АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ДОСТИЖЕНИЙ В ОБЛАСТИ ИЗУЧЕНИЯ СУБАКВАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В АРКТИЧЕСКИХ МОРЯХ РОССИИ

Современный этап стратегического развития экономических и научных интересов России характеризуется изучением и последующим освоением углеводородных ресурсов континентального шельфа и дна Мирового океана. При этом особое внимание уделяется акваториям арк­тических морей, экологические и климатические изменения которых взаимосвязаны с деградацией подводной многолетней мерзлоты и связанными с ней газовыми гидратами. Для изучения последних необходимо специализированное оборудование, позволяющее отбирать неизмененные пробы природных газовых гидратов. Проанализированы технические характеристики и аналитические возможности современных пробоотборников и анализаторов и оценены возможности их использования для исследования гидратосодержащих отложений в арктических морях.

1. Vonk J. E., Sánchez‐García L., Van Dongen B. et al. Activation of old carbon by erosion of coastal and subsea permafrost in Arctic Siberia. Nature, 2012, no. 489, pp. 137—140. DOI: 10.1038/nature11392.

2. Overduin P., Schneider von Deimling T., Miesner F. et al. Submarine permafrost map in the Arctic modelled using 1d transient heat flux (SuPerMAP). J Geophys Res Oceans, 2019, vol. 124, no. 6, pp. 3490—3507. DOI: 10.1029/2018JC014675.

3. Angelopoulos M., Overduin P. P., Miesner F., Grigoriev M. N., Vasiliev A. A. Recent advances in the study of Arctic submarine permafrost. Permafrost and Periglacial Processes, 2020, vol. 31, no. 3, pp. 1—12. DOI: 10.1002/ppp.2061.

4. Гинсбург Г. Д., Соловьев В. А. Субмаринные газовые гидраты. — СПб.: ВНИИОкеангеология, 1994. — 194 c.

5. Истомин В. А., Якушев В. С., Махонина Н. А. и др. Эффект самоконсервации газовых гидратов // Газовая пром-сть. — 2006. — C. 36—47.

6. Матвеева Т. В. Образование гидратов углеводородных газов в субаквальных обстановках // Мировой океан. — Т. 3: Твердые полезные ископаемые и газовые гидраты в океане / Отв. ред. Л. И. Лобковский, Г. А. Черкашёв. — М.: Науч. мир, 2018. — С. 586—697.

7. Соловьев В. А., Гинсбург Г. Д., Телепнев Е. В., Михалюк Ю. Н. Криогеотермия и гидраты природного газа в недрах Северного Ледовитого океана. — Л.: ПГО «Севморгеология», 1987. — 150 с.

8. Portnov A., Mienert J., Serov P. Modeling the evolution of climate-sensitive Arctic subsea permafrost in regions of extensive gas expulsion at the West Yamal shelf. J. of geophysical research: Biogeosciences, 2014, 119, pp. 2082—2094. DOI: 10.1002/2014JG002685.

9. Rekant P., Bauch H. A., Schwenk T. et al. Evolution of subsea permafrost landscapes in Arctic Siberia since the Late Pleistocene: a synoptic insight from acoustic data of the Laptev Sea. Arktos, 2015, vol. 1, no. 11. DOI: 10.1007/s41063-015-0011-y.

10. Overduin P. P., Haberland C., Ryberg T. et al. Submarine permafrost depth from ambient seismic noise. Geophys Res Lett., 2015, vol. 42, no. 18, pp. 7581—7588. DOI: 10.1002/2015GL065409.

11. Overduin P. P., Wetterich S., Günther F. et al. Coastal dynamics and submarine permafrost in shallow water of the central Laptev Sea, East Siberia. Cryosphere, 2016, vol. 10, no. 4, pp. 1449—1462. DOI: 10.5194/tc-10-1449-2016.

12. Koshurnikov A. V., Tumskoy V. E., Shakhova N. E. et al. The first ever application of electromagnetic sounding for mapping the submarine permafrost table on the Laptev Sea Shelf. Doklady Earth Sci., 2016, vol. 469, pp. 860—863.

13. You Y., Yu Q., Pan X., Wang X., Guo L. Geophysical imaging of permafrost and talik configuration beneath a thermokarst lake. Permafr Periglac Process, 2017, vol. 28, no. 2, pp. 470—476. DOI: 10.1002/ppp.1938.

