Спосіб пошуку покладів газу у глибоководній частині моря

Спосіб пошуку покладів газу у глибоководній частині моря, який включає виявлення аномалій понижень температури у товщі і на поверхні моря, які утворюються в процесі підйому холодних придонних вод при виверженнях газу з дна моря, який відрізняється тим, що для виявлення малих за C2 1 3 геологічного розрізу, тобто внести поправку у відстань між положенням продуктивного блоку і місцем просочування газу, який мігрує з глибинного покладу до дна моря. Також відомий спосіб виявлення нафтогазоперспективних ділянок на морському шельфі [3], який базується на постійності місцеположення місць міграції газу з глибинних покладів та виявленні аномалій пониження температури морської поверхні за супутниковими зображеннями моря, зареєстрованими у тепловому діапазоні електромагнітних коливань сонячного випромінювання [3], аналізі серій різночасових зображень для виділення невипадкових температурних аномалій, що відтворюються із певною періодичністю. Недоліком цих двох способів є неможливість виявлення малих за обсягами просочувань газу з дна моря за рахунок впливу багатьох заважаючих факторів, серед яких слід відзначити послаблення потоку газу при підйомі з дна до поверхні моря за рахунок розчинення у воді, а також значна стратифікація морської товщі поблизу поверхні моря, яка послаблює процес газліфтингу. Тому ці способи більш придатні для використання на шельфі. При збільшенні глибини моря ці способи при малих обсягах міграції газу будуть неефективними. Прийнятий авторами як прототип спосіб базується на використанні буїв [4-7], які, дрейфуючи за течією, виміряють температуру і солоність морської води на поверхні моря або на заданій глибині моря проводять виміри характеристик води при спливанні із заданої глибини до поверхні моря. Буй-профілемір APEX розраховано на чотири роки експлуатації [7]. За цей період він може піднятися з глибини 2000 м на поверхню моря до 150 разів. Буй спливає на поверхню через заданий інтервал часу для позиціонування і передачі даних по вимірюваним параметрам через супутникову систему збору інформації ARGOS [7]. Запуск буївпрофілемірів здійснюється з суден або літаків [57]. Ці буї можуть занурюватись на глибини моря 2000 м і більше. Під час підйому (спливання) до поверхні моря вони реєструють залежності температури і солоності води від глибини, а після підйому на поверхню моря передають цю інформацію і дані про свої координати за допомогою однієї з супутникових систем зв'язку, наприклад таких як ARGOS або Iridium [7]. Недоліком прототипу є неможливість забезпечити за допомогою навіть великої кількості спливаючих буїв достатню детальність вимірів поля температур у морській товщі на відносно невеликих ділянках пошуку покладів газу [7]. Крім того, час передачі інформації, зареєстрованої одним спливаючим буєм по одному вертикальному профілю дуже значний (до 12 годин). Зважаючи на відносно невеликі розміри вивержень газу [1], крок між вимірами поля температури повинен становити не більше 2-5 м. Якщо крок спостережень становить 5 м, то кількість вимірів температури на одній ділянці пошуку покладів газу з розмірами 20 на 20 км, становитиме не менше 6 1610 . Це свідчить про неможливість використання прототипу при пошуках покладів газу для деталь 95001 4 ного вивчення поля температур на заданих ділянках моря. Прототип може використовуватись для побудови регіональної моделі поля температур морської товщі. Наприклад, з графіку залежності температури води від глибини моря (за даними буяпрофілеміра [7]), який наведено на фіг.1, видно, що на глибині 1300 м температура води становить близько 8°С, а в інтервалі глибин холодного проміжного шару з 300 м до 100 м температура води понижується. Тому для виявлення процесів газліфтингу більш оптимальним є вивчення температури води на глибинах 300 м і більше. На цих глибинах температура води становить близько 8°С, а на глибинах більше 1500 м температура води становить близько 5-6°С. Тому аномальний ефект за рахунок газліфтингу буде більшим. Цей висновок є важливим для вибору глибини, на якій необхідно проводити виміри температури з метою виявлення вивержень (просочувань) газу з дна моря за способом, що пропонується. Спосіб, який пропонується, забезпечує детальне вивчення поля температур на ділянці пошуків покладів газу. Остання розбивається на кілька смуг (фіг.1, фіг.2), в межах кожної з яких виміри проводяться за допомогою датчиків температури, вмонтованих у косу із кроком, який залежить від необхідної детальності спостережень. Конструкція