Курсовая работа (т): Природные условия морей арктического шельфа

Рисунок 3 - Российские нефтегазовые месторождения в Арктике

2. Карское море

.1 Описание региона

Карское море - шельфовое море, граничащее с арктическим бассейном на севере, Баренцевым морем на западе и Морем Лаптевых на востоке. Береговая линия сильно искривлена, с большими заливами (Байдарацкая, Гыданская и Обская губы, Енисейский залив), глубоко врезающимися в материковый берег. C учетом океанографических условий Карское море подразделяется обычно на два сектора: юго-западный и северо-восточный, с границей проходящей вдоль линии от Мыса Желания до острова Диксон (рисунок 2).

Основные морфометрические характеристики Карского моря:

-     Общая площадь: 883 000 км²;

-        Объем воды: 98 000 км³;

-        Средняя глубина: 111 м;

-        Максимальная глубина: 600 м.

Глубоководные зоны Карского моря, где глубины составляют более 500 м, занимают менее 1% общей площади.

.2 Техническая информация

Климат

В Карском море превалируют холодные сухие арктические воздушные массы, относительно теплый и влажный воздух из Атлантики и континентальный воздух умеренных широт, который холоднее и суше зимой и сравнительно теплый летом.

Отрицательные температуры воздуха в Карском море держатся в течение 8 месяцев, с октября по май. Наиболее холодный период - с декабря по март, когда среднемесячная температура воздуха составляет от минус 14°С до минус 26°С. Летний период длится около 4 месяцев с июня по сентябрь. Среднемесячная летняя температура не превышает 7°С.

Зимой шторма формируют ветры преимущественно западного, юго - западного и южного направлений. В летний период штормовые ветры дуют в северном и северо-восточном направлениях и сопровождаются падением температуры воздуха.

Гидрология

Зимой водные массы мелководных районов моря становятся однородными от поверхности до дна, их температура составляет примерно минус 1,8°С. Основной объем водных масс (сток теплового потока сибирских рек) поступает в море весной, когда оно еще покрыто льдами.

Подъем температуры начинается в июне, затем море очищается ото льда, максимальные температуры приходятся на конец августа. В прибрежных районах поверхностные воды прогреваются до 6-8°С. В центральной части региона Карского моря температура воды у поверхности составляет около 2-4°С, в западном же секторе температура составляет около 2°С. В сентябре - октябре температура поверхностного слоя воды снижается и опускается ниже нуля (температуры замерзания).

Летом соленость в поверхностных слоях юго-западной части Карского моря понижается в результате таяния льдов и притока паводковых вод, минимальное значение солености достигается в августе-сентябре. Соленость поверхностных вод преимущественно составляет 30-32% о. Наименее соленая вода на юге, вблизи устьев крупных рек, где соленость поверхностного слоя снижается до 10%.

В мелководных районах Карского моря превалируют ветровые течения, различные по направлению и скорости. В целом, градиентные и приливные течения слабые. Летний период характеризуется более или менее стабильными водными потоками, которые формируют циклонический водоворот в юго-западном секторе моря, представленной относительно теплым Ямальским течением северо-восточного направления, идущим от пролива Карские ворота, и относительно холодным Восточно-Новоземельским течением юго-западного направления, идущим вдоль восточных берегов Новой Земли.

Приливно-отливные колебания уровня моря не превышают 0,5 м, тогда как ветровой нагон может вызывать подъем уровня воды в прибрежных районах от 2 до 3 м.

Морской лед и айсберги

Акватория Карского моря покрывается льдом от 7/10 до 9/10 на 8-10 месяцев в году. Летом полное очищение ото льда происходит только в юго-восточных районах и в прибрежных районах северо-восточного сектора Карского моря.

Ледяной покров состоит из многолетних льдов толщиной около 2,5 м на севере, однолетних льдов на юге (толщиной до 1,8 м) и молодых льдов до 0,3 м.

Припаи ежегодно образуются вдоль всех материковых и островных берегов Карского моря. В период максимального развития граница припаев проходит в пределах изобат от 10 до 20 м. Двухлетний или многолетний лед возможен вблизи берегов Северной Земли.

Зимой навалы льда приводят к образованию стамух и торосов. Стамухи распространяются вдоль прибрежных зон как среди дрейфующих льдов, так и в зоне припаев, в глубинах до 20 м. Максимальные зарегистрированные значения геометрических характеристик стамух составляют: высота надводной части - от 10 до 15 м, глубина киля - от 20 до 25 м.

