Акватория обской губы карское море

Краткая гидрологическая характеристика Обской губы

Общие сведения
Отметки уровней воды Обской губы изменяются в большом
диапазоне. Максимальные отметки связаны с прохождением экстремального по высоте половодья на реках, впадающих в Обскую губу.

По данным подрядных организаций Новатэк, один раз в 100 лет возможно достижение отметки уровня 4,73 м БС. При совпадении фаз экстремальных сгонов и отлива отметки поверхности могут понижаться до минус 1,41 м БС (P=97%) и даже ниже.
Средний многолетний уровень воды в бухте Новый Порт составляет около минус 0,38 м БС, а у Тамбея — минус 0,36 м БС.
Эти данные заслуживают доверия и подтверждаются, в частности, наблюдениями за уровнями воды на мысу Каменном (минус 0,38 м БС), тем более что в Новом Порту наблюдения ведутся
с 1944 года.
Принятая отметка наинизшего теоретического уровня
(НТУ) составляет минус 1,20 м БС. Расчетная отметка наинизшего судоходного уровня (НСУ) принята равной минус 1,35 м
БС (один раз в 20 лет).

Приливо-отливные и сгонно-нагонные денивеляции водной поверхности

Для акватории проектирования характерны полусуточные
приливо-отливные явления.
Максимальное изменение уровня во время приливов и отливов колеблется от 1,3 м (п. Сабетта) до 1,6 м (м. Поелово).
Нагонные подъемы уровня превышают приливные максимумы.
По ряду сведений допустимо принять диапазон суммарных приливо-отливных и сгонно-нагонных денивеляций водной поверхности равным 3,0 м.

Обзор сведений о течениях при приливо-отливных и сгонно-нагонных денивеляциях

При северных ветрах сизигийные приливы вызывают в Обской губе течения, направленные к югу со скоростью до 1,0 м/с, а квадратурные приливы сопровождаются течениями в южном направлении со скоростью до 0,5 м/с.
Сизигийный отлив при северном ветре приводит к возникновению течений в северном направлении со скоростью до 0,75 м/с, а при квадратуре – также в северном направлении со скоростью до 0,35 м/с.
При южных ветрах и сизигийном приливе течение направлено на юг, но с меньшей скоростью (V≤ 0,5 м/с); при квадратурном приливе и южном ветре скорость течения на акватории проектирования близка к нулю.
При южном ветре и сизигийном отливе течение направлено на север и имеет скорость до 1 м/с, а в квадратуру – также на север со скоростью до 0,75 м/с.

В штиль и при сизигийном приливе течение направлено на юг со скоростью до 0,77 м/с, а при квадратурном приливе – также на юг со скоростью до 0,36 м/с.
Сизигийный отлив в штиль приводит к возникновению течений в северном направлении со скоростью до 1,0 м/с, а в квадратуру – также на север со скоростью до 0,50 м/с.
Следует отметить, что повторяемость штилевых периодов в Обской губе очень мала.
Ветра западного и восточного направлений оказывают сравнительно незначительное воздействие на водную поверхность.
При таких ветрах основными факторами, вызывающими подъем и спад уровней, являются речной сток и приливо-отливы.
Анализ разнородной информации позволяет установить, что на акватории проектирования в течение суток наблюдается 4 периода (примерно первый и шестой-седьмой часы водного времени), каждый продолжительностью около получаса, когда скорости течения не превышают 0,10 м/с. Эти периоды некоторыми авторами именуются как время «кроткой воды». Учитывая направленность выполняемой работы, периоды «кроткой воды» приобретают особое значение, поскольку в это время возможно интенсивное осаждение взвешенных наносов, которыми, как будет показано ниже, изобилуют воды Обской губы.

Согласно сведениям, представленным в Лоции Карского моря (ч.2) Обь-Енисейский район, 2001 г. (корректура 2010 г) [4], наиболее сильное ветровое волнение в Обской губе – при устойчивых северных и южных ветрах. В течение всего безлёдного периода повторяемость волн высотой до 1 м составляет 50-60%.

На участке мыс Дровяной-мыс Хонарасаля при северном ветре:
— при скорости ветра 8 м/с – средняя высота волны – 0,8 м.
— при скорости ветра 10 м/с – средняя высота волны – 1.1 м.
— при скорости ветра 15 м/с – средняя высота волны – 1.5 м.
— при скорости ветра 20 м/с – средняя высота волны – 1.8 м.
На участке мыс Дровяной — мыс Хонарасаля при южном ветре:
— при скорости ветра 8 м/с – средняя высота волны – 0,7 м.
— при скорости ветра 10 м/с – средняя высота волны – 1.0 м.
— при скорости ветра 15 м/с – средняя высота волны – 1.4 м.
— при скорости ветра 20 м/с – средняя высота волны – 1.7 м.
Максимальная возможная высота волны на этом участке – 4.9 м
Максимальная возможная длина волны на этом участке – 53 м
В соответствии с рекомендациями Руководства по методам
исследования и расчетов перемещения наносов и динамики берегов при инженерных изысканиях [3], по участкам проектируемых
трасс подходного канала рассчитаны высоты волн (1% в системе)
при ветровом случае повторяемостью 1 раз в 25 лет и уровне воды обеспеченностью 5%.

