Научная статья на тему 'Экспедиция «Арктика-2014»: комплексные геофизические исследования в районе Северного полюса'

Экспедиция «Арктика-2014»: комплексные геофизические исследования в районе Северного полюса Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
884
357
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
Северный полюс / Арктическая зона РФ / обоснование внешних границ континентального шельфа / оценка перспектив нефтегазоносности / проект «Арктика-2014» / геологоразведка / сейсморазведка / the «Arctic-2014» project / North Pole / the Arctic zone of Russian Federation / substantiation of continental sea shelf external borders / assessment of the oil-and-gas bearing capacity / geological survey / seismic prospecting

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Казанин Геннадий Семёнович, Иванов Геннадий Иванович, Казанин Алексей Геннадьевич, Васильев Андрей Станиславович, Макаров Евгений Станиславович

Главной отличительной особенностью экспедиции «Арктика-2014» по сравнению с предыдущими проектами являлось выполнение комплексных геофизических работ с целью создания геологогеофизической основы оценки перспектив нефтегазоносности континентального шельфа за пределами 200-мильной зоны Северного Ледовитого океана. В ходе выполнения работ: выявлялись геологоструктурные связи осадочных бассейнов присклонового прогиба Вилькицкого и прилегающей котловины Подводников с мелководным шельфом восточно-сибирских морей; определялись конфигурации и размеры осадочных бассейнов, мощность и структура осадков и структура земной коры, мощность осадочного чехла на отдельных участках котловин Амундсена, Нансена, Макарова, Подводников II; изучался рельеф морского дна по всем маршрутам съемки. Работы выполнялись с 10 июля по 12 октября 2014 г. В состав экспедиции вошли научные суда «Академик Федоров» и «Николай Трубятчинский», атомный ледокол «Ямал». Научно-экспедиционное судно «Академик Федоров» было специально переоборудовано для выполнения подледной сейсморазведки. Общий объем комплексной гидрографогеофизической съемки составил более 10 тыс. км. Впервые в центральной глубоководной части Арктического шельфа выполнены комплексные исследования силами исключительно российских специалистов с использованием разработанного в ОАО «МАГЭ» геофизического комплекса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Казанин Геннадий Семёнович, Иванов Геннадий Иванович, Казанин Алексей Геннадьевич, Васильев Андрей Станиславович, Макаров Евгений Станиславович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The Arctic-2014 expedition: complex geophysical explorations around the North Pole

In comparison with the previous projects, the main feature of the «Arctic-2014» expedition is execution of the complex geophysical works in order to create geological and geophysical grounds for estimation of the oil-and-gas-presence prospects for the continental shelf beyond the bounds of 200-miles zone of the Arctic Ocean. In course of works the geological-structural interconnections of the sedimentation basins of the near-hillside Vilnitsky trough and adjacent Podvodnikov depression with a shallow-water shelf of the Eastern-Siberian seas were revealed; confi gurations and dimensions of sedimentation basins, thickness and structure of sedimentations and the structure of the Earth crus, and also the thickness of sedimentary cover at the separate sections of the Amundsen, Nansen, Makarov, Podvodnikov II depressions were determined; sea bottom contour along the survey route was studied. Mentioned works have been executed since the April 10 till the October 12, 2014. The expedition included the «Akademik Fyedorov», and «Nikolay Trubyatchinsky» scientifi c vessels, and the atomic-powered ice-breaker «Yamal». The «Akademik Fyedorov» scientifi c expedition vessel has been specially rearranged for the under-ice seismic surveying. Total amount of complex hydrograph and geophysical survey came to more than 10 thousands kilometers. For the fi rst time in the central deep-water part of the Arctic shelf the complex research was fulfi lled on the own steam of Russian specialists using the geophysical complex specially designed at the Marine Arctic Geological Expedition OJSC.