Айсберги, главным образом, сосредоточены вблизи северо-восточного побережья Новой Земли. Появление айсбергов в южных прибрежных районах не наблюдалось.

2.3 Месторождения в Карском море

Русановское газоконденсатное месторождение

Открыто в юго-западной части Карского моря в 1989 году. Глубины моря в районе месторождения изменяются от 50 до 100 м. На месторождении пробурено две скважины. Выявлено семь газоконденсатных залежей в терригенных аптских отложениях нижнего мела. По величине геологических запасов газа Русановское месторождение классифицируется как уникальное.

Ленинградское газоконденсатное месторождение

Месторождение открыто в юго-западной части Карского моря в 1990 году. Глубины моря в пределах месторождения изменяются с северо-запада на юго-восток от 80 до 165 м. Количество пробуренных скважин на месторождении - две. В разрезе месторождения в терригенных нижне- и верхнемеловых отложениях установлено наличие пяти залежей, четыре из которых газовые и одна газоконденсатная. По величине геологических запасов газа Ленинградское месторождение классифицируется как уникальное.

Северо-Каменномысское газовое месторождение

Месторождение открыто в акватории Обской губы в 2000 году. Глубины моря в его пределах составляют 11-14 м. Количество пробуренных скважин на месторождении - восемь. Скважина №1 пробурена «АМНГР» по контракту с ОАО «Газпром». Выявленная газовая залежь залегает в сеноманских терригенных отложениях верхнего мела. По величине геологических запасов газа Северо-Каменномысское месторождение классифицируется как крупное.

Каменномысское-море газовое месторождение

Расположено в акватории Обской губы. Открыто в 2000 году. В районе месторождения глубины моря изменяются от 11 до 17 м. На месторождении пробурено семь скважин. Скважина №1 пробурена «АМНГР» по контракту с ОАО «Газпром». Газовая залежь установлена в сеноманских терригенных отложениях верхнего мела. Каменномысское-море месторождение по величине геологических запасов газа относится к крупным месторождениям.

Арктический шельф характеризуется крайне низкой изученностью. Наиболее разведанными областями являются российский и норвежский сектора арктического шельфа (южные части Баренцева и Карского морей).

Начальные суммарные ресурсы углеводородов российского арктического шельфа, по оценкам Минприроды России, составляют около 76,3 млрд т т.у., из которых только 9,6 млрд т у.т. - запасы. При этом 84% начальных суммарных ресурсов приходится на газ, а на нефть - менее 13%.

ОАО ‹‹НК Роснефть›› уже сосредоточила в своих руках значительную часть нефтяных ресурсов российского арктического шельфа. Если заявки компании по новым лицензионным участкам будут удовлетворительны, то ресурсный потенциал компании в арктических морях составит свыше 17 млрд т нефти.

Баренцево море

Ледовая обстановка

Юго-западная часть может рассматриваться, как незамерзающая, с ветро-волновыми условиями аналогичными условиям норвежского шельфа. Любые суда, приспособленные к условиям работы норвежского шельфа, могут круглогодично работать в этой части Баренцева моря. Редкие забросы льда в конце зимы в этот район обычно имеют малую толщину и малую сплоченность и только в исключительно суровые зимы (один раз в 10 лет) некоторые северо - восточные участки этого района могут оказаться закрытыми для судов без соответствующего ледового усиления корпуса. Одной из опасностей подстерегающих суда зимой в этой части моря является быстрое и сверхбыстрое брызговое оледенение судов при низких температурах воздуха и сильном ветре. Юго-восточная часть - Печорское море - зимой (ноябрь-май) покрыта льдами и плавание судов возможно только при наличии ледового усиления от Arc 4 в легкие по ледовитости годы до Arc 6 в средние и тяжелые годы. Летом (июль-октябрь) море открыто от льда и плавание судов ничем не ограничено. Северо-восточная часть Баренцева моря покрыта льдами почти весь год, исключая период с середины августа до середины сентября. Льды появляются в середине октября на севере моря, затем, постепенно распространяясь к югу, к середине марта достигают 75° с.ш. на западе моря и занимают всю юго-восточную его часть. К началу апреля льды занимают 3/4 поверхности моря. Кромка льда начинает отступать на север в середине апреля, и крайняя северная часть моря очищается от льдов только к середине августа. Зона между 74 с.ш. и 78 с.ш. зимой покрывается льдами при устойчивых северо-восточных ветрах. Льды, приносимые из арктического бассейна, могут иметь значительную толщину, сплоченность и торосистость. Льды местного образования редко достигают толщины более 30…40 см и, в большинстве случаев, оказывают слабое влияние на судоходство. Глубина проникновения арктических льдов и частота такого проникновения не имеют четких закономерностей.

