geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2018-2-4geophystech-30Research ArticleСтатьиЛабораторное исследование песчаных образцов, содержащих гидрат метана нецементирующего типаLaboratory study of sand samples containing methane hydrate of non-cementing typeДугаровГ. А.DugarovG. A.

 

Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. Область научных интересов: теория распространения сейсмических волн в анизотропных и поглощающих средах, эффективные модели, акустические свойства гидратосодержащих образцов.

 

DugarovGA@ipgg.sbras.ruДучковА. А.DuchkovA. A.

Кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. Область научных интересов: геометрическая теория построения сейсмических изображений, параллельные алгоритмы обработки сейсмических данных, микросейсмический мониторинг в разведочных задачах, лабораторное изучение физических свойств пород, содержащих газогидраты.

 

duchkovaa@ipgg.sbras.ruДучковА. Д.DuchkovA. D.

 

Доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. Область научных интересов: геотермия, геокриология, природные газовые гидраты, физические свойства гидратосодержащих пород.

 

duchkovad@ipgg.sbras.ruМанаковА. Ю.ManakovA. Yu.

 

Доктор химических наук, заведующий лабораторией Института неорганической химии им. А.А. Николаева СО РАН. Область научных интересов: супрамолекулярная химия, клатратные соединения.

 

manakov@niic.nsc.ruКуперК. Э.KuperK. E.

 

Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Область научных интересов: рентгеновская компьютерная томография, микроструктура горных пород.

 

k.e.kuper@inp.nsk.suФокинМ. И.FokinM. I.

 

Лаборант Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. Область научных интересов: многофазные среды, численное моделирование.

 

fokinmi@ipgg.sbras.ruДробчикА. Н.DrobchikA. N.

 

Младший научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. Область научных интересов: экспериментальные исследования, автоматизация исследований, акустические измерения.

 

Koptyug Avenue, 3, Novosibirsk, 630090

drobchikan@ipgg.sbras.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН <br>630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3РоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS <br>Koptyug Avenue, 3, Novosibirsk, 630090Russian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН <br>630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3 <br><br>Новосибирский государственный университет <br>630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1РоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS <br>Koptyug Avenue, 3, Novosibirsk, 630090 <br><br>Novosibirsk State University <br>Pirogova str., 1, Novosibirsk, 630090Russian FederationИнститут неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН <br>630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 3РоссияNikolaev Institute of Inorganic Chemistry SB RAS <br>Lavrentiev Avenue, 3, Novosibirsk, 630090Russian FederationИнститут ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН <br>630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 11РоссияBudker Institute of Nuclear Physics SB RAS <br>Lavrentiev Avenue, 11, Novosibirsk, 630090Russian Federation201829012019024150Copyright &#x00A9; Дугаров Г.А., Дучков А.А., Дучков А.Д., Манаков А.Ю., Купер К.Э., Фокин М.И., Дробчик А.Н., 20192019Дугаров Г.А., Дучков А.А., Дучков А.Д., Манаков А.Ю., Купер К.Э., Фокин М.И., Дробчик А.Н.Dugarov G.A., Duchkov A.A., Duchkov A.D., Manakov A.Y., Kuper K.E., Fokin M.I., Drobchik A.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/30

В работе исследуется способ формирования песчаных образцов, содержащих гидрат метана нецементирующего типа, заключающийся в том, что в образец после формирования гидрата метана методом «с избытком газа» задавливается вода, насыщенная метаном. Лабораторное исследование проводится на специализированной установке, позволяющей формировать гидратосодержащие образцы и изучать их акустические свойства в процессе проведения экспериментов. Результаты сравниваются с данными ранее проведенных экспериментов на песчаных образцах, содержащих гидрат тетрагидрофурана (ТГФ) и метана, сформированного методом «с избытком газа». Показано, что исследуемый подход приводит к формированию образцов, содержащих гидрат метана нецементирующего типа.

