Нам нужен метановый Лос-Аламос

№37(833) 15—21 сентября 2017 г. 13 Сентября 2017 3.3

2017 г. Японская JOGMEC получила первую партию природного газа из гидратов метана

18 мая 2017 г. в мировых СМИ появилось сенсационное сообщение об успешной добыче китайскими нефтяниками «горючего льда» на площади (Шенху (Shenhu) в Южно-Китайском море. Мы восприняли это сообщение с интересом и горечью. В свое время китайские коллеги приезжали в Украину выяснять состояние работ по изучению газогидратов метана и учиться. Мы опережали многих. Но наши работы по изучению газогидратов метана внимание властей не привлекали. Мы многократно обращались и в правительство, и к президентам. Нам не отказали. Нам просто ни разу не ответили.

Где и сколько

Визуально газогидрат метана — обычный лед. Правда, ил, поднятый со дна Черного моря в 1990 г. экспедицией НАН Украины на судне «Михаил Ломоносов» и содержавший кристаллы газогидратов, выглядел почти как живое существо — его трубки шипели и извивались под действием выходящих газов, а все работавшие с ними сотрудники жаловались на головную боль.

Газовые гидраты образуются посредством включения молекул газов (молекулы-гости) в полости льда (каркас хозяина). Химические связи при этом между хозяином и гостем не формируются. Метан (СН4) на сегодняшний день наиболее часто встречающееся соединение в таких гидратах природного газа. Кубометр природного газогидрата содержит около 164 м3 метана в газовой фазе и 0,87 м3 воды.

Хотя информационный бум вокруг гидратов природного газа начался два десятилетия назад, активные исследования этих соединений стартовали еще в 30-е гг. прошлого века.

В 1940-е гг. советский ученый Иван Стрижов высказал предположение о возможности существования газогидратов в газоносных пластах в северных районах России. Возможность образования и существования гидратов в природных условиях нашла подтверждение экспериментальными исследованиями, и в 1971 г. комитет по делам изобретений и открытий СССР зарегистрировал открытие советскими учеными прежде неизвестного свойства естественных газов образовывать залежи в твердом состоянии.

Убедительным подтверждением этого открытия явилась первая в мире промышленная добыча метана из газогидратов на Мессояхском газовом месторождении (Западная Сибирь). Правда, последние результаты комплексного изучения этого уникального объекта несколько понизили оптимизм по поводу значимой роли газогидратов в его ресурсном потенциале.

С тех пор в мире были развернуты широкомасштабные исследования природных газогидратов, которые начинают рассматриваться как потенциальный источник топлива. Лидирующее положение в этих исследованиях занимают Япония, Китай, Индия и Корея.

Правительства Японии и Индии почти одновременно, в 1995-м и в 1996 г. соответственно создали свои национальные программы. В число стран, которые рассматривают возможность правительственной поддержки подобных программ или которые недавно приступили к их реализации, входят Малайзия, Норвегия, Вьетнам и Мексика.

В последние годы значительный интерес к исследованиям гидратов природного газа проявляют страны Европейского Союза. ЕС в 2000-е гг. профинансировал две исследовательские программы: «Техника оценки метангидратов на европейском шельфе» (HYDRATECH) и «Геологическая оценка газогидратов в Средиземном море» (HYDRAMED). По результатам геофизических исследований признаки газогидратных скоплений были обнаружены у побережья Норвегии.

Глобальные оценки запасов метана, содержащегося в газогидратах, варьируют в очень широких пределах. Но все исследователи сходятся в одном: ресурсы метана в газогидратной форме огромны и почти на два порядка превышают оставшиеся извлекаемые запасы традиционного природного газа.

В донных осадках морей и океанов в виде твердых газогидратных отложений находятся грандиозные объемы метана, потенциальные запасы которого в среднем можно оценить величиной 2x1016 м3.

Вместе с тем газовые гидраты до последнего времени оставались единственным все еще не разрабатываемым нетрадиционным источником природного газа на Земле.

Известно, что 98% природных газогидратов сосредоточены в Мировом океане. Впервые крупномасш-табные исследования гидратов метана в донных отложениях морей и океанов были выполнены США в рамках программы глубоководного бурения морского дна DSDP (Deep Sea Drilling Program) в 1963—1985 гг. (НИС «Гломар Челленджер») и программы бурения на морском шельфе ODP (Oceanic Drilling Program), начатой в 1985 г. (НИС «Резолюшн»). В ходе выполнения этих программ было исследовано около 360 млн. кв. км акваторий морей и океанов, большое количество возможных мест сосредоточения гидратов метана, пробурено буровых скважин общей длиной 250 км.