14. Sherman D., Kannberg P., Constable S. Surface towed electromagnetic system for mapping of subsea arctic permafrost. Earth Planet Sci Lett., 2017, vol. 460, pp. 97—104. DOI: 10.1016/j.epsl.2016.12.002.

15. Kvenvolden K. A., Barnard L. A., Cameron D. H. Pressure core barrel: Application to the study of gas hydrates, deep-sea drilling project site 533, leg 76. Initial Reports DSDP, 1982, vol. 76, pp. 367—375.

16. Якушев В. С., Басниев К. С., Адзынова Ф. А. и др. Признаки наличия на севере Западной Сибири регионально газоносного горизонта нового типа // Нефтяное хоз-во. 2014. — № 11. — С. 100—101.

17. Донный пробоотборник: а. с. СССР / С. А. Никищенко, В. Г. Моисеенко, М. А. Гоц, И. В. Бляшин (СССР). — № SU 568861 A1. — 1989. — 3 c.

18. Карасевич А. М., Сторонский Н. М., Хрюкин В. Т. и др. Керногазонаборник. — Патент RU 2209922 C1. — 2003. — 12 с.

19. Чистяков В. К., Маляренко Е. В., Вишневский Н. А. Способ получения керна из гидратосодержащих пород и устройство для его осуществления. — Патент RU 2369719 С1. — 2009. — 9 c.

20. Чистяков В. К., Вишневский Н. А., Мальцев Н. А. Устройство для получения керна из гидратосодержащих пород. — Патент RU 2425952 С1. — 2011. — 6 c.

21. Pettigrew T. L. The design and operation of a wireline pressure core sampler (PCS). ODP Technical Note 17, 1992, 2 p.

22. Abegg F., Hohnberg H. J., Pape T., Bohrmann G., Freitag J. Development and application of pressure-core-sampling systems for the investigation of gas- and gas-hydrate bearing sediments. Deep Sea Res., Pt. I. Oceanogr Res Pap, 2008, vol. 55, no. 11, pp. 1590—1599. DOI: 10.1016/j.dsr.2008.06.006.

23. Jackson K., Witte U., Chalmers S., Anders E., Parkes J. A system for retrieval and incubation of benthic sediment cores at in situ ambient pressure and under controlled or manipulated environmental conditions. J. of Atmospheric and Oceanic Technology, 2017, vol. 34, no. 5, pp. 983—1000.

24. Rack F. “Preliminary Evaluation of Existing Pressure/Temperature Coring Systems”. From in-situ sampling and characterization of naturally occurring marine hydrate using the D/V JOIDES resolution. Joint Oceanographic Institutions. Oct. 2001.

25. Schultheiss P., Holland M., Roberts J., Bigalke N., Mimitz M. Advances in wireline pressure coring, core handling, and core analysis related to gas hydrate drilling investigations. 9th International Conference on Gas Hydrates. Denver, Colorado USA, 2017, 14.

26. Schultheiss P. J., Francis T. J. G, Holland M., Roberts J. A., Amann H., Thjunjoto Parkes R. J., Martin D., Rothfuss M., Tyunder F., Jacksonl P. D. Pressure coring, logging and subsampling with the HYACINTH system. New Techniques in Sediment Core Analysis. G. Rothwell (eds.). Geol. Soc. London. Spec. Pub., 2006, vol. 267, pp. 151—163. DOI: 10.1144/GSL.SP.2006.267.01.11.

27. Collett T., Bahk J., Frye M., Goldberg D., Husebo J., Koh C., Malone M., Shipp C., Torres M. Historical methane hydrates project review. Report prepared for the U.S Department of Energy — national Energy Technology Laboratory by the Consortium for Ocean Leadership. Part 1:110; Part 2:32; Part 3:42. 2013.

28. Pape T., Hohnberg H.-J., Wunsch D., Anders E., Freudenthal T., Huhn K., Bohrmann G. Design and deployment of autoclave pressure vessels for the portable deep-sea drill rig MeBo (Meeresboden-Bohrgerät). Science Drilling, 2017, vol. 23, pp. 29—37. DOI: 10.5194/sd-23-29-2017.

