Перспективы выявления и освоения месторождений газа, конденсата и нефти на шельфе морей России (Сборник научных трудов), страница 57

нательной температуре минус три- минус пять градусов) под давле­нием (от 5-10 МП а). Выдерживают систему какое-то время при от­рицательной температуре (допустим, при минус пять градусов). Далее термостатируют камеру при плюсовой температуре. Запас давления (по отношению к равновесному давлении! трехфазного равновесия "газ-лед-гидрат") рекомендуем примерно двухкратный. Что при этом будет происходить? Выдержка при небольшой отрицательной тем­пературе в течении некоторого времени (часы) даст слой гидрата на поверхности льда, а внутри льда оставшиеся микропузырьки газовых включений (причем того же самого газа по условиям эксперимента) достаточно быстро "загидратятся" и более того, при определенной временной выдержке, эти микровключения гидрата вморозятся в лед без каких-либо внутренних пустот (за счет пластичности льда). Пере­вод далее гидратной камеры в положительную температурную об­ласть приведет к нагреванию образца льда, покрытого корочкой газо­вого гидрата с внешней поверхности и, возможно, с микровключе­ниями газового гидрата и в объеме образца (в зависимости от вариан­та проведение эксперимента). Но будет ли при этих условиях (т.е. при положительной по Цельсию температуре) плавиться лед7 Полагаем, что нет для этого серьезных термодинамических оснований. Дейст­вительно, если с внешней поверхности образца появится жидкая вод­ная фаза, то она должна сразу "прогидратиться", если же между гид­ратом и льдом (т.е. на межфазной поверхности лед-газовый гидрат) появится жидкая пленка воды (при отсутствии доступа свободного газа из объема камеры к такой пленке воды), то она также должна "загидратиться", но уже «усилиями» самого гидрата за счет диффузии газа из гидрата (легко определить, что по условиям приготовления образца химический потенциал воды в гидрате ниже, чем жидкой воды - напомним, что берется запас по давлению газа при приготов­лении корочки гидрата, покрывающей лед). Таким образом, создают­ся условия активного и, возможно в какой-то мере регулируемого (за счет возможности варьирования давления в камере) подавления ме­ханизма поверхностного плавления льда как на свободных поверхно­стях лед-газ, так и на межфазных поверхностях раздела лед-газовый гидрат (здесь в том числе имеются в виду и поверхности раздела на границах "лед-микровключения гидрата" в объеме образца).

Таким образом, выше предложено два способа получения пере­грева значительных по объему массивных образцов как чистого льда,

137


защищенного с поверхности газогидратом, (в том числе и монокри­сталлов), так и льда с микровключениями газового гидрата в его объ­еме. При использовании же жидкого гидратообразователя можно получать перегретое состояние льда и при атмосферном давлении! Вполне реально перегреть лед до комнатных температур. Термодина­мических запретов для перегрева гексагонального льда и до более высоких температур фактически не имеется. - теоретические оценки достижимого перегрева льда, защищенного от поверхностного плав­ления, могут быть сделаны в рамках вышерассмотренпых физических теорий температур для "колебательного", "вакансионного" и "ме­ханического" механизмов плавления кристаллов (по предваритель­ным нашим оценкам эти теоретические температуры могут превы­сить и сто градусов Цельсия). Отсюда следует, что не исключены ва­рианты еще более значительного перегрева льда, защищенного от по­верхностного плавления, но с помощью других "покрышек" (уже не газовых гидратов).

Проведем теперь аналогию с хорошо известным "эффектом са-моконсервации" массивных образцов газового гидрата метана при от­рицательных по Цельсию температурах [4]: длительное хранение об­разцов газового гидрата, защищенного от поверхностного разложения слоем льда и без какого-либо давления газа-гидратообразователя (т.е. при атмосферном давлении).