The approach to the formation of sand samples containing methane hydrate of a non-cementing type is studied. The approach is to inject methane-rich water in the sample after formation of methane hydrate by the "excess gas" method. Laboratory research is carried out on a specialized setup that allows to form hydrate -bearing samples and to study their acoustic properties during the experiments. The results are compared with the data of previous experiments on sand samples containing tetrahydrofuran (THF) and methane hydrate formed by the "excess gas" method. It is shown that the studied approach allow to form samples containing methane hydrate of a non-cementing type.

газогидратыгидрат метанагидрат ТГФакустические свойстваэкспериментальные исследованияgas hydratesmethane hydrateTHF hydrateacoustic propertiesexperimental researchРабота выполнена в рамках Комплексной программы фундаментальных исследований СО РАН «Междисциплинарные интеграционные исследования».ReferencesДугаров Г.А., Дучков А.А., Дучков А.Д., Дробчик А.Н. Лабораторное изучение акустических свойств гидратосодержащих образцов // Ученые записки физического факультета Московского университета. – 2017. – № 5. – 1750812.Дугаров Г.А., Дучков А.А., Дучков А.Д., Дробчик А.Н. Лабораторное изучение акустических свойств гидратосодержащих образцов // Ученые записки физического факультета Московского университета. – 2017. – № 5. – 1750812.Дучков А.Д., Голиков Н.А., Дучков А.А., Манаков А.Ю., Пермяков М.Е., Дробчик А.Н. Аппаратура для изучения акустических свойств гидратосодержащих пород в лабораторных условиях // Сейсмические приборы. – 2015. – Т. 51, № 2. – С. 44–55.Дучков А.Д., Голиков Н.А., Дучков А.А., Манаков А.Ю., Пермяков М.Е., Дробчик А.Н. Аппаратура для изучения акустических свойств гидратосодержащих пород в лабораторных условиях // Сейсмические приборы. – 2015. – Т. 51, № 2. – С. 44–55.Дучков А.Д., Дучков А.А., Дугаров Г.А., Дробчик А.Н. Скорости ультразвуковых волн в песчаных образцах, содержащих воду, лед или гидраты метана и тетрагидрофурана // Доклады академии наук. – 2018. – Т. 478, № 1. – С. 94–99.Дучков А.Д., Дучков А.А., Дугаров Г.А., Дробчик А.Н. Скорости ультразвуковых волн в песчаных образцах, содержащих воду, лед или гидраты метана и тетрагидрофурана // Доклады академии наук. – 2018. – Т. 478, № 1. – С. 94–99.Дучков А.Д., Дучков А.А., Манаков А.Ю., Пермяков М.Е., Голиков Н.А., Дробчик А.Н. Лабораторное моделирование и измерение акустических свойств образцов пород, содержащих гидраты метана // Доклады академии наук. – 2017а. – Т. 472, № 1. – С. 80–84.Дучков А.Д., Дучков А.А., Манаков А.Ю., Пермяков М.Е., Голиков Н.А., Дробчик А.Н. Лабораторное моделирование и измерение акустических свойств образцов пород, содержащих гидраты метана // Доклады академии наук. – 2017а. – Т. 472, № 1. – С. 80–84.Дучков А.Д., Дучков А.А., Пермяков М.Е., Манаков А.Ю., Голиков Н.А., Дробчик А.Н. Лабораторные измерения акустических свойств гидратосодержащих песчаных образцов (аппаратура, методика и результаты) // Геология и геофизика. – 2017б. – Т. 58, № 6. – С. 900–914.Дучков А.Д., Дучков А.А., Пермяков М.Е., Манаков А.Ю., Голиков Н.А., Дробчик А.Н. Лабораторные измерения акустических свойств гидратосодержащих песчаных образцов (аппаратура, методика и результаты) // Геология и геофизика. – 2017б. – Т. 58, № 6. – С. 900–914.Истомин В.А., Моисейкин П.А., Абрашов В.Н., Федулов Д.М., Черных В.В., Медведев С.Г., Сопнев Т.В. Гидратообразование в призабойной зоне пласта при освоении туронских залежей Западной Сибири // Вести газовой науки. – 2013. – № 5. – С. 99–104.Истомин В.А., Моисейкин П.А., Абрашов В.