Про гидратный газ забыли

Hydrate gas is forgotten

M. Berlin, K. Anoshina, «InjGeo» NIPI» CSC

В мире растет интерес к такому перспективному, практически неисчерпаемому, чистому энергоносителю, как гидратный газ. Авторы считают, что для решения такой важной проблемы, как добыча и переработка гидратного газа, следует разработать российскую государственную программу.

The world is more and more interested in hydrate gas – practically inexhaustible, perspective, pure energy source. The authors think that Russian State program should be elaborated to solve such important problem as production and processing of hydrate gas.

Некоторые специалисты рекомендуют готовиться к пику добычи нефти, который может наступить в 2030 г. Позволим себе не согласиться с подобными предсказаниями. Во-первых, мы не согласны, что пик добычи нефти в мире наступит в 2030 г. Это самая поздняя дата, согласно прогнозу компании JHSCERD. Еще не сказали своего последнего слова Африка, Сибирь, шельфы морей и океанов, добыча нефти в открытом море, Венесуэла и т.д. Мы не знаем точных запасов нефти в Арктике. Во-вторых, экономия в расходовании нефти, конечно, нужна, но еще более востребованы разработки новых энергоносителей (вода–водород, солнечная энергия, энергия морских приливов и отливов и т.д.).

И здесь мы хотим остановиться на таком неисчерпаемом источнике экологически чистого энергоносителя, как гидратный газ и полученные из него в процессах «газ в жидкость» высококачественные нефть и нефтепродукты.

На Земле около половины углерода, связанного в органических и неорганических соединениях, содержится в виде гидратов метана [1]. Поэтому сначала немного о гидратах метана (далее будем называть их газовыми гидратами, или ГГ), их структуре, свойствах, местах залегания и т.д.

В структурном плане ГГ представляют собой кристаллические соединения нестехиометрического состава типа CH4nH2O, где n?6?8, образующиеся при определенных термобарических условиях, например, 2,17 МПа и 268 К в системе «метан – лед», 2,57 МПа и 273 К в той же системе «метан – лед». То есть чем выше температура, тем больше должно быть давление, и наоборот, чтобы гидрат существовал стабильно [1]. При этом каждой температуре соответствует определенное давление.

Только при определенных сочетаниях температуры и давления гидраты могут стабильно существовать [2]. Чтобы гидрат был устойчив при атмосферном давлении, нужна температура около минус 80 °С. Но гидраты могут довольно долго существовать в условиях низких давлений и при более высоких, но обязательно отрицательных температурах. Их существование обеспечивает эффект самоконсервации: при разложении («таянии») гидрата, он отдает много тепла, температура его поверхности охлаждается и покрывается ледяной коркой, именно коркой водяного льда. То же самое происходит в частице гидрата при минусовой температуре. Это мешает его дальнейшему разложению [3, 4].

По нашему мнению, именно это произошло на Мессояхском месторождении, т.к. добыча газа из гидратов производилась методом периодического понижения давления, при этом тепло в пласт не подводилось. Можно высказать предположение, что произошла самоконсервация гидратов в пласте. Поэтому пласт перестал давать газ.

ГГ являются источником газа, который может составить реальную конкуренцию традиционным месторождениям в силу неисчерпаемости ресурсов, широкого распространения, неглубокого залегания и концентрированного состояния газа [2]. Один кубометр метаногидрата содержит до 300 м3 газа и 0,78 м3 воды [5].

Основные залежи гидратов распространены на шельфах морей и океанов, на морском дне и под ним (98%) и только 2% гидратов залегают на суше. По разным данным, от 30 до 60% территории России благоприятны для накопления гидратов. ГГ могут быть распространены в придонных отложениях Мирового океана с глубин около 300 м в северных широтах и около 600 м – в южных [6].

На суше в России ГГ выявлены на Ямбургском газоконденсатном месторождении (ГКМ), Бованенском ГКМ, Улан-Урехской антиклинали, в районе алмазной трубки Удачная, на золотоносных россыпях Колымского района, Чукотке, Буйском прогибе и Мессояхском месторождении [7]. Гидратные залежи в России выявлены также в отложениях сеномана Гыданского месторождения, а также в газоносной пачке кузнецовской свиты Заполярного месторождения, Южно-Русской, Харампуровской, Тэрельской, Фестивальной, Ново-Часфельской площадях. Имеются данные по месторождениям ГГ в Восточной Сибири [5, 8].

Что касается морских залежей, то в настоящее время ГГ обнаружены более чем в 200 районах, расположенных вдоль восточного и западного побережья Северной и Южной Америки, Евразийского континента, на шельфах Австралии, Индии, Японии, под Черным, Каспийским, Средиземным, Охотским и Баренцевым морями, в Мексиканском заливе.

Наиболее известные на сегодняшний день месторождения метаногидратов – Мессояхское, Маллик (Канада) и Нанкийское (Япония). Запасы газов в гидратах месторождения Маллик оцениваются в 100 млрд м3, а на месторождении Нанкай – от 4 до 20 трлн м3.

Именно поэтому гидраты рассматриваются как неистощимый источник экологического топлива в ближайшем и отдаленном будущем. Такие страны, как США, Япония, Индия, Южная Корея, Канада, Норвегия, Китай, Тайвань и некоторые другие, тратят миллиарды долларов на поиск месторождений ГГ, разработали соответствующие национальные программы и на самом высоком уровне следят за их выполнением. При этом США вообще засекретили свои работы по поиску и разработке гидратов в Мексиканском заливе и на Аляске.