Текст научной работы на тему «Экспедиция «Арктика-2014»: комплексные геофизические исследования в районе Северного полюса»

УДК 550.8

Г.С. Казанин, Г.И. Иванов, А.Г. Казанин, А.С. Васильев, Е.С. Макаров

Экспедиция «Арктика-2014»:

комплексные геофизические исследования в районе

Северного полюса

Ключевые слова:

Северный полюс,

Арктическая

зона РФ,

обоснование

внешних границ

континентального

шельфа,

оценка перспектив

нефтегазоносности,

проект

«Арктика-2014»,

геологоразведка,

сейсморазведка.

Keywords:

North Pole, the Arctic zone of Russian Federation, substantiation of continental sea shelf external borders, assessment of the oil-and-gas bearing capacity, the «Arctic-2014» project,

geological survey, seismic prospecting.

В соответствии с «Основами государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 г. и дальнейшую перспективу» в число важнейших стратегических задач социально-экономического развития Арктической зоны Российской Федерации и укрепления национальной безопасности, наряду с защитой государственной границы, включено разграничение морских пространств Северного Ледовитого океана (СЛО). Аналогичные цели обозначены и в «Стратегии развития морской деятельности России до 2030 г.». Поэтому в рамках проекта «Арктика-2014» для ОАО «Морская арктическая геологоразведочная экспедиция» (ОАО «МАГЭ») в качестве первоочередной задачи предусматривалось проведение геолого-геофизических, гидрографических, картографических и других работ по подготовке материалов для обоснования внешних границ континентального шельфа Арктической зоны РФ.

В предшествующие годы (2010-2012 гг.) при сотрудничестве с рядом организаций выполнен значительный объем гидрографических и комплексных геофизических работ. Полученные результаты [1-5] оказались весьма информативными, однако они, как это нередко бывает в геологической науке, поставили новые вопросы, которые потребовали проведения дальнейших детальных исследований.

Создание МАГЭ в 1972 г. положило начало систематическому изучению геологии морей российского сектора Арктики в первую очередь с точки зрения оценки его нефтегазового потенциала. В настоящее время компания владеет специализированными научно-исследовательскими судами, прошедшими модернизацию: «Геолог Дмитрий Наливкин», «Профессор Куренцов», «Геофизик». В 2013 г. введено в строй новое специализированное геофизическое судно «Николай Трубятчинский», оснащенное твердотельной косой длиной 12 км, однолучевым эхолотом Simrad EA600 (38/200 кГц), а также многолучевыми эхолотами SeaBat 7160 (50 кГц) для глубин до 3000 м и SeaBat 7125-SV2 (200/400 кГц) для глубин до 500 м [1].

Методика

Несмотря на производственно-технологические трудности из-за введения санкций, а также крайне сложную ледовую обстановку в море Лаптевых и Карском море, в особенности в прибрежной части Ямала, МАГЭ удалось выполнить все намеченные планы в рамках проекта «Арктика-2014». На рис. 1 обозначены основные объекты, на которых экспедиция в 2014 г. выполняла бюджетные работы. Как видно, работы охватывали весь Арктический шельф, включая континентальный склон Восточно-Сибирского моря. Экспедиция впервые вышла на континентальный склон Восточно-Сибирского моря с 8-километровой 648-канальной сейсмической косой. Были получены первые обнадеживающие результаты. В целом, компания выполнила двухмерную сейсморазведку методом отраженных волн способом общей глубинной точки (МОВ ОГТ 2D) более чем 31 тыс. км (16 тыс. км - на бюджетные средства, 15 тыс. км - на средства недропользователей) и трехмерную сейсморазведку около 9 тыс. км2, что составило больше половины (59 %) программы 3D-сейсморазведочных работ, проводимых в водах РФ. Работы, выполненные в 2014 г., охватили практически весь Арктический шельф: Карское море, море Лаптевых, Восточно-Сибирское море.

№ 2 (22) / 2015

№ 2(22)/2015

СО

Рис. 1. Обзорная схема геолого-геофизических работ ОАО «МАГЭ» в 2014 г.

