниковый газ, его поступление в больших объемах в атмосферу нужно учитывать для понимания глобальных и региональных климатических изменений.
Напомним, в Норильске дома оснащают мерзлотными датчиками, данные о вечной мерзлоте начал систематизировать «Норникель». Недавно в Заполярном государственном университете имени Н.М. Федоровского ученые обсудили опыт и перспективы строительства на вечномерзлых грунтах.
Ранее эксперты заявили, что нужно пересматривать нормы строительства на вечной мерзлоте. «ТТ» в рубрике «Автографы истории» рассказывал, что метод свайного фундирования при строительстве на мерзлых грунтах впервые был применен в Норильске.
Больше новостей читайте на совместном канале «Таймырского телеграфа» и «Северного города» в Telegram.
Анжелика Степанова
Фото: Николай Щипко и istockphoto.com