29. Geotek Ltd. (UK). Available at: https://www.geotek.co.uk/.

30. Santamarina J. C., Dai Sh., Jang J., Terzariol M. Pressure core characterization tools for hydrate-bearing sediment. Scientific Drilling, 2012, vol. 14, pp. 44—48. DOI: 10.2204/iodp.sd.14.06.2012.

31. Nagao J., Yoneda J., Konno Y., Jin Yu. Development of the Pressure-core Nondestructive Analysis Tools (PNATs) for methane hydrate sedimentary cores. Geophysical Research Abstracts. EGU General Assembly 2015, vol. 17, EGU2015-8345.

32. Истомин В. А., Якушев В. А. Исследование газовых гидратов в России // Газовая пром-сть. — 2001. — № 6. — С. 49—53.

33. Yun T. S., Narsilio G. A., Santamarina J. C., Ruppel C. Instrumented pressure testing chamber for characterizing sediment cores recovered at in situ hydrostatic pressure. Mar. Geol., 2006, vol. 229, no. 3-4, pp. 285—293. DOI: 10.1016/j.margeo. 2006.03.012.

34. Yang S., Lei Y., Liang J., Holland M., Schultheiss P., Lu J., Wei J. Concentrated gas hydrate in the Shenhu area, South China Sea: Results from Drilling Expeditions GMGS3 & GMGS4. Proceedings of 9th International Conference on Gas Hydrates. Denver, 2017. Paper no. 105.

35. Lee M. W. Collett T. S. Gas Hydrate Saturations Estimated from Fractured Reservoir at Site NGHP-01-10, Krishna-Godavari Basin, India. J Geophys Res, 2009, vol. 114, pp. 1—13.

36. Дахнов В. Н. Интерпретация каротажных диаграмм. — М.; Л., 1941. — 496 c.

37. Archie G. E. The Electrical Resistivity Log as Aid in Determining Some Reservoir Characteristics. Transactions of the AIME, 1942, 146, pp. 54—62.

38. Suzuki K., Schultheiss P, Nakatsuka Y., Ito T., Egawa K., Holland M., Yamamoto K. Physical properties and sedimentological features of hydrate-bearing samples recovered from the first gas hydrate production test site on Daini-Atsumi Knoll around eastern Nankai Trough. Mar Pet Geol, 2015, vol. 66, no. 2, pp. 346—357. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2015.02.025.

39. Nagano Yu, Lin Weiren, Yamamoto K. In-situ stress analysis using the anelastic strain recovery (ASR) method at the first offshore gas production test site in the eastern Nankai Trough, Japan. Mar Petr Geol, 2015, vol. 66, no. 2, pp. 418—424. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2015.02.027/.

40. Yamamoto K. Overview and introduction: Pressure core sampling and analyses in the 2012-2013 MH21 offshore test of gas production from methane hydrates in the eastern Nankai Trough. Mar Petr Geol, 2015, vol. 66, no. 2, pp. 296—309. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2015.02.024/.

41. Yamamoto K., Inada N., Kubo Fujii T., Suzuki K., Konno Y. Shipboard Scientists for the Methane Hydrate Offshore Production Test. Pressure Core sampling in the eastern Nankai Trough. Methane Hydrate Newsletter, 2012, vol. 12, no. 2, pp. 1—9.

42. Konno Y., Jin Y., Yoneda J., Kida M., Egawa K., Ito T., Suzuki K., Nagao J. Effect of methane hydrate morphology on compressional wave velocity of sandy sediments: Analysis of pressure cores obtained in the Eastern Nankai Trough. Mar Petr Geol, 2015, vol. 66, pp. 425—433. DOI: 10.1016/J.MARPETGEO.2015.02.021.

43. Zhao J., Yang L., Liu Yu., Song Y. Microstructural characteristics of natural gas hydrates hosted in various sand sediments. Physical chemistry chemical physics. Phys Chem Chem Phys, 2015, vol. 17, pp. 22632—22641. DOI: 10.1039/c5cp03698d.

44. Inada N., Yamamoto K. Data Report: Hybrid Pressure Coring System tool review and summary of recovery result from gas-hydrate related coring in the Nankai Project. Mar Petr Geol, 2015, 6 (2), pp. 323—345. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2015.02.023.