Современные подходы и перспективные технологии в проектах освоения нефтегазовых месторождений российского шельфа

94

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Главной задачей проекта «Арктика-2014», отличающей эту экспедицию от всех предыдущих, являлось выполнение комплексных геофизических работ по созданию геологогеофизической основы оценки перспектив нефтегазоносности региона. В настоящее время ни одна организация в России не способна выполнить весь объем подобных работ самостоятельно. В связи с этим создан альянс квалифицированных организаций-соисполнителей, координация которых поручена ОАО «МАГЭ» как головному предприятию, накопившему в ходе реализации работ в арктических и дальневосточных морях РФ значительный опыт успешного руководства коллективным выполнением комплексных проектов [6].

В процессе работ решались следующие задачи: выявления геолого-структурных связей осадочных бассейнов присклоново-го прогиба Вилькицкого и прилегающей котловины Подводников с мелководным шельфом восточно-сибирских морей; определения конфигурации и размеров осадочных бассейнов, мощности и структуры осадков и структуры земной коры; определения мощности осадочного чехла на отдельных участках котловин Амундсена, Нансена, Макарова, Подводников II; изучения рельефа морского дна по всем маршрутам съемки. Район исследований охватывает как глубоководную, так и мелководную часть Арктического бассейна. Основными положительными структурами в глубоководной части являются хребет Гаккеля, хребет Ломоносова и поднятие Менделеева, которые разделяют котловины Нансена, Амундсена и Подводников.

В состав экспедиции «Арктика-2014» входили научно-экспедиционное судно «Академик Федоров» и научно-исследовательское судно «Николай Трубятчинский» при поддержке атомного ледокола «Ямал». Судно «Академик Федоров» было специально переоборудовано для выполнения подледной сейсморазведки. Работы выполнялись с июля по октябрь 2014 г. В экспедиции принимали участие практически все постоянные члены экспедиций в Северный Ледовитый океан:

• организация, планирование работ, обеспечение, общее руководство полевыми работами, непосредственно сейсморазведочные работы осуществлялись ОАО «МАГЭ»;

• экспресс-обработку и контроль качества сейсмического материала обеспечива-

ли ОАО «МАГЭ», ВНИИ «Океангеология», ООО «Моргеонац», OAO «Севморгео»;

• навигационно-гидрографическое обслуживание, проведение многолучевой батиметрической съемки, гравиметрических работ, предварительную обработку батиметрических, гравиметрических, навигационных данных выполняли ОАО «ГНИНГИ» и ЗАО «Гидро-Си»;

• водолазные работы обеспечивала компания ООО «Балтийский Проект»;

• эксплуатацией судна «Академик Федоров» и оказанием услуг по гидрометеорологическому обеспечению рейса занималось ФГБУ «ААНИИ»;

• за ледокольное обеспечение (ледокол «Ямал») отвечало ФГУП «Атомфлот»;

• авиационную ледовую разведку обеспечивало ЗАО «Авиакомпания Конверс Авиа».

Для подледной сейсморазведки в арктических условиях МАГЭ разработала собственный аппаратурный комплекс и инновационную технологию подледной съемки (IPD). Устройство ледовой защиты для буксировки забортного сейсмооборудования судна находится сейчас на стадии патентования.

Система заглубления сейсмического оборудования - ледовая защита - позволяет выполнять работы в сложных ледовых условиях и буксировать оборудование подо льдом. Большая часть работ проходила во льдах сплоченностью 9-10 баллов и толщиной до 160 см. На некоторых профилях встречались двухлетний лед толщиной до 240 см и торосы до 4 м. Зачастую ледокол «Ямал» сначала пробивал себе дорогу, а после возвращался и пробивал дорогу для «Академика Федорова». Тем не менее работы были выполнены.

