По мере того, как лозунг «XXI век - век газа» проникает в общественное сознание, растет интерес и к такому нетрадиционному источнику газа, как залежи газогидратов

Мировой энергетический рынок ныне оперирует цифрами запасов нефти и газа в тех или иных регионах. На них, собственно, и базируется мировая конъюнктура спроса и предложения на углеводородное сырье. Сотни экспертов неустанно анализируют сроки выработки невосполнимых ресурсов. 20 лет?

Ну, хорошо, 30 лет. Что потом? За счет чего будет формироваться энергетический баланс планеты? Какие альтернативные нефти и газу энергоносители будут представлять коммерческий интерес не в столь отдаленном будущем? Один из ответов, похоже, уже есть. Метан газогидратных залежей. Особенно его скопления на суше, где уже выявлено несколько месторождений и проведена пробная добыча в зонах вечной мерзлоты России, Канады и Аляски.

Ученые настаивают на том, что нехватка традиционных энергоносителей начнет сказываться уже в к концу первой четверти грядущего века. Привычно скептическое отношение к этим прогнозам начало сменяться некоторой настороженностью. Тот факт, что в течение последнего двадцатилетия все большее значение стали приобретать хотя и традиционные энергоносители, но из нетрадиционных источников, не проходит незамеченным. По мере того, как лозунг «XXI век - век газа» проникает в общественное сознание, растет интерес и к такому нетрадиционному источнику газа, как залежи газогидратов.

Газовые гидраты - это скопления газа (чаще метана) в особом, связанном на молекулярном уровне с водой, состоянии. В процессе формирования этих соединений при низких температурах в условиях повышенного давления молекулы метана преобразуются в кристаллы гидратов с образованием твердого вещества, по консистенции похожего на рыхлый лед. В результате молекулярного уплотнения один кубометр природного метан-гидрата в твердом состоянии содержит около 164 м³ метана в газовой фазе и 0,87 м³ воды.

Природные газогидраты сохраняют стабильность или при очень низких температурах в условиях вечномерзлых пород на суше, или в режиме сочетания низкой температуры и высокого давления, который присутствует в придонной части осадочной толщи глубоководных районов Мирового океана. Установлено, что зона стабильности газогидратов (ЗСГ) в условиях открытого океана простирается начиная с глубины воды примерно 450 м и далее под океаническим дном до уровня геотермального градиента осадочных пород. Мощность ЗСГ повсеместно составляет примерно несколько сотен метров.

Потенциальные ресурсы метана находятся не только в пределах ЗГС в твердом виде, но и запечатаны под ней в естественном газовом состоянии. По большинству оценок, в океанах содержится примерно вдвое больше метана, чем во всех других видах горючих ископаемых, обнаруженных на материках и в пределах шельфовой зоны. Правда, есть и скептики, которые считают эту оценку сильно завышенной. Вопрос, однако, не только в количестве метана.

Газогидраты в океане 

Главное - какая часть этого газа пребывает не в рассеянном состоянии, а сконцентрирована в скопления, достаточно крупные для обеспечения рентабельности их разработки. На сегодня четкого представления о форме нахождения газогидратов в океане не существует. Предполагается весь спектр - от крупных пространственных полей массивных скоплений до рассеянного состояния, включая любые иные, доселе не известные формы. Предположение о том, что на глубине нескольких сотен метров ниже морского дна находится зона, содержащая газогидраты, впервые было высказано российскими океанологами. Позднее оно было подтверждено геофизиками многих стран. С конца 70-х годов в рамках международных океанологических программ начались целенаправленные исследования океанического дна на поиски газогидратов. Регионально-геофизические, сейсмические, геоморфологические, акустические исследования сопровождались бурением в общей сложности нескольких тысяч скважин на глубине воды в пределах до 7000 м, из которых было отобрано 250 км керна. В результате этих работ, организованных научными институтами и университетскими лабораториями разных стран, на сегодня детально исследованы первые сотни метров дна Мирового океана суммарной площадью 360 млн км². В итоге обнаружены многочисленные свидетельства наличия газогидратов в придонной части осадочной толщи океанов, преимущественно вдоль восточной и западной окраин Тихого океана, а также восточных окраин Атлантического океана.

