ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы геокриологии, выявления закономерностей изменения фазового и химического состава, теплофизических свойств придонных слое шельфа северных морей, засоленных пород и криопэгов морского и континентального типа засоления в процессе криогенного метаморфизма, которые определяют состояние и эволюцию ряда крупных районов криолитозоны России (зоны шельфа северных морей, приморские низменности, Центральная Якутия и т.д.). Планируется сформировать методическую, информационную и нормативную базу по существующей в литературе информации, касающейся температур замерзания, фазового состава влаги, теплофизических и массопроводных характеристик для поровых растворов засоленных пород и криопэгов. По экспериментальной части проекта планируется проведение цикла лабораторных опробований засоленных пород по определению температуры начала замерзания, фазового состава влаги, теплофизических свойств. Сложности экспериментального изучения процесса криогенного метаморфизма пород и природных вод обуславливают целесообразность применения для исследования других методов, в первую очередь, термодинамического моделирования. Поэтому, по методико-расчетной части проекта предполагается разработать новые и модифицировать имеющиеся у коллектива методики прогноза и соответствующие компьютерные программы для оценки: изменения химического и фазового состава поровых растворов засоленных пород и криопэгов, при изменении термобарических условий, включая фазовые переходы; динамики температурного и водно-ионного режима засоленных пород, вмещающих криопэги , а также придонных слоев шельфа северных морей. Будет проведено сопоставление экспериментальных и расчетных данных с целью оценки кондиционности последних. По прогнозной части проекта предполагается: с помощью разработанного программного продукта провести моделирование изменения химического и фазового состава поровых растворов и криопэгов морского и континентального типа засоления при разных термобарических условиях, включая процесс промерзания –оттаивания, а также проанализировать закономерности и динамику преобразования состава криопэгов от величины исходной минерализации и соотношения различных ионов; предложить гипотезы о специфике протекания процесса криогенного метаморфизма криопэгов морского и континентального типа засоления, (включая, очень сильно минерализованные воды солончаков) качественный и количественный характер которого предположительно будет сильно отличатся от таковой для морской воды, из-за наличия карбонатов, бикарбонатов, солей железа и т.д.; с помощью разработанного программного продукта провести моделирование температурного и водно-ионного режима засоленных пород, вмещающих криопэги (в слое годовых амплитуд, включая СТС), а также придонных слоев шельфа северных морей. По части проекта, касающегося практических приложений, проводимых исследований разработать : научные и методические рекомендации для уточнения существующих нормативных документов по оценке температуры начала замерзания, фазового состава влаги, плотности, pН теплофизических свойств засоленных пород и криопэгов; разработать методику и программный продукт для прогноза температурного и водно-солевого режима пород для оценки устойчивости оснований объектов инфраструктуры газовых и нефтяных месторождений, магистральных трубопроводов в зоне распространения засоленных пород криолитозоны и шельфа северных морей.

С помощью современных методик экспериментального исследования, получены данные по оценке температуры начала замерзания, фазового состава, коэффициента теплопроводности, теплоемкости для 87 образцов засоленных супесчаных и суглинистых засоленных пород п -ова Ямал, различной плотности, влажности и степени минерализации, с различных участков нефтегазовых месторождений п-ова Ямал. Проведена калибровка, верификация и отработка новой более мощной версии программы «FREEZBRINE», для оценки изменения фазового и химического состава криопэгов, их плотности и рН, ионной силы, осмотического коэффициента, моляльности, химического потенциала и других характеристик при разных термобарических условиях Предложена методика оценки содержания твердой , жидкой и газообразной фаз при охлаждении (нагревании) и промерзании (оттаивании) включая методику подготовки данных стандартных химических анализов водных вытяжек и проб криопэгов. Результаты сопоставления расчетных данных с экспериментальными для криопэгов п-ова Ямал, а также экспериментальными лабораторными исследованиями, проведенными ранее, показали удовлетворительную сходимость. Выявлены закономерности протекания процессов криогенного метаморфизма криопэгов морского типа засоления. Предложены гипотезы о специфике и стадийности протекания этих процессов, качественный и количественный характер которых, а также механизм, отличается от такового для морской воды. С помощью термодинамического моделирования был сделан прогноз изменения фазового и химического состава, плотности, рН для криопэгов п-ова Ямал расположенных на различных геоморфологических уровнях . Предложены расчетные экспресс - методики (приближенные инженерные соотношения) для оценки температуры начала замерзания, содержания незамерзшей воды, теплофизических свойств засоленных пород и криопэгов п-ова Ямал, которые являются научными рекомендациями для составления региональных и отраслевых нормативных документов. Предложена методика использования хладоресурса сжиженных природных газов и продуктов его ректификации (этан, пропан) для целей термостабилизации грунтовых оснований объектов инфраструктуры газовых месторождений при эксплуатации в условиях наличия в массиве сильнозасоленных пород и криопэгов.