Сейсмические работы МОВ ОГТ выполнялись в двух вариантах - с приемным устройством длиной 4500 м (с жидким наполнителем) и с твердотельной косой 600 м - в сочетании с зондированием методами отраженных и преломленных волн (МОВ-МПВ). Кроме того, был отработан профиль глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ). Для регистрации сейсмического сигнала использовалась цифровая 24-битовая коса Sercel Seal. В зависимости от длины косы число каналов варьировалось от 48 до 360. Каждая группа имела 16 гидрофонов GeoPoint Export. Расстояние между пунктами возбуждения колебаний составляло 50 м, шаг дискретизации - 2 мс, длина записи - 12 с. Точность планово-высотной привязки

№ 2 (22) / 2015

Современные подходы и перспективные технологии в проектах освоения нефтегазовых месторождений российского шельфа

95

пунктов физических наблюдений оказалась не хуже ±10 м (1 % глубины). Глубина буксировки приемного устройства менялась в зависимости от ледовых условий в пределах 10-15 м, местами достигала 20 м. В качестве источников возбуждения использовались группы пневмоисточников Bolt 1500 и Bolt 1900/8500 APG объемом 0,021 м3.

Для определения скоростных характеристик основных границ в осадочном чехле и построения скоростной модели в комплексе с работами МОВ ОГТ выполнялись сейсмические работы МОВ-МПВ с применением радиотелеметрической системы сбора сейсмических данных ВОХ и плавающего модуля телеметрического сейсмического комплекса BOX с гидрофоном MP-24L3 (GeoSpace). Шаг дискретизации составил 4 мс, расстояние между зондированиями - не более 50 км. Длина годографа равнялась 15-25 км при длине записи 8-12 с.

Для выполнения ГСЗ использовался модернизированный аппаратурный комплекс, состоящий из самовсплывающих автономных донных сейсмических станций с многокомпонентной цифровой регистрацией сейсмического сигнала (АДГС-2М, АДСС-5000), сейсмического низкочастотного пневматического источника СИН-6 и бортовых устройств управления. Подрыв на профилях выполнялся по времени каждые 150 с: шаг дискретизации - 8 мс, длина сейсмической записи - 60 с.

Для площадного изучения рельефа дна вдоль профилей использовался многолучевой эхолот ЕМ122 (1^2°) и резервный однолучевой эхолот EA 600 (12 кГц) норвежской фирмы Kongsberg Maritime AS. Дополнительную информацию о верхней части разреза и рельефе дна получали профилографом TOPAS PS 18 (18 кГц).

Гравиметрическая съемка в рейсе осуществлялась одновременно двумя мобильными гравиметрами: «Чекан-АМ» и гравиметрическим комплексом «Шельф-Э». Перед началом работ были проведены все необходимые подготовительные работы, в том числе откалиброваны оба гравиметра. В г. Наантали (Финляндия) перед началом и по окончании рейса выполнялись опорные гравиметрические наблюдения.

Результаты

Общий объем комплексной гидрографогеофизической съемки составил более 10 тыс. км (рис. 2). Комплекс работ включал сейсмораз-

ведку МОВ ОГТ (работу с 600-метровой косой в сочетании с зондированиями МОВ-МПВ в объеме 3373,200 км и работу с 4500-метровой косой в объеме 5596,950 км), съемку рельефа дна и гравиметрическую съемку. Дополнительно к этому выполнена съемка 1165,900 км рельефа дна в комплексе с гравиметрической съемкой.

Контроль качества данных подтверждает пригодность сейсмического материала МОВ ОГТ 2D для решения поставленных геологических задач: поверхность акустического фундамента и отражающие границы в осадочной толще прослеживаются на большей части разрезов уверенно и непрерывно. Впервые в мире удалось пересечь Северный полюс со всем комплексом геофизических работ (сейсмика МОВ ОГТ, ОГТ МПВ, гравика, локация бокового обзора) (см. рис. 2). Если А.Н. Чилингарову в свое время удалось только взглянуть с борта глубоководного обитаемого аппарата «Мир» на поверхность океанского дна в районе Северного полюса, то экспедиция «Арктика-2014» пошла дальше: непрерывно «просветила» дно на 4-5 км и попыталась «увидеть» нефтяные залежи. В настоящее время продолжается обработка полученного материала.

***

Необходимо подчеркнуть, что впервые в районе полюса выполнены комплексные геофизические исследования, включавшие сейсморазведку МОВ ОГТ (при работе с 600-метровой косой в сочетании с зондированиями МОВ-МПВ), съемку рельефа дна и гравиметрическую съемку, силами исключительно российских специалистов на основе разработанного в ОАО «МАГЭ» инновационного геофизического комплекса. Специальное оборудование для подледной сейсморазведки разработано, изготовлено ОАО «МАГЭ» и установлено на НИС «Академик Федоров». Общий объем исследований составил более 10000 км.

За всеми соответствующими геологическими открытиями и техническими решениями стоит упорный труд коллектива МАГЭ - каждого из 530 сотрудников Морской арктической геологоразведочной экспедиции [7]. Выполненные в экспедиции в ОАО «МАГЭ» в 2014 г. комплексные геофизические исследования позволили существенно усилить аргументацию Российской Федерации при обосновании внешней границы континентального шельфа. В частности,

№ 2 (22 ) / 2015

№ 2(22)/2015

20°W

40°W

60°W 80°W 100°W 120°W 140°W

160°W

40°E

180°

160°E

140°E

60°E

120°E

Рис. 2. Результаты экспедиции «Арктика-2014»

Научно-технический сборник - ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Современные подходы и перспективные технологии в проектах освоения нефтегазовых месторождений российского шельфа

97

предварительный анализ временшдх разрезов МОВ ОГТ позволил увязать стратификацию осадочного чехла мелководных шельфов Восточно-Сибирского и Чукотского морей и стратификацию в глубоководной котловине Подводников. На качественном уровне была принята генеральная концепция новой стратификации, которая будет представлена в заявке РФ в Комиссию по континентальному шельфу. Впервые были проведены сейсмические иссле-

Список литературы

1. Алексеев С.П. Батиметрические исследования ОАО «ГНИНГИ» в центральной части Арктики / С.П. Алексеев, А.Ф. Зеньков,

С.Б. Курсин, К.Г. Ставров // Навигация и гидрография. - 2010. - № 30. - C. 9-17.

2. Алексеев С.П. Гидрографические исследования в Центральном Арктическом бассейне на надводном судне в интересах обоснования внешней границы континентального шельфа России / С.П. Алексеев, И.Ф. Глумов,

А.А. Ледовских, К.Г. Ставров и др. // Труды Научной конференции XIV съезда Российского географического общества, 11-14 декабря 2010 г., Санкт-Петербург. - СПб.: Изд. РГО, 2010. - С. 101-110.

3. Ледовских А.А. Комплексные исследования для обоснования внешней границы континентального шельфа Российской Федерации на Северном Ледовитом океане / А.А. Ледовских, И.Ф. Глумов, С.П. Алексеев и др. // Труды 10-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ. - СПб.: Химиздат, 2011. - С. 291-297.

дования МОВ ОГТ по прямолинейным профилям в одном из самых труднодоступных районов Арктики - котловине Макарова. Это позволило подтвердить ранее высказанную идею российских ученых о рифтогенной природе этой котловины. Информация о скоростях сейсмических волн в осадочном чехле, полученная в экспедиции в результате зондирований МОВ-МПВ, позволит корректно построить глубинные разрезы вдоль отработанных профилей.

4. Шкатов М.Ю. Первая российская скважина на дне Северного Ледовитого океана /

М.Ю. Шкатов, Г.И. Иванов // Океанология. -2013. - Т. 53. - № 4. - С. 569-572.

5. Glumov I.F. A Challenge in the Arctic.

Bathymetric survey for delineation of the extended continental shelf of the Russian Federation /

I.F. Glumov, A.F. Zenkov, D.M. Zhilin //

Hydro international. - 2012. - № 1. - P. 27-30.

6. Иванов Г. И. Морская геофизика на самом современном уровне / Г. И. Иванов // Нефть.

Газ. Новации. - 2014. - № 1. - С. 28-30.

7. Казанин Г. С. Инновационные технологии -основа стабильного развития ОАО «МАГЭ» / ГС. Казанин, Г.И. Иванов // Разведка и охрана недр. - 2014. - № 4. - С. 3-7.

№ 2 (22 ) / 2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.