коси повинна забезпечувати жорсткість останньої для того, щоб датчики температури, вмонтовані в неї, весь час вимірів були розташовані вздовж прямої лінії. Для контролю глибини занурення коси в неї також монтують кілька датчиків глибини. Дані вимірів температури і глибини із заданим інтервалом у часі записуються у цифровий реєстратор, який також монтується у косу. На обох кінцях коси містяться спливаючі буї [7], які через заданий інтервал часу спливають на поверхню моря і передають інформацію про координати кінців коси за допомогою однієї з супутникових систем зв'язку [7]. Ці буї дрейфують на поверхні моря до завершення вимірів по кожній смузі ділянки. Кількість спливаючих буїв залежить від довжини ділянки пошуку по осі Х (фіг.3) і заданого інтервалу часу між їх підйомами на поверхню моря. За рахунок передачі на судно тільки інформації про координати коси витрати часу на цю процедуру значно менші, ніж при використанні прототипу. Відстань між датчиками на косі повинна забезпечувати необхідну детальність вимірів температури, яка залежить від розмірів одиночних вивержень газу. Ця відстань між датчиками повинна бути не більше половини розмірів виверження газу на дні моря. Загальна довжина коси складає LКОСИ (фіг.2): LКОСИ=(N-1)DX, (1) де N - кількість датчиків у косі, DX - відстань між сусідніми датчиками температури. Крім датчиків температури у косу монтують датчики глибини занурення коси [6-8], а також цифровий реєстратор даних вимірів всіх датчиків. З косою механічно і електричне з'єднані два спеціальні буї, які дрейфують на поверхні моря і 5 через заданий інтервал часу передають дані про свої координати. Для зменшення впливу цих буїв, дрейфуючих на поверхні моря, на рух коси на останній монтують кілька парусів за технологією, наведеною у [5, 6]. Основне призначення буїв, постійно дрейфуючих на поверхні моря, є забезпечення плавучості коси за рахунок їх механічного зв'язку (за допомогою кабелю) з косою, а також для її транспортування і недопущення втрати. Оптимальну довжину коси підбирають експериментальним шляхом. Автори способу вважають, що довжина коси повинна бути не менше 100 м. Для забезпечення дрейфу коси за течією на ній закріплюють один або кілька парусів [5, 6], конструкція яких повинна забезпечувати рух коси. Конструкція парусів подібна тим, що використовуються на звичайних яхтах, а розміри їх повинні бути значно меншими. Блок-схема способу прогнозу покладів газу. Основні етапи прогнозу покладів газу у глибоководній частині морі показано на фіг.4. Етап 1. На першому етапі способу (фіг.4) обчислюють тривимірну регіональну гідродинамічну модель [8, 9], за якою прогнозують інтервал часу із простою гідрометеорологічною ситуацією (відсутність вихорів, а також стабільність напрямків і швидкостей течій в районі ділянки пошуків покладів газу). Для вирішення цієї задачі використовують дані супутникової альтиметрії [8, 9], результати вимірів буїв-профілемірів і програми, розроблені в Морському гідрофізичному інституті НАН України [8, 9]. Етап 2. На етапі 2 для покриття ділянки пошуку покладів газу (кути І, II, III і IV) вимірами температури (фіг.3) косу з вмонтованими в неї датчиками температури і глибини, опускають з судна в воду. За розмірами ділянки по осі Х і відстанню між точками, у яких проводять передачу даних про координати кінців коси вздовж осі X, визначають кількість сеансів передачі цієї інформації M на судно за розміром ділянки пошуку покладів газу вздовж осі X (LX ) і відстанню між точками ДІЛЯНКИ передачі цієї інформації, яка визначається за інтервалом передачі у часі T і швидкістю течії вздовж осі X ( V X ): ТЕЧІЇ (2) M  LX /(T  V X )  1. ДІЛЯНКИ ТЕЧІЇ За значенням М визначають загальну кількість спливаючих буїв, які закріплюють на кінцях коси. Їх число становитиме 2  М (по М на кожному кінці коси). За допомогою дрейфуючих буїв з судна косу занурюють на задану глибину, розтягують на довжину коси дрейфуючі буї вздовж прямої лінії, паралельної осі Y (фіг.3), перпендикулярної до напрямку течії дрейфу (вісь X), відчіпляють косу і дрейфуючі буї від судна і пускають у вільне плавання. Положення коси в момент її запусків перед початком дрейфу вздовж відповідної смуги показано у правій частині фіг.3 (воно паралельне осі Y). Етап 3. На етапі 3 після занурення коси з дат 95001 6 чиками паралельно осі Y вона дрейфує за течією на заданій глибині і покриває вимірами одну смугу ділянки пошуку (горизонтальними стрілками показано напрям течії), таким чином покриваючи зйомкою першу смугу ділянки. Під час дрейфу коси за течією