Однако зачастую эти свидетельства основываются на косвенных данных, полученных по результатам сейсмики, анализов, каротажа и других. К фактически же доказанным можно отнести лишь несколько крупных скоплений, наиболее известное из которых расположено в зоне океанической гряды Блейка у юго-восточного побережья США. Там в виде единого протяженного поля на глубине воды 2,5-3,5 км может содержаться около 30 трлн м³ метана.

Резюмируя, можно сказать, что, несмотря на наличие в океане большого количества газогидратов, в качестве альтернативного источника природного газа они могут рассматриваться только в отдаленной перспективе. Мнение нефтяников, выраженное в докладе компании Chevron сенату США, звучит еще более жестко. Оно сводится к тому, что в пределах океана газогидраты находятся преимущественно в рассеянном состоянии или в небольших концентрациях и не представляют коммерческого интереса. К такому же заключению пришли и геологи российского «Газпрома».

Все начиналось в России

В отличие от океанических, скопления газогидратов на суше и в зоне прилегающего шельфа рассматриваются в ракурсе вполне реальной перспективы. Впервые газогидратная залежь была открыта в 1964 году в России на месторождении Месуяха в Западной Сибири. Там же на протяжении первой половины 70-х годов проводилась и первая в мире опытная добыча. Позднее аналогичные залежи были обнаружены в районе дельты реки Маккензи в Канаде. Первые крупномасштабные исследования скоплений газогидратов на суше и прилегающем шельфе проводились под эгидой Департамента по Энергетике США в 1982-1991 годах. За десятилетие было установлено присутствие залежей твердого метана на Аляске, изучено 15 зон скопления газогидратов на шельфе, проведено моделирование процессов депрессирования гидратных соединений и термального извлечения газообразного метана. На месторождении Прадхо Бей на Аляске была осуществлена пробная добыча метана.

Ресурсы газа газогидратных залежей in situ на суше и шельфе США оценены в 6000 трлн м³. Это значит, что извлекаемые запасы, даже при коэффициенте извлечения не более 1%, составляют 60 трлн м³, что вдвое больше, чем суммарные доказанные запасы всех традиционных месторождений газа США. В самые последние годы, после опубликования результатов программы Геологической Службы США, интерес к залежам газогидратов на суше резко вырос и географически расширился. В 1995 году японское правительство инициировало аналогичную программу на шельфе страны. По утверждению японских геологов, к настоящему времени степень изученности выявленных ресурсов приближается к той стадии, когда их можно переводить в категорию запасов.

В 1998 году в Канаде в дельте реки Маккензи была пробурена экспериментальная скважина Mallik, по данным которой было установлено наличие протяженного поля скоплений газогидратов, суммарный массив которых оценен в 4 млрд м³/км². Эти исследования проводятся Japan Petroleum Exploration Co. Ltd. и рядом японских промышленных компаний с участием Геологической Службы США, Канады и нескольких университетов. С 1996 года исследования шельфовой зоны и картирование выявленных скоплений, под эгидой правительства и силами государственной газовой компании страны, ведутся в Индии.

Недавно Европейский Союз принял решение о создании специальных фондов по финансированию аналогичных программ, а в США интерес к газогидратным залежам приобрел законодательный статус: в 1999 году Конгресс США одобрил специальный Акт, касающийся разработки широкомасштабной программы поисков и разработки метан-гидратных залежей на суше и шельфах страны.

Геополитический аспект

И все же приходится констатировать, что сегодня в промышленном масштабе добыча газа из газогидратных залежей нигде в мире не только не ведется, но в ближайшей перспективе, по причинам преимущественно технологического характера, и не планируется. Точка зрения нефтегазовой индустрии, основывающаяся на историческом опыте, достаточно оптимистична: когда энергетические нужды цивилизации востребуют разработку газогидратов, тогда появятся и соответствующие технологии.