Ледовый режим Обской губы

Описание ледового режима Обской губы базируется в основном на архивных материалах МорГЕО.
В конце мая, когда лед достигает максимальной толщины, начинается разрушение ледяного покрова в южной части Обской
губы. В начале июня под действием ветра и волнения взламывается припай в северной части губы и северная граница припая
смещается до бухты Тамбей. В первой декаде июля взламывается
ледяная перемычка в средней части Обской губы.
Последовательность очищения губы ото льда идентична последовательности процесса взлома припая: сначала (конец июня)
очищается южная часть губы, затем (первая половина июля) – северная и в последнюю очередь (вторая половина июля) – средняя.
При благоприятных условиях полное очищение губы ото льда наступает в первой декаде июля, при неблагоприятных – в третьей
декаде августа. Как правило, в конце июля, в августе, сентябре и
начале октября в Обской губе льда нет. В конце первой и начале
второй декады октября в губе начинается устойчивое ледообразование. Наиболее раннее появление льда отмечается на прибрежном мелководье вблизи мыса Дровяной и бухты Новый
Порт. У западного побережья Обской губы, изобилующего отмелями, молодой лед появляется через 2-3 суток после установления температуры воздуха ниже 0ºС, а у восточного, более приглубого, берега – через 6-8 суток.
В годы с холодной осенью сало и шуга образуются уже во
второй декаде сентября.
На установление припая оказывают большое воздействие соленость воды и ветровой режим. Неподвижный лед обычно устанавливается вдоль береговых отмелей при толщине молодого
льда 20-30 см. Исключением является дельта реки Обь, где ледостав наступает при толщине льда 15 см.
Годовая толщина ровного льда достигает наибольшего значения в мае и колеблется от 1.6-1.8 м. В экстремальные зимы толщина ровного льда достигает 2.4 м.
Количество торосов в центральной части губы невелико – 1-3
тороса на километр. Дрейф льда в Обской губе имеет преобладающее направление – с юга на север. Скорость дрейфа – 0.1 —
0.15 м/с и максимальная скорость дрейфа льда – 0.8 м/с.
К ледовым условиям, существенным для инженерных сооружений, относятся:
— длительное наличие ледяного покрова и его временнáя изменчивость;
— существование припая с грядами торосов (стамух) и приливными трещинами, а также крупных ледяных образований: торосов и ледяных полей;

— навалы льда на берега, особенно на осушки и пляжи – прежде всего в осенний и весенний периоды, когда у берега нет устойчивого припая;
— лёд может быть выброшен на расстояние от десятков до сотен метров от уреза воды;
— экзарация дна ледяными образованиями, то есть пропахивание дна килями дрейфующих торосов на мелководных акваториях.
В среднем продолжительность ледового периода составляет
290 суток, а безледного – 75.

Температура воды Обской губы
Температура воды Обской губы приведена по данным Лоции
Карского моря (ч.2) Обь-Енисейский район, 2001 г. (корректура
2010 г) [4].
Среднемесячная температура воды за месяцы безледного периода такова:
— июль 2ºС;
— август 5º С;
— сентябрь 2ºС;
— октябрь – ниже 0ºС.

Соленость воды Обской губы

В период половодья на реках, впадающих в Обскую губу, а
также в осенние паводки соленость поверхностного слоя воды в
губе резко уменьшается (в отдельных случаях до 1 – 2 ‰).
На глубине 3–4 метра в ряде случаев в теплый период года
наблюдается резкое возрастание солёности с 5 – 10‰ до 20‰.
На глубинах 8 м и более солёность, как правило, превышает 20‰
Резкое уменьшение солёности в поверхностном слое свидетельствует о возрастании речного притока, при этом течение в верхних горизонтах направлено преимущественно в северном и
северо-западном направлениях, а скорость значительна (порядка
1,0 м/с и более).

