ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССА МИГРАЦИИ МЕТАНА НА РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ В ЗОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На протяжении длительного времени в шельфовых и прибрежных зонах Арктического региона наблюдается интенсивная эмиссия метана в атмосферу из недр вечной мерзлоты. Из-за потенциальной опасности этого явления для окружающей среды и инфраструктуры появляется необходимость периодического мониторинга газовых карманов, в том числе, с помощью проведения наземной сейсморазведки. Настоящая работа содержит результаты исследования данного процесса методами численного моделирования. Построена модель слоистого многолетнемерзлого песчаного грунта с криволинейными границами между пластами, отражающая основную специфику региона. Исследован процесс миграции газа в вертикальном и горизонтальном направлениях с помощью увеличения количества метановых резервуаров. Используется определяющая гиперболическая система линейной теории упругости. Задача решается сеточно-характеристическим методом в двумерной постановке на прямоугольной сетке, в каждой ячейке которой задаются упругие характеристики слоев. Подробно изучаются образующиеся волновые структуры на полученных синтетических волновых картинах и сейсмограммах, позволяющие определить направление распространения газа. Полученные результаты можно использовать для трактовки подобных натурных экспериментов. Библ. 22. Фиг. 5. Табл. 1.

Об авторах

Е. К Гусева

МФТИ (НИУ)

Email: guseva.ek@phystech.edu
Долгопрудный, Россия

В. И Голубев

МФТИ (НИУ)

Email: golubev.vi@mipt.ru
Долгопрудный, Россия

И. Б Петров

МФТИ (НИУ)

Email: petrov@mipt.ru
Долгопрудный, Россия

Список литературы

  1. Li L. Special issue on numerical modeling in civil and mining geotechnical engineering // Processes. 2022. V. 10. № 8. 1571.
  2. Bath M. Introduction to seismology. V. 27. Birkhauser, 2013.
  3. Romanovsky V.E., Drozdov D.S., Oberman N.G., Malkova G.V., Kholodov A.L., Marchenko S.S., Moskalenko N.G., Sergeev D.O., Ukraintseva N.G., Abramov A.A., Gilichinsky D.A., Vasiliev A.A. Thermal state of permafrost in Russia // Permafrost Periglac. 2010. V 21. P. 136—155.
  4. Bogoyavlensky V.I., Kishankov A., Yanchevskaya A., Bogoyavlensky I.V. Forecast of gas hydrates distribution zones in the Arctic Ocean and adjacent offshore areas // Geosciences. 2018. V. 8. № 12. P. 453.
  5. Anisimov O., Zimov S. Thawing permafrost and methane emission in Siberia: Synthesis of observations, reanalysis, and predictive modeling // Ambio. 2021. V 50. P. 2050—2059.
  6. Streletskiy D.A., Clemens S., Lanckman J.-P., Shiklomanov N.I. The costs of Arctic infrastructure damages due to permafrost degradation // Environmental Res. Lett. 2023. V. 18. № 1. 015006.
  7. Bogoyavlensky V.I., Bogoyavlensky I.V., Nikonov R.A., Kargina T.N., Chuvilin E., Bukhanov B., Umnikov A. New catastrophic gas blowout and giant crater on the Yamal Peninsula in 2020: Results of the expedition and data processing // Geosciences. 2021. V. 11. № 2. P. 71.
  8. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В., Никонов Р.А., Каргина Т.Н. Мониторинг развития Мордыяхского объекта взрыва газа на Ямале на основе данных дистанционного зондирования Земли // Арктика: экология и экономика. 2022. Т. 12. № 4. С. 513—523.
  9. Glikson A. The methane time bomb // Energy Procedía. 2018. V 146. P. 23—29.
  10. Favorskaya A.V., Petrov I.B. Wave responses from oil reservoirs in the Arctic shelf zone // Dokl. Earth Sc. 2016. V. 466. P 214-217.
  11. Favorskaya A.V., Petrov I.B. Grid-Characteristic Method // In: Favorskaya, A., Petrov, I. (eds) Innovations in Wave Processes Modelling and Decision Making. Smart Innovation, Systems and Technologies. 2018. V. 90. P. 117-160.
  12. Petrov I.B., Kozhemyachenko A.A. Favorskaya A.V. Simulation of Vibrations of Railway Structures by the GridCharacteristic Method // Dokl. Phys. 2023. V. 68. P. 30-34.
  13. Golubev V.I., Nikitin I.S., Beklemysheva K.A. Model of fractured medium and nondestructive control of composite materials // Chinese J. Aeronautics. 2023. V. 37. № 2. P. 93-99.
  14. Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975.
  15. Stognii P.V., Petrov I.B., Khokhlov N.I. Numerical modelling of the reflected waves from gas cavities and methane bombs in the heterogeneous media of the Northern regions // IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. 2020. V. 927. № 1. 012006.
  16. Stognii P.V., Khokhlov N.I., Petrov I.B., Favorskaya A.V. The comparison of two approaches to modeling the seismic waves spread in the heterogeneous 2D medium with gas cavities // In: Favorskaya, M.N., Favorskaya, A.V., Petrov, I.B., Jain, L.C. (eds) Smart Modelling For Engineering Systems. Smart Innovation, Systems and Technologies. 2021. V. 214 P. 101-114.
  17. Stognii P.V., Khokhlov N.I., Petrov I.B. Numerical modeling of wave processes in multilayered media with gascontaining layers: comparison of 2D and 3D models // Dokl. Math. 2019. V. 100. P. 586-588.
  18. Rusanov V.V. Difference schemes of the third order of accuracy for the forward calculation of discontinuous solutions // Doklady Akademii Nauk. 1968. V. 180. P. 1303-1305.
  19. Guseva E.K., Golubev V.I., Petrov I.B. Linear quasi-monotone and hybrid grid-characteristic schemes for the numerical solution of linear acoustic problems // Numer. Analys. Appl. 2023. V. 16. P. 112-122.
  20. Трифонов Б.А., Милановский С.Ю., Несынов В.В. Оценка сейсмических воздействий в условиях деградации мерзлоты // Вестник КРАУНЦ. Сер.: Науки о Земле. 2022. Т. 56. № 4. C. 59-74.
  21. Fatyanov A.G. A wave method of suppressing multiple waves for any complex subsurface geometry // Numer. Analys. Appl. 2012. V. 5. P. 187-190.
  22. Nkemzi D. Anew formula for the velocity of Rayleigh waves // Wave Motion. 1997. V. 6. № 2. P. 199-205.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024