Аналитики энергетического рынка смотрят на эту проблему под другим углом. Они полагают, что выход ресурсов метана газогидратных залежей на коммерческий уровень приведет к кардинальному преобразованию действующей геополитической парадигмы. Дело в том, что специфика залежей газогидратов диктует необходимость добычи метана из этого источника только в очень крупных объемах, то есть по принципу «все или ничего».

Востребованность газа в таком количестве возможна только тогда, когда к этому будет готов мировой энергетический рынок. Под жестким прессингом экологических требований основой мировой энергетики к тому времени должна стать электроэнергия, вырабатываемая на газовом топливе. Значение нефтяного топлива, а вместе с ним и тех наций, которые правят нефтяной бал, начнет сокращаться. В результате ряд стран, например, США, Япония и Индия, полностью освободятся от импортной зависимости в сфере энергетики. Этот фактор окажет существенное влияние на перераспределение акцентов в проводимой ими иностранной политике и, как следствие, в международной обстановке в целом.

Побочный эффект

Итак, метан из газогидратных залежей - энергоноситель будущего, которое, по самым оптимистичным оценкам, наступит не ранее второго десятилетия грядущего века. Вообще надежным показателем степени перспективности всякого нового направления служат крупные иностранные компании: интерес, который они начинают проявлять к той или иной области нефтегазового бизнеса, обычно является первым симптомом появления новых тенденций. Не случайно в реестре большинства majors за последние годы выросла доля активов, связанных с газом; именно крупные нефтяные компании ведут массированное наступление на глубоководный шельф; закономерно и то, что в новом, пока мало коммерческом направлении, связанном с переработкой природного газа в жидкое топливо (Gas to liquids, GTL) фигурируют компании ARCO, BP Amoco, Chevron, Exxon, Shell и другие. А вот к природным газогидратам нефтяные компании пока интереса не проявляют.

В то же время на рынке технологий в скором времени появится новый продукт, основанный на свойстве природного газа в определенных условиях образовывать твердые соединения (кстати, до сих пор это свойство приносило одни хлопоты и расходы, так как благодаря ему в газопроводах в зимнее время нередко возникают газогидратные пробки). К разработке этого продукта причастны сразу несколько крупных компаний, включая Shell, Total, Arco, Phillips и другие. Речь идет о преобразовании природного газа в газогидраты, что обеспечивает его транспортировку без использования трубопровода и хранение в наземных хранилищах при нормальном давлении.

Разработка этой технологии явилась побочным продуктом десятилетних исследований природных газогидратов в норвежских научных лабораториях. В последние два года эти исследования приняли форму коммерческого проекта, поддерживаемого совместно Научно-исследовательским Советом Норвегии и транснациональными нефтяными компаниями. Практическая ценность данной технологии в том, что она обеспечивает возможность разработки отдаленных газовых месторождений и утилизации попутного газа одиночных месторождений нефти, в частности на шельфе, для которых прокладка специального газопровода нерентабельна.

Суть технологии в том, что газ преобразуется в замороженный гидрат, смешивается с охлажденной нефтью до консистенции жидкой глины и в таком состоянии перевозится, например, танкером на берег. По сравнению с результатами предыдущих исследований в этой области, изобретение расценивается как технологический прорыв. Его преимущество в том, что полученная газонефтяная смесь, охлажденная до температуры минус 10-20 градусов, сохраняет стабильность при нормальном атмосферном давлении.

Ольга Виноградова
Источник: https://www.ngv.ru/

Журнал "СЕВЕР промышленный" № 11 2007 г.

Еще статьи на тему "Газа":

Технология улавливания и геологического хранения углекислого газа

Об экономической оценке ресурсов нефти и газа арктического шельфа России

Проект по сжижению природного газа с месторождения Snоhvit - успех в Арктике

Проявления свободного газа в верхней части разреза шельфа

Месторождения нефти и газа на акваториях западной Сибири: прогноз залежей

Польские компании займутся совместной добычей газа