Мутность воды Обской губы и деформации береговых откосов

В энциклопедическом справочнике Брокгауза и Ефрона [5]
отмечается значительная мутность воды Обской губы.
В работе [6] Д. Н. Айбулатов указывает на существенную
мутность рек, стекающих с межбассейновых водосборных территорий (МБВТ) и впадающих, в частности, в Карское море. Средняя за год мутность воды рек Обско-, Пур — Тазовского бассейнов
составляет 37,5 г/м3
.
В сентябре-октябре 2007 года сотрудниками ИО РАН [7] были произведены в водах Карского моря и, в частности, в Обской
губе отборы проб воды на мутность. Установлено, что мутность
воды в Обском эстуарии в период производства этих работ колебалась в пределах 64–85 г/м3 .
Возрастание мутности воды Обской губы по сравнению с
речной водой объясняется поступлением твердого материала в
результате обрушения береговых откосов. По данным авторов
«Динамики берегов Карского моря» [8], происходит значимое отступание берегов Карского моря. Для побережья Обской губы
характерен темп отступания берега «менее 1 м в год». Авторы
указывают, что «главную роль в разрушении морских берегов играют волны высотой до 1 м. Разрушение берегов за счет штормов, как правило, не превышает 20%».
Еще более детальную информацию о состоянии клифа Обской губы сообщает Е.В. Коченов в статье «О проблемах укрепления берегов при проектировании объектов в устьях заполярных
рек и на берегах Обской губы» [9]. Автор указывает, что в устье
р. Нярмаяха с 1987 по 2001 гг. берег регрессировал в среднем на
4,3 м в год. В среднем же для Обской губы Е.В. Коченов определяет скорость регрессии порядка 0,5 – 0,7 м в год. По мнению
этого автора, сравнительно небольшой темп регрессии на открытых (не приустьевых) участках берега объясняется частичной компенсацией твердого материала наносами, поступающими из
устьев рек.

Навигационная карта северной части Обской губы (М
1:100000) составлена по результатам промерных работ 1969,
1973-1980 и 1976-1979 гг. Глубины на этой карте отсчитываются
от отметки наинизшего теоретического уровня (НТУ), равной
минус 1,20 м БС.
В 2010 году на акватории проектирования произведены промеры глубин. Совмещение продольника, соответствующего навигационной карте и промерам по трассе, приближенно совпадающей с трассой судоходного канала.
В целом, допустимо утверждать о преобладании тенденции к
аккумулятивному развитию процесса деформации рельефа дна.
Однако, этот процесс протекает неравномерно по длине Обского
эстуария и различается по ширине губы. Есть основания предположить, что в зоне пересечения губы параллелью 72º с.ш. в прибрежной зоне у западного берега эстуария поднятие отметок дна
составляет около 3-5 см в год.
Заметен рост отметок дна на северном свале глубин ниже
отметок минус 10,5 м БС. Здесь темп аккумуляции примерно 2-3
см в год.

Источник

Обская губа

Ещё больше интересных фактов!

На самом севере Сибири, между полуостровом Ямал и Гыданский располагается огромный залив Карского моря — Обская губа. Протяженность губы составляет около 800 километров, в ширине от 30 до 80 километров. Природа здесь очень похожа на природу крайнего севера — однообразная. Вдоль берегов редко встречаются какие-либо деревья или кустарник. Вода мутная, дно илистое. Водная поверхность губы свободно от льда немногим больше двух месяцев — лед сходит в июле, а возвращается в октябре. Чем же примечательна Обская губа?

Конечно же, рыбой, которая водится здесь. Это редкие и очень ценные виды рыб. Главное сокровища — осетр. Осетр идет от Обской губы до нерестилищ, зимует перед этим в Оби. Популяция этого вида рыб резко сократилась после возведения Новосибирской ГЭС. Сейчас осетр является реальным кандидатом в красную книгу.

Другая ценная промысловая рыба — стерлядь. Ее популяции нет такой угрозы, как осетру, но все-таки принимаются меры для сохранения массовости. Здесь водятся и другие ценные виды рыб: муксун, налим, ряпушка, нельма, пелядь, чир, пыжьян, тугун. Богата Обская губа на рыбу. Конечно же, многие виды могут исчезнуть без специально принятых мер. В 50-70 годы в обском рыбном хозяйстве ежегодно следили за популяцией ценных видов рыб. Сейчас эта система в значительной степени упразднена, что сказывается на рыбном хозяйстве.

Другая примечательная информация про Обскую губу — здесь реализуется крупный проект Ямал СПГ по строительству завода по сжижению газа в районе поселка Сабетта. Это огромный проект, рассчитанный на много лет и даже десятилетий вперед. Строительство завода позволило привести сюда большие инвестиции, изменяющие район до неузнаваемости. Планируется развивать инфраструктуру: заводу требуется огромный порт, аэродром. Создаются жилищные комплексы, позволяющие прибывшим специалистам трудится с домашним комфортом в условиях крайнего севера. Создается эффективное транспортное сообщение. В этот проект привлекается множество иностранных специалистов, внедряются самые современные технологии. К примеру, использованы специальные системы строительства крупных объектов, таких, как резервуары с сжиженным газом, в условиях грунты вечной мерзлоты.

Источник

Геокриологические условия мелководного шельфа Карского моря

К числу потенциально опасных явлений, исходя из природных условий исследованной части акватории Приямальского шельфа, Обской и Тазовской губ, относятся многолетнемерзлые породы (ММП). Идентификация и картирование ММП в верхней части разреза обеспечат принятие оптимальных решений при проведении поисково-разведочного бурения и освоения месторождений мелководного шельфа Карского моря.

