Экспериментальное изучение искусственно гидратонасыщенных дисперсных пород

Перлова Е.В., Дубиняк Д. В., Махонина Н. А., Титенская О.А.

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Россия

При охлаждении влажных газонасыщенных дисперсных пород помимо льдообразования (при температурах ниже 0^оС), возможен переход части грунтовой влаги в газовые гидраты при условии возникновения Р/Т условий стабильности гидратов в грунтовой толще. Процессы образования льда и газовых гидратов в дисперсных средах во многом носят сходный характер - цементация дисперсных пород и увеличение их прочности, перераспределение влаги и солей по разрезу, пучение и др. При этом открытие около 10 лет тому назад возможности существования газовых гидратов в неравновесных условиях при отрицательных температурах позволяет утверждать, что газовые гидраты являются одним из компонентов порового пространства мерзлых пород наряду со льдом, незамерзшей водой и газом. Однако в отличие от льдообразования, процессы гидратообразования в дисперсных средах, а также состав, строение и свойства гидратосодержащих пород изучены значительно хуже.

В этой связи на кафедре геокриологии МГУ проведена серия экспериментальных исследований по изучению состава, строения и свойств различных искусственно гидратонасыщенных дисперсных пород, в ходе которых получены параметры фазового равновесия образования и диссоциации газовых гидратов в грунтовых системах.

Результаты проведенных исследований показывают, что Р/Т условия существования газовых гидратов в грунтовых средах отличны от таковых в свободном объеме и смещаются в область более высоких давлений и низких температур. Получены некоторые закономерности этого смещения в зависимости от состава и свойств исследованных грунтов.

Благодаря эффекту самоконсервации газовых гидратов при отрицательных температурах, выполнены детальные петрографические исследования гидратосодержащих образцов. При этом изучались особенности массопереноса и структурообразования в процессе гидрато- и льдообразования, выявлены характерные типы криогидратного строения исследованных грунтов. Для полученных гидратонасыщенных образцов определялись физические свойства, газо- и гидратосодержание, а также оценивался фазовый состав компонентов порового пространства. Кроме того, выполнены исследования акустических свойств мерзлых гидратонасыщенных грунтов.