буї, які вмонтовані на кінцях коси, М разів через заданий інтервал часу спливають на поверхню моря і передають на судно за допомогою супутникової системи зв'язку інформацію про поточні координати кінців коси. Етап 4. На етапі 4 після завершення дрейфу і вимірів температури вздовж першої смуги за даними про географічні координати постійно дрейфуючих на поверхні моря і спливаючих буїв знаходять їх, спливаючі буї піднімають на борт судна, а косу або транспортують в район початку наступної смуги, або перед цим також піднімають і транспортують обладнання на борту судна. При швидкості течії 0,05 м/с час дрейфу коси з датчиками для подолання шляху 5000 м складе 27,8 годин, а при швидкості 0,1 м/с - 13,9 годин. При швидкості течії 0,05 м/с відстань 10000 м коса подолає за 55,6 годин, а при швидкості течії 0,1 м/с - за 27,8 годин. За розмірами коси LКОСИ і ділянки пошуку ВВ в напрямку осі Y  LY (фіг.3), яка перпендикуКОСИ лярна течії, визначають число смуг КСМУГ і в межах яких необхідно провести виміри температур, може бути обчислена за формулою: (3) К смуг  LY /L  1, ділянки коси Етап 5. На цьому етапі за даними супутникового позиціонування судно транспортує буї і косу з датчиками температури в район наступного запуску, занурюють (або перевіряють глибину занурення коси за даними датчиків глибини і коректують глибину занурення коси) на задану глибину. Після цього знову проводять виміри температури води в процесі дрейфу буїв і коси на заданій глибині. Запуски дрейфуючих буїв і коси з датчиками, а також виміри проводяться стільки разів скільки необхідно для повного покриття вимірами температури ділянки пошуку покладів газу (фіг.3). Кожний раз запуск дрейфуючих буїв і коси в необхідних точках моря проводять за даними супутникового позиціонування судна (наприклад, за допомогою відомої системи GPS [6]). Етап 6. На 6-ому етапі визначають положення всіх буїв і кінців коси після завершення робіт по всіх вимірах температури на ділянці пошуку, судно за даними супутникового позиціонування виходить в район знаходження буїв, витягають косу і буї на борт судна, зчитують всі дані по вимірах кожного датчика температури під час дрейфу коси, зчитують інформацію з реєстратора, вмонтованого в косі, вводять цю інформацію у комп'ютер, встановлений на борту судна, і за сіткою значень температури і координат точок їх вимірів обчислюють карту температури води для всієї ділянки пошуку покладів газу. Етап 7. На цьому етапі проводять інтерпретацію карти температур води, за виявленими аномаліями пониження температури води виявляють місця просочування газу з дна моря, і з урахуван 7 ням геологічної будови ділянки пошуку визначають місця знаходження покладів газу. Джерела інформації 1. Шнюков Е.Ф., Пасынков А.А., Клещенко С.А. и др. Газовые факелы на дне Черного моря.- К.: ОМГОР НАН Украины, 1999. - 134с. 2. Воробйов A.I., Лялько B.I., Попов М.О. Спосіб пошуку нафтогазоносних об'єктів на морському шельфі. Патент України № 77811. Зареєстровано 15 січня 2007 p. 3. Лялько B.I., Попов М.О., Станкевич С.А., Воробйов A.I. Спосіб виявлення нафтогазоперспективних ділянок на морському шельфі. Патент України № 88090. Зареєстровано 10.09.2009 p. 4. Davis R.E., Sherman J.T. and Dufour J. Profiling ALACEs and other advances in autonomous subsurface floats // J. Atmos. Ocean. Tech. Boston, MA. 18, - 2001 - P.982-993. 5. Мотыжев С.А., Еремеев В.Н., Лунев Е.Г., Мотыжев B.C., Толстошеев А.П. Особенности дриферного мониторинга Черного моря// Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой 95001 8 зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Сб. науч. трудов МГИ НАН Украины, вып. 11. Севастополь. - 2004. - С.122-131. 6. Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д., Коротаев Г.К., Ястребов B.C., Мотыжев С.В. Океанология. Средства и методы океанологических исследований. - М.: Наука, 2005. - 795с. 7. http://flux.ocean.washington.edu/metu/info/general-info.shtml. 8. Дорофеев В.Л., Коротаев Г.К. Валидация результатов моделирования циркуляции Черного моря на основе данных всплывающих буев // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Сб. науч. трудов МГИ НАН Украины, вып. 11. Севастополь. - 2004. - С.63-74. 9. Коротаев Г.К., Дорофеев В.Л., Смирнова Т.Ю. Точность диагноза поверхностных течений в системе супутникового мониторинга Черного моря // Сб. науч. трудов МГИ. Дистанционное зондирование морских систем. Вып. 11. 2004. - С.75-92. 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 95001 Підписне 10 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601