В настоящее время практический интерес вызывает освоение газовых ресурсов континентального шельфа Арктики, в особенности месторождений Приямальского шельфа Карского моря: Крузенштернское, Харасавэйское, Нярмейское и Скуратовское. Суммарные запасы газа Приямальского шельфа составляют более 4,5 трлн м 3 .

Особый интерес для освоения углеводородных ресурсов представляет также мелководная акватория Обской и Тазовской губ Карского моря. Здесь открыты крупнейшие месторождения углеводородов: Северо-Каменномысское, Каменномысское-море, Чугорьяхинское, Адерпаютинское, Обское, Утреннее (Салмановское) и другие.

Начальные суммарные ресурсы газа Обской и Тазовской губ составляют более 7 трлн м 3 . Особый интерес представляет Южно-Обский участок недр, перспективный не только ресурсами газа, но и нефти.

По результатам проведенных работ в 2018 г, ПАО «НОВАТЭК» открыло новое газоконденсатное месторождение Северо-Обское. Ресурсы природного газа Северо-Обского участка недр составляют в объеме не менее 900 млрд м 3 , что позволяет отнести Северо-Обское месторождение к уникальным.

В 2019 г в морской части Геофизического нефтегазоконденсатного месторождения, стратегически важного для освоения ресурсов Обской губы, пробурена первая скважина, подтвердившая наличие залежей углеводородов в меловых отложениях.

Освоение месторождений в мелководной акватории Карского моря является сложной технической задачей. К числу потенциально опасных процессов, исходя из оценки природных условий исследованной части акватории Приямальского шельфа, Обской и Тазовской губ, относятся следующие: перенос и аккумуляции осадков, размыв морского дна; ледовое выпахивание морского дна; затонувшие искусственные объекты; многолетнемерзлые породы; разрушение берегов; сейсмичность района.

Инженерно-геологические условия на мелководном шельфе Карского моря влияют на выбор технических средств для поисково-разведочного бурения. Полученные данные о геокриологических условиях работ способствуют принятию проектных решений по освоению месторождений.

По результатам исследований в статье дана оценка возможных осложнений, вызванных наличием многолетнемерзлых пород, при глубоководном бурении в акватории Приямальского шельфа, Обской и Тазовской губ.

Строение субаквальных многолетнемерзлых пород Обской и Тазовской губ

Распространение и строение субаквальных многолетнемерзлых пород (СММП) на шельфе Карского моря изучено недостаточно. Основные представления получены на базе результатов инженерно-геологического бурения в прибрежных районах.

Ранее было установлено, что субаквальная мерзлота в Карском море представлена прерывистым и островным типами. Размер массивов твердомерзлых пород составляет 100-500м, между ними располагаются отрицательно температурные (охлажденные) породы [7]. Данных о мощности субаквальных мерзлых пород очень мало. Тем не менее, можно говорить, что в подавляющем большинстве на шельфе Карского моря распространены реликтовые мерзлые породы, сформировавшиеся в сартанское время. [2]

Субаквальная мерзлота Обской и Тазовской губ представлена седиментационно засоленными позднечетвертичными морскими отложениями песчаного и глинистого состава. В таблице 1 показана литолого-стратиграфический разрез мелководного шельфа Обской и Тазовской губ.

Таблица 1 Схема стратиграфического расчленения верхненеоплейстоцен-голоценовых отложений

Морские, ледово-морские отложения казанцевской свиты (m, gm IIIkz) в разрезе исследованной акватории распространены повсеместно, кровля отложений по данным инженерно-геологического бурения прослеживается на глубинах 23 – 44 и более метров от поверхности дна. Максимальная вскрытая мощность отложений данного комплекса 45,9 м. Подошва казанцевских отложений инженерно-геологическими скважинами не вскрыта.

Отложения казанцевской свиты, представлены преимущественно алеврито-глинистыми и глинистыми осадками с прослоями алевритов и песков. Текстуры отложений достаточно разнообразные. Практически во всех вскрытых разрезах наблюдаются посткриогенные текстуры: оскольчатость, комковатость, трещиноватость и т.п.

Геокриологические условия акватории Обской и Тазовской губ

Работами дифференциально-нормированным методом электроразведки (ДНМЭ) в 2000 г. был установлен факт наличия толщи многолетних мерзлых пород (ММП) под акваторией Обской губы. По одному электроразведочному профилю, пересекающему губу в широтном направлении, было установлено, что ММП не обрывается резко по береговой линии, а изменяется постепенно от нескольких сотен метров до нуля по мере удаления от берега. [6]

Наличие многолетнемерзлых пород было также подтверждено инженерно-геологическими исследованиями. Инженерные изыскания были выполнены в Обской и Тазовской губах на структурах Северо-Каменномысская, Каменномысская-море, Обская, Паютовская, Чугорьяхинская и Адерпаютинская (рис. 1).