В период с 1982-го по 1991 г. эти исследования были активно поддержаны министерством энергетики США, что дало возможность обнаружить месторождения гидратов метана на Аляске.

Глубоководным бурением газогидраты были вскрыты у побережья США, вблизи Канады, Перу, Коста-Рики, Гватемалы и Мексики, у берегов Японии, в Мексиканском заливе. Они обнаружены также в Средиземном, Черном, Каспийском, Южно-Китайском морях, близ Южной Кореи, Индии и в других местах. К настоящему времени установлено, что газогидраты можно найти в 10% акваторий Мирового океана.

Пока же газогидраты обнаружены по меньшей мере на трех площадях в районах вечной мерзлоты и в 20 акваториях в осадках Мирового океана. К настоящему времени в мире открыто более 250 месторождений газогидратов метана, прогнозные запасы которых в энергетическом эквиваленте превышают все разведанные на Земле суммарные запасы угля, нефти и газа.

Среди южных морей Евразии наиболее перспективным является Черное море, обладающее, с одной стороны, значительными потенциальными ресурсами гидратного газа, а с другой — оно расположено в регионе, близком к мощным потребителям углеводородов. По разным оценкам, прогнозные запасы газа в газогидратах Черного моря могут варьировать от 20 до 49 трлн. м3.

Интенсивные работы по поискам гидратов и развитию технологии их добычи ведут многие страны. Так, Южная Корея, начиная с 1999 г., осуществляет геолого-геофизические разведочные газогидратные исследования в южной части бассейна Уллеунг в Японском море. В 2005 г. была принята десятилетняя Национальная программа исследования гидратов ($40 млн.). Согласно государственной программе развития нефтегазодобывающей отрасли Республики Корея, начало добычи газа из гидратов планировалось на 2015 г. К сожалению, этого пока не произошло.

В августе 2006 г. была успешно завершена 4-месячная международная экспедиция по поиску и разведке залежей газогидратов в окраинных бассейнах Индии.

В России, владеющей огромными запасами традиционного газа, интерес к газогидратному источнику углеводородного сырья начал проявляться только в 2000-е гг. В 2003 г. «Газпром» инициировал прикладные исследования по определению газогидратного потенциала России. Согласно предварительным оценкам, сделанным ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ресурсы газогидратов России достигают 1,1 квадриллионов (единица с 15 нулями) кубометров.

Наибольших успехов удалось добиться на Байкале. Предположения о наличии газогидратов на дне озера, высказанные еще в конце 1970-х гг., подтвердила в 2000 г. российско-бельгийская экспедиция. Обнаружены целые подводные холмы из газогидратов. Запасы газогидратов в Байкале были оценены в 1 трлн. м3. После этого поиски гидратов на Байкале прекратились почти на десятилетие и были возобновлены только в 2013 г.

Сколько стоит разморозка

Насколько можно судить из сообщений в открытых источниках, лидеры в экзотической отрасли уже наметились — это Япония и Китай. С 1995 г. правительство Японии проводит масштабные сейсморазведочные работы в Тихом океане в прогибе Нанкай. Было выполнено две программы, а в 2009-м в рамках третьей (стоимостью в $500 млн.) началась подготовка пилотного проекта по добыче газогидратов. С этой целью в 2012 г. в 50 км к востоку от острова Хонсю началось бурение опытно-эксплуатационной скважины. 12 марта 2013 г. стартовала первая опытная добыча метана из подводных залежей газогидратов. За шесть дней было извлечено 120 тыс. м3 газа.

Проведенная опытно-экспериментальная добыча продемонстрировала, с одной стороны, принципиальную возможность получения нового углеводородного ресурса, а с другой — выявила новые технологические проблемы.

Оказалось, что выделяемый метан существенно охлаждает вмещающую среду, в том числе и сами газогидраты, тем самым затрудняя извлечение газа. Кроме того, обо-значились изъяны используемого оборудования. Поднимающийся на поверхность вместе с газом песок привел к нарушению режима работы насосов, что послужило основной причиной прекращения работ. Япония планирует к 2018 г. усовершенствовать технологию добычи и приступить к промышленной полномасштабной эксплуатации газогидратных залежей.

Таким образом, в гонке за новым источником энергии лидерство до последнего времени принадлежало Японии.

Ситуацию изменило сообщение китайских нефтяников о том, что в этом году они добыли в Южно-Китайском море 120 тыс. кубометров «горючего льда», который содержит 99,5% метана. Хотя известие носит явно пропагандистский характер, отсутствует информация об использованной технологии добычи, этот факт все же свидетельствует о том, что Китай добился серьезных успехов в области геолого-геофизических исследований газогидратов, разработки соответствующих технологий добычи и создания специального оборудования.

