Волновое зондирование водо-газо-гидратонасыщенных насыпных сред, экспериментальное и теоретическое исследование

Природные газогидраты рассматриваются как перспективный новый источник природного газа, запасы которого значительно превосходят запасы традиционных и сланцевых месторождений газа. Одними из основных методов поиска месторождений газовых гидратов являются сейсморазведка и акустический каротаж. Это, в свою очередь, обусловливает актуальность исследований упругих характеристик газогидратных пластов, скоростей распространения продольных и поперечных волн в горных породах и осадках, содержащих газогидрат. В природе газовый гидрат встречается в вечномерзлых породах, но чаще — в глубоководных донных осадках, когда температура и давление соответствуют условиям образования гидрата. Накопленные к настоящему времени данные наблюдений и лабораторных исследований по образованию/разложению гидратов позволяет описать и классифицировать структуру порового пространства гидратосодержащих отложений в зависимости от условий образования гидрата. Если гидрат образовался при небольшом начальном содержании воды и избытке свободного газа, то он располагается вокруг контактов зерен осадка или обволакивает эти зерна, тем самым увеличивая жесткость скелета осадка (цементация). Другой крайний случай – образование гидрата из газа, растворенного в заполняющей поры воде. В этом случае частицы гидрата могут плавать в поровой жидкости либо при достаточном количестве газа касаться стенок пор и брать на себя часть нагрузки на скелет, изменяя тем самым упругие характеристики пласта. В случае, когда начальная насыщенность пор водой имеет промежуточные значения, возможна комбинация описанных вариантов. Таким образом, упругие характеристики пористой среды содержащей газогидрат зависят от условий при которых формировался гидрат, а именно от начальной водо-газонасыщенности. Для определения акустических характеристик пористых сред традиционно используются ударные трубы. В ударной трубе, оснащенной секцией насыпных сред, волна многократно переотражается от поверхности изучаемой пористой среды и верхнего торца трубы. Переотраженные волны можно использовать для изучения изменений в среде, произошедших под воздействием ударной волны, т.е. как зондирующие импульсы. В рамках проекта планируются развитие геофизических методов сейсморазведки на основе математического моделирования и данных экспериментальных исследований акустических свойств водогазонасыщенных и гидратосодержащих образцов. Планируется: - проведение лабораторных экспериментов по изучению акустических свойств (скоростей и поглощений) водогазонасыщенных и гидратосодержащих образцов для калибровки и тестирования математических моделей; - разработать математические модели, описывающие зависимости акустических свойств пористых сред от содержания газогидрата, газа, воды; -развитие сейсмических методов исследования и мониторинга гидратосодержащих толщ, а также моделировать их прочностные свойства и устойчивость. Развитие комплексных методов (математическая модель, лабораторный эксперимент, сейсмоакустика) особенно важно для планирования и проведения буровых работ в арктических регионах России в зоне вечной мерзлоты, ввиду периодически возникающих случаев аварий на скважинах, связанных с газопроявлениями.