Неоднородность мерзлотно-геологической обстановки, обусловленная разнообразием природных условий в плейстоцене, а также значительные криогенные и посткриогенные преобразования отложений в современный период определяет геокриологические условия района работ как сложные.

Рис. 1 Обзорная схема района работ (по данным исследования ОАО «АМИГЭ»)

На берегах распространение ММП по разрезу, вероятно, носит сплошной характер. Мерзлые породы развиты на всех геоморфологических уровнях, начиная с лайд и низких пойм рек до террас. Многолетнемерзлые породы залегают непосредственно с поверхности, ниже слоя сезонного протаивания. В пределах сухопутных районов мощность ММП может составлять 200-350м (Баулин и др., 1973). На рисунке 2 представлена штольня вечной мерзлоты в поселке Ямбург.

Рис. 2 Штольня вечной мерзлоты в поселке Ямбург

На лайдах она может понижаться до 150-200 м. В прирусловых частях, впадающих в губу рек, мощность ММП сокращается до 40-50м. [5]

В пределах прибрежного мелководья ММП встречаются на удалении до 100 м от берега, так у Ямальского берега в районе м. Каменный кровля мерзлых пород была зафиксирована на удалении 50 м от берега на глубине 3 м, на удалении 100 м — на глубине 10-12 м.

Наличие многолетнемерзлых пород в прибрежной части было подтверждено инженерно-геологическим бурением. По результатам бурения, кровля мерзлых грунтов вскрыта на глубине 0,5м от поверхности дна, при этом мощность мерзлой толщи составляет более 29,3 м (рис. 3).

Рис. 3 Инженерно-геологический разрез Ямбургской скважины №1 (по данным исследования ОАО «АМИГЭ»)

В разрезе Ямбургской скважины, вскрывшей многолетнемерзлые породы, в верхней части разреза в интервале 0,5-29,8 м залегают мерзлые грунты.

Верхняя часть мерзлой толщи (интервал 0,5-3,1м) представлена глиной пластичномерзлой атакситово-слоистой криотекстуры. Ледяные включения представлены шлирами размером в среднем 0,5-1,0см, реже до 2см и горизонтальными прослоями толщиной 1-2 см. Температура грунта, измеренная в керне скважины на глубине 1,1м составила -0,7°С.

Отложения, вскрытые в интервале 3,1-5,8м от поверхности дна, представлены песком твердомерзлым, криотекстура песка массивная, в глинистых прослоях отмечаются редкие наклонными шлиры льда. Температура грунта измеренная в керне скважины на глубине 3,2м составила -0,5°С; на глубине 5,3м -3,7°С. Объемная льдистость грунта составляет 12 -15%.

Ниже в разрезе (интервал 5,8-21,6м) залегает мощная пачка отложений представленных супесью твердомерзлой, криотекстура грунта массивная с редкими шлирами льда размером до 1см.

Температура грунта измеренная в керне скважины на глубине 7,8м составила минус 2,2°С; на глубине 10,5м — 2,4°С. Объемная льдистость — 16%.

В основании вскрытого разреза (интервал 21,6-29,8м) залегает слой песка твердомерзлого, криотекстура песка массивная, с редкими наклонными шлирами льда толщиной 1-3мм. Объемная льдистость грунта -19%.

Кроме этого, в условиях наличия ММП по результатам проведенного НСП, и по данным геофизических работ, как на сейсмоакустических, так и на сейсмических разрезах, наблюдаются аномалии связанные с резким изменением волнового поля. На шельфах Печорского и Карского морей, где с помощью инженерно-геологического бурения было подтверждено наличие ММП, на сейсмических и сейсмоакустических разрезах отмечается сходная картина (Длугач и др., 1996).

В пределах акватории существование мерзлых пород ниже глубины бурения (глубже 70м) можно оценить по температурным условиям, в которых находится грунтовая толща. Во время проведения буровых работ на площадках, в отдельных скважинах проводилось измерение температуры керна. Наиболее низкая температура была измерена на площадке Северо-Каменномысская-1.

При годовой амплитуде от 0 до +17,2°С, среднегодовая температура придонного слоя будет близка к +1,5°С. Исходя из общей теплофизической модели можно сделать вывод, что в таких температурных условиях в настоящее время в пределах исследованной акватории существует сквозной талик. Однако это не исключает возможности существования отдельных реликтов ММП на акватории Обской и Тазовской губ.

Особый интерес представляет оценка динамики субаквальной мерзлоты в связи с изменением климата. Данные по температуре придонного слоя воды в Карском море за последние 100 лет показывают ее повышение от 0,3 °С (к востоку от Новой Земли) до 2,4 °С (южная часть Байдарацкой губы). Математическое моделирование показало, что в этом случае понижение кровли подводной мерзлоты происходит со скоростью до 2,5 см в год. [2]

Таким образом, сложные геокриологические условия района исследований определяются повсеместным развитием многолетнемерзлых пород на берегах, и значительными криогенными и посткриогенными преобразованиями осадков акватории.

