Институт математики и механики им. Н. Н. Красовского УрО РАН Екатеринбург
М. Ю. Филимонов
Уральский федеральный университет им. первого Президента
России Б. Н. Ельцина * Екатеринбург
Н. А. Ваганова
* участник Технологической платформы « Освоение океана »
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ДОЛГОСРОЧНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН И РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА СЕВЕРНЫХ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
Территории вечной мерзлоты очень важны для экономики России, так как здесь добывается около 93 % природного газа и 75 % нефти, что в стоимостном исчислении обеспечивает до 70 % экспорта страны. Оттаивание насыщенных льдом пород из-за потепления климата и различных техногенных воздействий ведет к просадкам земной поверхности и развитию опасных мерзлотных геологических процессов. Основная цель исследований – разработка математических моделей и пакетов прикладных программ, применение которых позволит уменьшить влияние техногенных и климатических факторов различных технических средств, являющихся источниками тепла, на вечную мерзлоту и таким образом затормозить ее деградацию.
Многолетнемерзлые породы( ММП) занимают около 25 % всей суши земного шара. В России эти территории занимают около 60 % общей площади, на Аляске – 80 %, в Канаде – 50 %. Высокогорные районы также могут находиться в зоне вечной мерзлоты. Например, в Китае эти районы составляют 11 % всей территории, а в Австрии – 2 %. В России запасы подземных льдов криолитозоны, занимающей площадь 10 млн км 2, составляют около 19000 км 3, что дает право называть вечную мерзлоту подземным оледенением. Кроме того, Россия обладает примерно 21 % шельфа Мирового океана( свыше 6 млн км 2), более 60 % этой зоны являются наиболее перспективными и доступными для бурения.
Общепризнан высокий углеводородный потенциал шельфа России – суммарные извлекаемые ресурсы оцениваются многими ведущими отечественными специалистами более чем в 100 млрд тонн условного топлива. При этом наибольший объем, около 90 %, сосредоточен в арктических морях, в которых распространены подводные многолетнемерзлые породы [ 1 ]. Воды арктических морей очень холодны, на многих участках фиксируются даже отрицательные температуры( от – 0,5 ° C до – 1,5 ° C) придонной воды. Многолетнемерзлые породы шельфов делятся на два типа [ 2 ]: ледниковый( Баренцево и Карское море) и внеледниковый( море Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское моря). Их северная граница фиксируется на расстоянии 250 – 500 км от берега. Зоны распространения ММП и их мощность на шельфе Арктики наиболее хорошо изучены в районах нефтегазопоисковых исследований. Бурение показало, что мощность морских многолетнемерзлых пород может составлять до сотен метров, особенно в восточных морях российской Арктики. Изучение мерзлоты на шельфе важно для поиска газогидратных месторождений, поскольку само существование этой субстанции возможно лишь в относительно узком термодинамическом диапазоне, характеризующемся высоким давлением и низкой температурой.
Вытаивание льда из пород вечной мерзлоты вследствие потепления климата или техногенных воздействий может привести к просадкам земной поверхности – опасному геологическому процессу, называемому термокарстом. Так, из-за уменьшения несущей способности фундаментов
81