Карское море

Ледовая обстановка

В навигационный период в Карском море, как и в других окраинных морях арктического бассейна, они зависят от таяния и перераспределения льдов. В Карском море среди дрейфующих льдов, преимущественно местного происхождения, преобладают однолетние. Максимальная толщина их достигает (в мае) 1,5…2 м. Дрейф их в основном выносной, т.е. направлен на север. С октября по май почти все море покрыто льдами разного возраста; к сентябрю же оно очищается, иногда полностью. Припай в Карском море развит неравномерно. В северо-восточной части он распространяется на обширную площадь, образуя непрерывную полосу, тянущуюся от острова Белого к архипелагу Норденшельда и оттуда к Северной Земле. Эта полоса припая после взлома в летнее время распадается на отдельные поля, сохраняющиеся дольше всего в виде Североземельского ледяного массива. За припаем располагается зона открытой воды или молодых льдов. Ее ширина от года к году существенно меняется. При интенсивном выносе льдов из Карского моря она расширяется до 100 миль и более. В годы ослабленного выноса эта зона выражена незначительно или даже вовсе не образуется. В юго-западной части моря при преобладающем выносе льда у южных и восточных берегов образуются Амдерминская и Ямальская стационарные полыньи; одновременно, по мере накопления льдов у восточных берегов Новой Земли, здесь формируется Новоземельский ледяной массив. С интенсивным развитием летом Обь-Енисейской полыньи от Новоземельского массива отделяется Северный Карский ледяной массив, а от последнего посредством Западносевероземельской полыньи отчленяется Североземельский массив. Новоземельский ледяной массив за лето обычно вытаивает на месте, Северный карский массив постепенно смещается на север. Североземельский массив в течение лета сохраняется при западных ветрах и распадается при восточных. Обско-Тазовская губа характеризуется длительной и холодной зимой и очень коротким прохладным летом. Ледовый покров достигает 1,3 м в теплые зимы и 2,4 м в очень суровые. Ледовый покров в губах, обычно не выносится в море, а таит на месте. Вследствие этого полное очищение акватории происходит в конце июля, начале августа, а в октябре начинается зимнее нарастание льда. Процесс таяния ледового покрова движется с юга на север. Поэтому в регионе южнее Ямбурга навигационный период может быть на 4-5 недель дольше, чем в районе Сабеты. Столь короткий навигационный период, а также мелководье многих районов газовых месторождений создает большие трудности для эксплуатации судов, не предназначенных специально для условий района.

Баренцево море - океанографические условия

Таблица 4 - Баренцево море - ледовые условия

1 - Юго-западный сектор

- Северо-восточный сектор

Границы и сектора Карского моря

Океанографические характеристики Карского моря

Карское море - ледовые условия

- Западный сектор;

- Северо-восточный сектор;

- Юго-восточный сектор (включая Печорское море)

Граница и районы Баренцева моря

Баренцево море - метеорологические условия

Российские нефтегазовые месторождения в Арктике

Баренцево море - общая информация

3. Расчетная часть

.1 Определение физико-химических свойств природного газа

Наименования компонентов газовой смеси               Химическая формула      Объемная концентрация, , %Молярная масса, , кг/мольКритическая температура,

Значения взяты из таблицы 8 - ГОСТ 30319.1 - 96*

Молярная масса природного газа, М, кг/моль,

М = 16,043 * 95,5 + 30,070 * 1,7 + 44,097 * 0,6 + 58,123 * 0,12 + 58,123 * 0,32 + 28,0135 * 1,76 = 16,8456158 кг/моль

Газовая постоянная, R, Дж/кг*к,

Где R - универсальная газовая постоянная, Дж/кг*К, R=8314 Дж/кмоль*К,

 Дж/кг*к

Критическая температура и давление, , К, , Мпа

где  - количество каждого компонента в смеси,

 - критическое давление каждого компонента смеси, Мпа,

 - критическая температура каждого компонента смеси, К

Псевдо критическая температура и давление, , К, , Мпа

где  - псевдокритическое давление каждого компонента смеси, Мпа,

 - псевдокритическая температура каждого компонента смеси, К

При стандартных условиях:

P = 101325 Па

Т = 293 К

Р = 101325 Па

Т = 273 К

Плотность газа (при стандартных условиях)

 (кДж/кмоль*к)

 (кг/)

Относительная плотность по воздуху

Коэффициент динамической вязкости (при стандартных условиях)

где

 Па*с

Полученные результаты отображены в таблице.