Геокриологические условия Приямальского шельфа

В пределах морской площади месторождения Крузенштернское достаточно широко развиты многолетнемерзлые породы. В ходе площадных инженерно-геологических изысканий на месторождении, инженерно-геологическим бурением были вскрыты ММП. Также наличие ММП было подтверждено электроразведочными работами.

Сейсмоакустическое профилирование строения осадочного разреза на глубину до 200 м позволило получить временны́е разрезы, которые показали практически повсеместное наличие свободного газа в осадках верхней части разреза (рис. 4).

Рис. 4. Сейсмоакустические комплексы на временно́м разрезе через площадку 1. Обозначения: α — граница кровли газонасыщенного интервала; граница β коррелируется с подошвой глинистых грунтов

Газонасыщенность осадков верхней части разреза парагенетически связана с процессами деградации реликтовой мерзлой толщи. Выделяющийся при таянии мерзлых пород газ перераспределяется в осадочном разрезе в зависимости от проницаемости и коллекторских свойств отложений. В верхней части осадочной толщи пески играют роль коллекторов, а вышележащие глины выступают как покрышки. В песках газонасыщение носит сплошной характер.

В вышележащих глинистых отложениях газонасыщение имеет спорадический характер. На отдельных участках, где свободный газ в осадках практически отсутствует, имеют место «акустические окна», в которых слоистая структура глинистых толщ прослеживается на большую глубину.

Ниже границы «β» залегает толща «акустически прозрачных» песчаных отложений. Отсутствие акустической информации в песчаной толще связано с газонасыщением осадков. По данным сейсмоакустики кровля многолетнемерзлых пород находится на глубинах от 50 до 200 м от поверхности дна.

Характерная картина, наблюдаемая на временны́х разрезах сейсмоакустического профилирования, показывает, что район Крузенштернского морского продолжения месторождения расположен в границах зоны деградирующей субаквальной криолитозоны. Географически эта зона охватывает мелководную область шельфа Карского моря, примыкающую к западному побережью Ямала (западноуральское мелководье). [3]

Субаквальная криолитозона западноуральского мелководья сформировалась в течение последней сартанский регрессии. Признаки деградации мерзлоты в виде посткриогенных структур наблюдаются в кернах всех скважин, пробуренных на площади Крузенштернского участка. В пределах западноуральской криолитозоны распространение многолетнемерзлых пород носит островной характер.

Проведенное инженерно-геологическое бурение показало, что в интервале от поверхности дна до глубины 40м многолетнемерзлые льдистые грунты отсутствуют.

На мелководном шельфе Карского моря многолетнемерзлые породы были встречены на продолжении Харасавэйского месторождения, Русановской структуры. Кроме того ММП широко развиты на месторождениях Скуратовское и Нярмейское.

Возможные осложнения при проведении глубокого бурения

Инженерно-геологические условия района исследований определяются принадлежностью данного района к области развития многолетнемерзлых пород на берегах и субаквальной криолитозоны на акватории. В настоящее время мерзлые породы шельфовой зоны находятся в стадии деградации, и переход мерзлого грунта в талое состояние сопровождается многими, так называемыми, посткриогенными явлениями. На первом месте, среди этих явлений, стоит газовыделение. Грунты даже с малым содержанием газа приобретают специфические свойства, что влечет за собой изменение физических и механических характеристик грунта. [1]

Особый интерес представляют области распространения структур газового сиппинга. Анализ показывает, что в подавляющем большинстве газовые проявления либо непосредственно приурочены к областям развития субаквальных многолетнемерзлых пород, либо располагаются внутри области их возможного развития. Это позволяет косвенно подтвердить их парагенетическую связь с субаквальными многолетнемерзлыми породами. Возможно, структуры газового сиппинга развиты в районах глубокого залегания субаквальных многолетнемерзлых пород и образованы за счет газа, выделяющегося при деградации СММП. [7]

Непосредственно на акватории Обской губы по данным инженерно-геологического бурения мерзлые породы не обнаружены, но вместе с тем в керне скважин отмечаются многочисленные текстуры посткриогенного характера (комковатость, полости, трещины и т.п.). При переходе мерзлых грунтов в талое состояние сейсмоакустические свойства отложений значительно изменяются.

На большей части площади средней части Обской и северо-западной части Тазовской губ наблюдается практически полное отсутствие сейсмической корреляции. На временных разрезах верхняя граница газонасыщения почти совпадает с линией дна.

На локальных участках, представляющих собой своеобразные акустические окна, по временным разрезам удается проследить элементы строения толщи древнеголоценовых аллювиальных песков. При этом в самих песках наблюдается свободный газ, который, начиная с глубины нескольких метров от дна, полностью блокирует распространение упругих колебаний. Также отмечаются отдельные локальные прорывы газа, почти достигающие поверхности дна.