Успех китайских специалистов — неожиданность. Обнаруженные в Южно-Китайском море залежи газогидратов открывают огромный источник, эквивалентный как минимум 35 млрд. т нефти. Этого достаточно, чтобы обеспечит в Китай газом на 90 лет!

Черное, метановое

Первая документально зафиксированная находка газогидратов в Черном море относится к 1972 г. При исследовании донных отложений на НИС «Московский университет» в районе палеодельты реки Дунай в одной из колонок, поднятой с глубины порядка 2000 м, в 6,5 м от поверхности дна, были обнаружены микрокристаллические образования, «похожие на изморозь и исчезающие на глазах». Эти образования были диагностированы как природные твердые газовые гидраты.

В 1988 г. экспедиция АН СССР на научно-исследовательском судне «Евпатория» в семи грунтовых трубах, поднятых с глубины 2050 м, обнаружила кристаллы газовых гидратов размером от нескольких миллиметров до сантиметров.

В 1990 г. экспедицией Отделения морской геологии и осадочного рудообразования НАН Украины на судне «Михаил Ломоносов» в пределах континентального склона северно-западной части Черного моря с глубины 950 м была поднята колонка предельно газонасыщенных илов, в которых на интервале 0,44—0,6 м от поверхности дна в кавернах наблюдались «быстро исчезающие белесые кристаллики» газогидратов.

Колонки осадков, уложенные в ящики, выделяли газ. Ощущался слабый запах сероводорода.

На протяжении 1989—1991 гг. НПО «Южморгеология» были выполнены специальные геолого-геофизические исследования газогидратного потенциала Черного моря. Образцы газогидратов отобраны в грязевых вулканах МГУ, Вассоевича, академика Страхова и Безымянном. Впоследствии находки газогидратов неоднократно фиксировались отдельными международными экспедициями НАН Украины, МГУ, НПО «Южморгеология» и Гамбургского университета, Британской нефтяной компании.

Следует отметить, что в пределах российского сектора Черного моря до настоящего времени не было обнаружено газогидратов в осадках.

Впервые газогидратная залежь была обнаружена на континентальном склоне северо-западного шельфа Черного моря в 2001 г. во время экспедиционных исследований на научно-исследовательском судне «Профессор Логачев». В 2011—2013 гг. на этом полигоне Институтом геофизики им. С. Субботина НАН Украины были выполнены исследования на судне «Профессор Водяницкий». Полученные результаты позволили однозначно подтвердить наличие газогидратной залежи на акватории палеодельты Днепра. Эта площадь может быть рекомендована в качестве первоочередной для бурения разведочной параметрической скважины.

Не дотягиваемся

К сожалению, специализированных исследований с целью промышленной оценки возможности добычи газа на природных газогидратных скоплениях в Украине пока не проводилось.

Примечательно, что в Украине, которая входила в число пионеров изучения газогидратов, еще в 1993 г. правительство приняло постановление о государственной программе «Газогидраты Черного моря», в которой был предусмотрен большой объем геолого-геофизических исследований и работ по созданию технологии и конструкции газодобывающего комплекса. Однако бюджетные средства для этого выделены не были! Морские геолого-геофизические исследования газогидратов Черного моря осуществлялись эпизодически в рамках целевых междисциплинарных программ НАНУ.

В последние годы и эти работы были прекращены — украинские научно-исследовательские суда захвачены во время аннексии Крыма.

Нельзя не упомянуть и исследования Одесского института холодильной промышленности, выдвинувшего проект создания в Черном море установки для добычи газогидратов. Они тоже не нашли внедрения.

Следует ли считать газогидраты завтрашним днем украинской газовой промышленности? В ответе на этот вопрос ключевую роль играют три фактора: экономический, технологический и экологический.

Первый из них сводится к себестоимости извлечения сырья. На канадском месторождении Маллик себестоимость составила от 195 до 365 долл. за кубометр. Еще более безрадостная картина в прогибе Нанкай (Япония), где себестоимость добычи оценена в 540 долл. Для Южно-Китайского моря достоверных данных нет. Можно лишь предположить, что разработка месторождений газогидратов обойдется не дешевле, чем освоение залежей традиционного газа.

Во-вторых, следует иметь в виду, что эффективные промышленные технологии добычи метана появятся лишь через несколько лет. Об этом, в частности, свидетельствует прогноз геологической службы США, которая ожидает, что промышленная эксплуатация газогидратных месторождений начнется не ранее 2022 г. в зоне вечной мерзлоты (на канадском месторождении Маллик). А начало разработки глубоководных месторождений в Японии возможно не ранее 2025 г.