Вычисленные физико-химические свойства природного газа

Приведенное давление, , при ст. усл.

при норм. усл.

Приведенная температура,  при ст. усл.

при норм. усл.

3.2 Гидравлический расчет морского трубопровода

Начальное давление газа в газопроводе,

 коэффициент проницаемости, - коэффициент сжимаемости, z = ;

T - температура, К, Т = 292К;

где

, кг/, ,

3.3 Расчет нагрузок

Расчет стенки трубы при избыточном внутреннем давлении

Минимальная толщина стенки газопровода,

где m - коэффициент надежности, m = 1,6;

Расчет на лавинное смятие

Давление лавинного смятия, , Мпа,

,

Библиографический список

1.   Проект стандарта ИСО ГОСТ 19906.

2.   Баренцево море, т 1, вып. 1. В кн. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР, 1990.

3.      Борисов Л.А. от чего ведется отсчет высот /Человек и стихия/.-Л., 1975 - 183-187.

.        Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. - М. Изд МГУ, 1982. -192 с.

.        Елшин Ю.А. Тепловой сток рек Европейской территории СССР // Метеорология и гидрология. -1981. - т. 9. с. 85-93.

.        Зубакин Г.К. Крупномасштабная изменчивость состояния ледяного покрова Северо-Европейского бассейна. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 160 с.

.        Новицкий В.П. Постоянные течения северной части Баренцева моря // Труды ГОИН. -1961. - Вып. 64. - С. 3-32.

.        Уралов Н.С. О потере тепла Нордкапским течением в южной половине Баренцева моря // Труды ГОИН. - 1963. - Вып.73.-С. 66-75.

9.   А.Д. Добровольский, Б.С. Залогин. Моря СССР «Природа и хозяйство». Издательство «Мысль», Москва, 1965 г., 350 стр.

10.    Международный проект, выполненный ГНЦ РФ ААНИИ и Международным Арктическим научно - исследовательским Центром при Университете штата Аляска, «Гидрохимический Атлас Северного Ледовитого океана», 2001 г.

.        Русанов В.П., Яковлев Н.И., Буйневич А.Г. Гидрохимический режим Северного Ледовитого океанаю - «Труда ААНИИ», том 355, 1979 г. с. 114

.        Шпайхер А.О., Русанов В.П. Распределение кремния как индикатора водных масс морей сибирского шельфа. - «Проблемы Арктики и Антарктики», 1972, вып 40, с 64 - 70.

.        Добровольский А.Д., Леонтьева. В.В. И Кукса В.И. К характеристике структур и водных масс западной и центральной частей Тихого океана. - «Тр. Ин? та океанологии АН СССР», 1960, т. 40, с. 47? 57

.        Е.Г. Никифоров, А.О. Шпайхер. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Гидрометеоиздат, Ленинград, 1980 г., 269 стр.

.        Трешников А.Ф. Поверхностные воды в Арктическом бассейне. «Проблемы Арктики», 1959, вып. 7, с5-14.

.        Уралов Н.С. Об адвективной составляющей теплового баланса южной половины Баренцева моря. - «Тр. ГОИН», 1961, вып 55, с 3-20.

.        Тимофеев В.Т. Водные массы Арктического бассейна. Л., Гидрометиздат, 1960, 190 с.

.        Тимофеев В.Т. Поступление атлантической воды и тепла в Арктический бассейн. - «Океанология», 1961, т. 1, вып 3, с. 407-411.

.        Тимофеев В.Т., Панов В.В. Косвенные методы выделения и анализа водных масс. Л., Гидрометеоиздат, 1962, 285 с.

.        Антонов В.С. Новые данные о величине жидкого стока сибирских рек, впадающих в арктические моря. - «Тр. ААНИИ», 1968, т. 285, с. 148

.        Арктикмор нефтегаз разведка http://www.amngr.ru/index.php/ru/services/geoworks/characterictic