В северных частях Обской губы насыщение осадков газом носит не сплошной характер. В мористой части изученного участка севера Обской губы на временных разрезах отчетливо наблюдается мощная толща акустически слоистых современных аллювиально-морских осадков. Внутри самой голоценовой толщи также иногда встречаются локальные скопления свободного газа. Ниже подошвы этой толщи залегают образования, в той или иной мере насыщенные свободным газом.

В средней части Обской и северо-западной части Тазовской губ газонасыщенные осадки развиты начиная практически от поверхности дна. По всей видимости здесь свободный газ продуцируется непосредственно придонной толщей голоценовых современных аллювиально­морских осадков. Эти осадки содержат относительно большое количество свежего органического вещества с большим потенциалом деструкции [Лисицын и др., 1994]. При разложении этого вещества и происходит выделение газа, который в значительной мере остается защемленным в пористом пространстве глинистых осадков и препятствует распространению упругих колебаний вглубь осадочной толщи.

Таким образом, в губах наблюдается два типа насыщения осадков свободным газом. Первый тип газонасыщения связан с деградацией реликтовой мерзлоты и наблюдается на открытой мелководной акватории. Газонасыщение этого типа носит локальный характер и контролируется соотношением в разрезе каргинских глин-покрышек и зырянских песков-коллекторов.

Второй тип обусловлен деструкцией свежего органического вещества, содержащегося в придонном слое осадков. Этот тип газонасыщения носит практически сплошной характер. Второй тип газонасыщения наблюдается в эстуариях крупных рек (прежде всего Оби и Енисея) в районах депоцентров осаждения больших количеств органического материала из водной взвеси. [8,9,10]

Способы сохранения состояния ММП в процессе освоения месторождений мелководной акватории Карского моря

Наличие многолетнемерзлых пород обусловливает необходимость разработки инженерно-технических решений для обеспечения устойчивости и безопасного функционирования скважин в результате теплового взаимодействия скважин с ММП. При проектировании разработки месторождения особое внимание следует уделить расстоянию между устьями скважин и наличию теплоизоляции на всем интервале ММП.

Строительство и эксплуатация газовых скважин в арктических регионах сопряжены с осложнениями, связанными с формированием ореолов оттаивания в околоствольном пространстве в результате длительного теплового воздействия скважин на льдистые мерзлые породы. Оттаивание ММП приводит к образованию приустьевых просадок грунта и деформациям околоскважинных сооружений и трубной обвязки.

В условиях гидратонасыщенности ММП в прискважинной зоне газовой скважины присутствуют газопроявления и льдообразование в заколонном пространстве, что может повлечь за собой возникновение повышенных давлений, воздействующих на крепь скважины. Обратное промерзание приводит к гидроразрыву окружающих промерзающих пород, смятие эксплуатационной колонны, разрушение кондуктора под действием давления обратного промерзания, превышающего критическое внутреннее давление. [4]

В мировой практике известны различные способы защиты скважин от воздействия ММП: управляемое промораживание прискважинной зоны; закачка хладоносителя в затрубное пространство скважины для охлаждения мерзлых пород; использование толстостенных, теплоизолированных обсадных труб и НКТ; покрытие поверхности колонн теплоизоляционными материалами и другие.

Для обеспечения надежности скважин в сложных геокриологических условиях в ПАО «Газпром» разработано комплексное решение по тепловой стабилизации (тепловой защите) многолетнемерзлых пород:

спуск в устьевых зонах сезоннодействующих систем охлаждения грунтов.

применение в конструкции скважин теплоизолированных лифтовых труб.

Впервые комплексное решение реализовано на скважинах Бованенковского НГКМ и показало высокую эффективность.

Геокриологические условия месторождения Харасавэйское отличаются особой сложностью. Условно благоприятная для строительства газовых скважин территория практически отсутствует. Почти все площадки газовых скважин попадают на участки с мощными пачками льдистых многолетнемерзлых пород, поэтому в .особо сложных условиях Харасавэйского ГКМ предлагаются дополнительные меры по термостабилизации устьевых зон добывающих скважин:

Теплоизолированных направлений скважин (термокейсов) с пенополиуретановой теплоизоляцей (рис. 5) с глубиной спуска до 40 м;

Сезоннодействующих систем охлаждения грунтов с увеличенной относительно Бованенковского НГКМ глубиной спуска (до 40 м);

Теплоизолированных лифтовых труб с увеличенной относительно Бованенковского НГКМ глубиной спуска (до 150 м).

Рис. 5 Теплоизолированное направление газовой скважины [11]

Разработанная комбинация термостабилизационных решений планируется релализовать при строительстве скважин в морской части месторождений Крузенштернское и Харасавэйское. [11]

Применение в конструкции скважин указанных месторождений теплоизолированных обсадных и лифтовых труб (ТЛТ) позволит замедлить оттаивание мерзлоты, образование гидратов и парафиновых отложений в скважинах, сократить расстояния между устьями теплоизолированных скважин в кустах, увеличить межремонтный период скважин.

