Исследователи из Сколтеха разработали и провели эксперименты по измерению газопроницаемости в различных условиях для льдосодержащих дисперсных пород, имитирующих вечную мерзлоту. Их результаты могут быть полезны как при моделировании и испытании методов добычи газа из арктических резервуаров, так и при отслеживании выбросов метана в высоких широтах. Статья опубликована в журнале Energy & Fuels.
Вечная мерзлота – хотя это и звучит очень стабильно и постоянно – на самом деле довольно разнообразна: в зависимости от состава мерзлых пород, давления, температуры и так далее, она может иметь разные свойства, что чрезвычайно важно при хозяйственном освоении территории вечной мерзлоты, например, разработке месторождений нефти и газа. Кроме того вечная мерзлота очень газонасыщенна: она может содержит много природного газа в виде гидратов, а ее проницаемость является важным параметром как для различных научных исследований, так и для многих видов хозяйственной деятельности в Арктике.
«Газопроницаемость мерзлых пород влияет на возможность миграции и аккумуляции природных газов внутри этих мерзлых толщ, а также на величину эмиссии природных газов из многолетнемерзлых пород в атмосферу. Также знания о фильтрационных свойствах мерзлых пород, содержащих гидраты природных газов, представляются совершенно необходимыми для оценки возможности добычи газа из гидратных залежей в областях распространения многолетнемерзлых пород», - говорит соавтор статьи, ведущий научный сотрудник Сколтеха Евгений Чувилин.
Чувилин и его коллеги решили исследовать малоизученную проблему изменения газопроницаемости пород, содержащих лед и газогидраты, при замерзании и таянии, а также при формировании и диссоциации газовых гидратов. Для этого группе Чувилина пришлось разработать и создать экспериментальную установку, которая позволила им тестировать различные образцы, имитирующие многолетнемерзлые породы, при разном давлении, температуре и содержании глины.
«Полученные нами данные могут быть использованы при отработке способов добычи природного газа в областях распространения многолетнемерзлых пород, в том числе из газогидратных коллекторов, а также при картировании зон повышенной проницаемостью в мерзлоте при изучении эмиссии метана в Арктическом регионе», - говорит Чувилин.
Исследование также показало, что существует большая вероятность повышения газопроницаемости мерзлых пород при диссоциации внутримерзлотных газогидратных образований – вполне вероятный сценарий при сохранении существующего тренда на потепление климата в Арктическом регионе. «Полного оттаивания мерзлоты (перехода температуры пород через 0оС) для этого даже не надо дожидаться – достаточно небольшого сдвига отрицательной температуры в сторону повышения, чтобы процесс диссоциации пошел. А повышение газопроницаемости пород при этом создаст возможность транзита высвободившегося газа в атмосферу, что, очевидно, может повлечь за собой целый комплекс экологических и технологических последствий», - отмечает Чувилин.
*****
Сколтех – негосударственный международный университет. Созданный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Сколтех готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит исследования в прорывных областях и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех развивает шесть приоритетов: наука о данных и искусственный интеллект, науки о жизни и здоровье, современные методы проектирования и перспективные материалы, энергоэффективность, фотоника и квантовые технологии, перспективные исследования. Усилия Сколтеха призваны способствовать укреплению технологического превосходства России в приоритетных направлениях.