Основная проблема — способ разрушения «горючего льда», чтобы освободить газ. Для этого предлагают применять самые разные способы: пропускать электрический ток, закачивать химические ингибиторы — кислоты, щелочи и т. д.

При этом благодаря техническому прогрессу созданные в будущем новые методы и технологии должны обеспечивать себестоимость добычи, сопоставимую с себестоимостью традиционного газа, что позволит данному ресурсу вписаться в границы приемлемого ценового коридора. Уже сейчас можно предположить, что это радикально повлияет на мировой газовый рынок.

Объемы финансирования газогидратных программ за рубежом

С точки зрения экологии, наибольшие опасения вызывает не только применение химических ингибиторов при извлечении гидратов, но и нарушение поверхностного слоя донных отложений, что может нарушить экологическое равновесие. Возможны также проблемы с утилизацией тяжелой воды, обнаруживаемой в газогидратах.

Тем не менее несмотря на подобные препятствия (они не выглядят непреодолимыми), газогидраты все же следует рассматривать как не такое уж далекое будущее мировой энергетики.

Но говорить о том, что Украина в обозримом будущем сможет достичь энергетической независимости благодаря разработке черноморских газогидратов, было бы преждевременным. Прежде всего это касается необходимости целенаправленных исследований по поиску и разведке месторождений газогидратов в Черном море с целью определения реальных запасов метанового газа.

Украине рано или поздно все равно придется обратиться к этой проблеме. Однако к тому времени должен быть создан подобающий фундамент, основы которого необходимо закладывать сегодня — на фоне развития аналогичных исследований за рубежом. В этой связи целесообразно при подготовке новой государственной программы развития газовой отрасли на ближайшую перспективу более обстоятельно уделить внимание газогидратам. По нашему мнению, Украине надо последовать примеру Китая и Японии и начать собственные пилотные проекты в данной сфере.

Должен быть создан крупный многопрофильный проект (геологи, геофизики, буровики, специалисты в области газа, экономисты) — подобно проектам по атомной энергии в США или в Советском Союзе. Только в этом случае можно рассчитывать на успех.

Черное море благоприятно для работы. Это не Арктика и не открытый океан. Тем не менее опыт других стран показывает, что комплексный проект может потребовать финансирования в размере сотен миллионов долларов. Но найденные залежи газогидратов при наличии у страны соответствующих технологий добычи могут быть сданы в эксплуатацию иностранным фирмам на выгодных для Украины условиях.

Запасы гидратного метана в пределах существовавших до 2014 г. границ исключительно украинской экономической зоны можно оценить в 8 трлн. куб. м. Газогидраты Черного моря смогут в перспективе обеспечить Украину природным газом приблизительно на 300 лет.

Но имеется серьезная дипломатическая проблема. Черное море — область экономических интересов шести прибрежных государств. А работа по делимитизации границ акватории Черного моря приостановлена! Не исключено, что определение этих границ, особенно с учетом потенциала газогидратных месторождений, может послужить основой новых будущих конфликтов.

И все же стоит надеяться, что освоение морских залежей газогидратов метана ознаменует начало новой эпохи — с изобилием энергии, развитием экономики, положительными изменениями в жизни каждого человека.

Евгений ШНЮКОВ, 
академик НАН Украины

Владимир КОБОЛЕВ,
докторгеол. наук, профессор

Уважаемые читатели, PDF-версию статьи можно скачать здесь...


Загрузка...
Загрузка...

Сухе червоне

Установи служби крові виготовляють тільки 4—5 найменувань компонентів крові з 18...

В ожидании «Саши» и «Наташи»

Ежегодно из-за водяного ореха Киевское водохранилище недополучает 400 кг рыбы с гектара

Как обеспечить родных вкусным и полезным мясом

Даже начинающий птицевод способен быстро освоить главные премудрости индейководства

Рост без границ

 К началу сентября в Украине подешевели морковь (новая средняя цена — 7,9 грн./кг) и...

Какие сокращения ждут металлургию Украины

Украинские предприятия проигрывают европейцам в соотношении выпуска тонны продукции...

Полмиллиона тонн стали — достаточно 14 работников

На днях Bloomberg Businessweek — деловой журнал американского агентства Bloomberg (один из главных...

Комментарии 0
Войдите, чтобы оставить комментарий
Пока пусто

Получить ссылку для клиента
Блоги

Авторские колонки

Маркетгид
Загрузка...
Ошибка