Высокоширотное положение исследованного района, наряду с суровым арктическим климатом, определяет широкое распространение многолетнемерзлых пород. Мерзлые породы развиты как на побережье, так и в прибрежных мелководных участках акватории Приямальского шельфа, Обской и Тазовской губ.

Анализируя геокриологические особенности и температурное состояние вскрытого разреза ММП, можно сделать вывод, что мерзлые породы в настоящее время находятся в нестабилизированном состоянии и деградируют, что также подтверждается геокриологическими особенностями разреза, где в верхней части наблюдается мерзлопластичное состояние грунта;

Непосредственно в центральной части Обской и Тазовской губ (на площадках инженерно-геологических изысканий) по данным инженерно-геологического бурения мерзлые породы не обнаружены, но вместе с тем текстуры, наблюдаемые в керне скважин, говорят о том, что все грунты (за исключением придонного слоя илов) испытали криогенное преобразование. В пределах акватории, по-видимому, существует сквозной талик. Однако это не исключает возможности существования реликтов ММП на акватории.

Идентификация и картирование ММП в верхней части разреза на основе инженерно-геологических изысканий и электроразведки обеспечат принятие оптимальных решений при проведении поисково-разведочного бурения и освоении месторождений мелководного шельфа Карского моря.

Богоявленский В.И., Богоявленский И.В., Дегазация Земли. Формирование залежей углеводородов в верхней части разреза и кратеров выбросов газа // Neftegaz.RU. – 2019. – № 1 – с.48-55.

0 0 0 1 0 8 0 1 8 0 5 0 2 0 0Васильев А.А., 0 1 1 1 0 5 0 0 5 1 0 0 0 1 8 0 0Стрелецкая И.Д., 0 9 0 1 0 0 0 3 0 0 2 0 0Облогов Г.Е., 0 8 0 8 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1Широков Р.С. Динамика субаквальной мерзлоты Карского моря в меняющихся климатических условиях // Материалы пятой конф. геокриологов России. М., Унив. книга, 2016, т. 2, ч. 5, с. 26-30.

Дзюбло А. Д., Алексеева К. В. Инженерно-геологические условия обустройства акваториальной части Крузенштернского месторождения в Карском море // Арктика: экология и экономика. — 2020. — № 1 (37). — С. 79—92. — DOI: 10.25283/2223-4594-2020-1-79-92.

Дзюбло А.Д., Алексеева К.В., Перекрестов В.Е., Сян Хуа. Природные и техногенные риски при освоении нефтегазовых месторождений на шельфе арктических морей// Безопасность труда в промышленности. — 2020. — № 4. — С. 74–81. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-4-74-81.

0 9 0 0 0 8 0 0 9 0Кокин О.В., 0 6 0 2 0 5 1 0 8 0 1 0 0 8 0 9 0 0 1Цвецинский А.С. Геокриологическое строение подводного берегового склона Обской губы в зоне контакта с припаем // Соврем. подходы и перспект. технологии в проектах освоения нефтегазовых месторождений Российского шельфа, 2013, № 3 (14), с. 67-69.

0 9 0 0 0 5 1 0 0 2 0 0Колесов В.В., 0 0 0 2 0 0 0 1Вовк В.С., 0 0 7 1 8 0 1 0 0 0 0Дзюбло А.Д., 0 9 1 0 4 1 1 8 0 2 1 0 5 0 2 0 0 0 0 9Кудрявцева Е.О. Разведка и обустройство месторождений в прибрежной зоне Обской губы // Газ. пром-сть, 2008, № 12, с. 66-68.

0 0 0 5 0 0 0 0 1 0 9 0Рекант П.В., 0 0 0 1 0 8 0 1 8 0 5 0 2 0 0Васильев А.А. Распространение субаквальных многолетнемерзлых пород на шельфе Карского моря // Криосфера Земли, 2011, т. ХV, № 4, с. 69-72.

0 00 0 0 1 0 1 0Рокос С.И., 0 0 1 0 3 0 0 1 0 0Длугач А.Г., 0 9 0 0 1 0 5 0 2 0 0 1Локтев А.С. и др. Многолетнемерзлые породы шельфа Печорского и Карского морей: генезис, состав, условия распространения и залегания // Инж. изыскания, 2009, № 10, с. 38-41

Рокос С.И., Тарасов Г.А. Газонасыщенные осадки губ и заливов южной части Карского моря //Бюллетень комиссии по изучению четвертичного периода, № 67, 2007, с. 66-75.

Стратов Д.В. Проблемы освоения Харасавэйского и Крузенштернского месторождений, Труды 14-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO / CIS Offshore 2019). 1-4 октября 2019 года, Санкт-Петербург СПб.: ХИМИЗДАТ, 2019. 116 – 117 с.

Keywords: Ob Bay, Taz Bay, Priyamalsky shelf, shallow shelf, geocryological conditions, permafrost

Источник