Н., Федулов Д.М., Черных В.В., Медведев С.Г., Сопнев Т.В. Гидратообразование в призабойной зоне пласта при освоении туронских залежей Западной Сибири // Вести газовой науки. – 2013. – № 5. – С. 99–104.Макогон Ю.Ф., Омельченко Р.Ю. Мессояха – газогидратная залежь, роль и значение // Геология и полезные ископаемые мирового океана. – 2012. – № 3. – С. 5–19.Макогон Ю.Ф., Омельченко Р.Ю. Мессояха – газогидратная залежь, роль и значение // Геология и полезные ископаемые мирового океана. – 2012. – № 3. – С. 5–19.Манаков А.Ю., Дучков А.Д. Лабораторное моделирование гидратообразования в горных породах // Геология и геофизика. – 2017. – Т. 58, № 2. – С. 290–307.Манаков А.Ю., Дучков А.Д. Лабораторное моделирование гидратообразования в горных породах // Геология и геофизика. – 2017. – Т. 58, № 2. – С. 290–307.Чувилин Е.М., Гурьева О.М. Экспериментальное изучение образования гидратов CO2 в поровом пространстве промерзающих и мерзлых пород // Криосфера Земли. – 2009. – Т. XIII, № 3. – С. 70–79.Чувилин Е.М., Гурьева О.М. Экспериментальное изучение образования гидратов CO2 в поровом пространстве промерзающих и мерзлых пород // Криосфера Земли. – 2009. – Т. XIII, № 3. – С. 70–79.Чувилин Е.М., Буханов Б.А. Измерение теплопроводности газонасыщенных пород при гидратообразовании и замораживании–оттаивании. Часть 1. Методика исследований // Криосфера Земли. – 2014. – Т. XVIII, № 1. – С. 70–76.Чувилин Е.М., Буханов Б.А. Измерение теплопроводности газонасыщенных пород при гидратообразовании и замораживании–оттаивании. Часть 1. Методика исследований // Криосфера Земли. – 2014. – Т. XVIII, № 1. – С. 70–76.Choi J.-H., Dai S., Cha J.-H., Seol Y. Laboratory formation of noncementing hydrates in sandy sediments // Geochemistry. Geophysics. Geosystems. – 2014. – Vol. 15. – P. 1648–1656.Choi J.-H., Dai S., Cha J.-H., Seol Y. Laboratory formation of noncementing hydrates in sandy sediments // Geochemistry. Geophysics. Geosystems. – 2014. – Vol. 15. – P. 1648–1656.Chong Z.R., Yang S.H.B., Babu P., Linga P., Li X.-S. Review of natural gas hydrates as an energy resource: Prospects and challenges // Applied energy. – 2016. – Vol. 162. – P. 1633–1652.Chong Z.R., Yang S.H.B., Babu P., Linga P., Li X.-S. Review of natural gas hydrates as an energy resource: Prospects and challenges // Applied energy. – 2016. – Vol. 162. – P. 1633–1652.Jin Y., Konno Y., Yoneda J., Kida M., Nagao J. In situ methane hydrate morphology investigation: Natural gas hydrate-bearing sediment recovered from the Eastern Nankai Trough area // Energy and fuels. – 2016. – Vol. 30, No. 7. – P. 5547–5554.Jin Y., Konno Y., Yoneda J., Kida M., Nagao J. In situ methane hydrate morphology investigation: Natural gas hydrate-bearing sediment recovered from the Eastern Nankai Trough area // Energy and fuels. – 2016. – Vol. 30, No. 7. – P. 5547–5554.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 // Marine and petroleum geology. – 2015. – Vol. 66. – P. 425–433.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 // Marine and petroleum geology. – 2015. – Vol. 66. – P. 425–433.Kulenkampff J., Spangenberg E. Physical properties of cores from the Mallik 5L-38 gas hydrate production research well under simulated in situ conditions using the field laboratory experimental core analysis system (FLECAS) // Scientific results from the Mallik 2002 gas hydrate production research well program, Mackenzie Delta, Northwest Territories, Canada / eds. Dallimore S.R., Collett T.S. – Geological Survey of Canada, 2005. – Bulletin 585. – 16 p.Kulenkampff J., Spangenberg E. Physical properties of cores from the Mallik 5L-38 gas hydrate production research well under simulated in situ conditions using the field laboratory experimental core analysis system (FLECAS) // Scientific results from the Mallik 2002 gas hydrate production research well program, Mackenzie Delta, Northwest Territories, Canada / eds. Dallimore S.R., Collett T.S. – Geological Survey of Canada, 2005. – Bulletin 585. – 16 p.Li D., Wang D., Liang D. P-wave of hydrate-bearing sand under temperature cycling // Geophysics. – 2011. – Vol. 76, No. 1. – P. E1–E7.Li D., Wang D., Liang D. P-wave of hydrate-bearing sand under temperature cycling // Geophysics. – 2011. – Vol. 76, No. 1. – P. E1–E7.Mestdagha T., Poort J., de Batista M. The sensitivity of gas hydrate reservoirs to climate change: perspectives from a new combined model for permafrost-related and marine settings // Earth-science reviews. – 2017. – Vol. 169. – P. 104–131.Mestdagha T., Poort J., de Batista M. The sensitivity of gas hydrate reservoirs to climate change: perspectives from a new combined model for permafrost-related and marine settings // Earth-science reviews. – 2017. – Vol. 169. – P. 104–131.Priegnitz M., Thaler J., Spangenberg E., Rücker C., Schicks J.M. A cylindrical electrical resistivity tomography array for three dimensional monitoring of hydrate formation and dissociation // Review of scientific instruments. – 2013. – Vol. 84. – 104502.Priegnitz M., Thaler J., Spangenberg E., Rücker C., Schicks J.M. A cylindrical electrical resistivity tomography array for three dimensional monitoring of hydrate formation and dissociation // Review of scientific instruments. – 2013. – Vol. 84. – 104502.Priest J.A., Rees E.V.L., Clayton C.R.I. Influence of gas hydrate morphology on the seismic velocities of sands // Journal of geophysical research. – 2009. – Vol. 114. – B11205.Priest J.A., Rees E.V.L., Clayton C.R.I. Influence of gas hydrate morphology on the seismic velocities of sands // Journal of geophysical research. – 2009. – Vol. 114. – B11205.Santamarina J.C., Dai S., Terzariol M., Jang J., Waite W.F., Winters W.J., Nagao J., Yoneda J., Konno Y., Fujii T., Suzuki K. Hydro-bio-geomechanical properties of hydrate-bearing sediments from Nankai Trough // Marine and petroleum geology. – 2015. – Vol. 66. – P. 434–450.Santamarina J.C., Dai S., Terzariol M., Jang J., Waite W.F., Winters W.J., Nagao J., Yoneda J., Konno Y., Fujii T., Suzuki K. Hydro-bio-geomechanical properties of hydrate-bearing sediments from Nankai Trough // Marine and petroleum geology. – 2015. – Vol. 66. – P. 434–450.Waite W.F., Santamarina J.C., Cortes D.D., Dugan B., Espinoza D.N., Germaine J., Jang J., Jung J.W., Kneafsey T.J., Shin H., Soga K., Winters W.J., Yun T.-S. Physical properties of hydrate-bearing sediments // Review of geophysics. – 2009. – Vol. 47. – RG4003.Waite W.F., Santamarina J.C., Cortes D.D., Dugan B., Espinoza D.N., Germaine J., Jang J., Jung J.W., Kneafsey T.J., Shin H., Soga K., Winters W.J., Yun T.-S. Physical properties of hydrate-bearing sediments // Review of geophysics. – 2009. – Vol. 47. – RG4003.Winters W.J., Dillon W.P., Pecher I.A., Mason D.H. GHASTLI – determining physical properties of sediment containing natural and laboratory-formed gas hydrate // Natural gas hydrate in oceanic and permafrost environments – Springer, 2000. – Chapter 24. – P. 311–322.Winters W.J., Dillon W.P., Pecher I.A., Mason D.H. GHASTLI – determining physical properties of sediment containing natural and laboratory-formed gas hydrate // Natural gas hydrate in oceanic and permafrost environments – Springer, 2000. – Chapter 24. – P. 311–322.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.