Судя по темпам развития исследований, Япония и Канада от опытно-промышленной добычи скоро перейдут к промышленной разработке гидратных залежей. Япония в 2013 г. сообщила о том, что переходит к опытно-промышленной добыче газа из гидратов на месторождении Нанкай и что подтвержденные запасы ГГ составляют не менее 7 трлн м3. Канада уже много лет пытается перейти на промышленную добычу газа из гидратов, но пока нет сведений о таком переходе.

Добыча газа из гидратов и на суше, и на море – процесс сложный и может быть опасным, если его не изучить досконально. Особенно опасно вскрытие газогидратного пласта. В Канаде при вскрытии пласта произошел взрыв, погибли два человека.

Как было сказано, запасы ГГ огромны. По одним данным, мировые запасы гидратного метана превышают 16·1012 т нефтяного эквивалента (н. э.) [9], по другим – еще больше: от 2800 до 25 000 трлн м3 [10] и от 1,8·1014 до 7,6·1018 м3 [11]. При этом они являются возобновляющимся видом топлива. Уж этих запасов хватит человечеству на тысячелетия.

Поэтому главное сейчас не только экономить нефть, главное, если не главнейшее, – это:
  1. Совершенствовать методы поиска и разведки наиболее крупных гидратных скоплений, где концентрация гидратов была бы наивысшей.
  2. Исследовать методы безопасной технологии вскрытия газогидратного пласта и его безопасной эксплуатации.
  3. Необходимо изучать динамику разложения гидратов: например, закачка теплоносителя в гидратный пласт со скоростью больше определенной может привести к взрыву пласта.
При этом надо помнить, что технология добычи для каждого пласта разрабатывается с учетом его особенностей.

Сейчас ближе всех к созданию промышленной технологии добычи газа из гидратов находится Япония. Поделится ли она своим опытом?

В любом случае гидраты будут разрабатываться в необходимом количестве многие века, и человечество за эру гидратного газа научится использовать солнечную энергию, научится получать и использовать водород в качестве топлива, а также широко использовать энергию приливов и отливов и многое другое, если не уничтожит себя в ядерной войне.

При этом надо помнить, что из метана можно получать и нефть, и бензин, и дизельное топливо, и ценные пластмассы.

Рассмотрим, что дает переработка его в процессе «газ в жидкость» с получением синтетической нефти и моторных топлив [12]. В настоящее время эта технология стремительно развивается за рубежом. Фирма Shell, например, прогнозирует увеличение доли синтетического топлива до 15% от его мирового производства к 2015 г. При этом синтетическая нефть и синтетические жидкие моторные топлива не только не уступают, но и превосходят по своим качествам природные. По всем важнейшим свойствам, особенно по содержанию серы и ароматики, по цетановому числу, синтетическое дизтопливо лучше полученного из природной нефти. Более того, выход продуктов из синтетической нефти в разы больше, чем из природной. Так, дизтоплива из синтетической нефти получается почти в три раза больше, чем из природной нефти, бензина – почти в 1,5 раза, керосина – в два с лишним раза больше. Вот почему GNL так стремительно развивается за рубежом. В России этой важнейшей проблемой занимаются ОАО «Газпром промгаз», НАМИ, ВНИИ НП и ЗАО «Ренфор-Новые технологии» (Самара).

Мы считаем, что для решения такой важной проблемы, как добыча и переработка гидратного газа, следует разработать российскую государственную программу.

Литература

  1. Патент №2169834. Классы патента Е21В45/24. Заявитель: Институт катализа им. Г.К. Барсукова СО РАН; авторы: Мильгунов М.С., Фенелонов В.Б., Пармон В.Н. и др.
  2. Бык С.Ш., Фомина В.И. Газовые гидраты // Успехи химии. 1968. Т. 37, №6. С.1097 – 1135.
  3. Гидрат метана [Электронный ресурс] // Википедия. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0% B4%D1%80%D0%B0%D1%82_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B0 (дата обращения: 11.03.2014).
  4. Росийская газовая энциклопедия. М.: Большая российская энциклопедия, 2004. Т.1.
  5. Мировая экономика. 2008. №11, 12.
  6. Академик предлагает заняться добычей газа из газовых гидратов / РИА Новости, 06.02.2008 [Электронный ресурс] // URL: http://old.rian.ru/science/20080206/98561908.html (дата обращения: 04.04.2014).
  7. Агалаков С.Е. Газовые гидраты в туронских отложениях на севере Западной Сибири / Геология нефти и газа. 1997. №3 [Электронный ресурс] // URL: http://www.geolib.ru/OilGasGEO/1997/03/STAT03 (дата обращения: 27.03.2014).
  8. Коллет Т.С., Льюис Р., Такаши У. Растущий интерес к газовым гидратам // Schlumberger. Нефтегазовое обозрение, осень 2001. Т. 6. №2. С. 38 – 53.
  9. ОАО «Газпром промгаз» – Эффективное энергоснабжение // Газовая промышленность. 2009. №10.
  10. Море топлива // Эксперт (Украина). 2007. №19 (116).
  11. А. Щебетов. Месторождение газовых гидратов: ресурсы и возможные методы разработки // Нефть и капитал. 2006. №2.
  12. Ф.Д. Ларичкин, А.Е. Череповицын, А.М. Фадеев. Проблемы и возможности инновационного развития нефтегазового комплекса: стратегическое видение // Вестник МГТУ. 2011. Т. 14. №2. С. 447 – 451.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Берлин М.А.

    Берлин М.А.

    д.т.н., профессор, ученый секретарь

    ЗАО «НИПИ «ИнжГео»

    Аношина К.В.

    Аношина К.В.

    инженер

    ЗАО «НИПИ «ИнжГео»

    Просмотров статьи: 3072

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru