Мировые запасы газовых гидратов по некоторым оценкам в несколько раз превышают запасы обычного газа. Но станут ли газовые гидраты основным источником топлива?
Мировые запасы газовых гидратов по некоторым оценкам в несколько раз превышают запасы обычного газа. Но станут ли газовые гидраты основным источником топлива? Нужна ли России национальная программа по их изучению, если мы и так владеем третьей частью мировых запасов газа? На эти и другие вопросы "Инновационный вестник" ищет ответы вместе с Анатолием Нестеровым, главным научным сотрудником Института криосферы земли СО РАН, доктором химических наук.
Интерес, проявляемый в настоящее время к газовым гидратам, в первую очередь обусловлен значительными ресурсами природного газа, находящегося в земной коре в газогидратной форме. Величина этих запасов как минимум в несколько раз превосходит ресурсы традиционного газа, что позволяет считать газовые гидраты одним из перспективных нетрадиционных источников углеводородного сырья. Проблема добычи газа из гидратов заключается в том, что основная часть природных газовых гидратов (98%) сосредоточена в акватории мирового океана, на глубине начиная примерно с 300-500 м.
Кроме того, при относительно небольших изменениях термобарических условий (температуры и давления) газовые гидраты разлагаются на воду и газ, что сопровождается неконтролируемым выбросом газа в атмосферу.
Как рассказывает Анатолий Нестеров, процесс гидратообразования служит как бы геохимическим барьером на пути выброса тепличного газа в атмосферу, но при увеличении температуры метан из разрушающихся гидратов может подниматься на поверхность земли. Поэтому места скопления газовых гидратов, в которых самым распространенным газом является метан, должны учитываться при составлении прогнозов изменения глобального климата.
В то же время свойство природных газовых гидратов разрушаться при сравнительно слабом целенаправленном воздействии может обеспечить возможность их коммерческой эксплуатации. В качестве примера подобных работ можно указать на недавно проведенные специалистами США, Канады и Японии успешные эксперименты по получению газа из газогидратной залежи в подмерзлотных породах на месторождении Малик (дельта реки Маккензи, Канада), в Японии подобные работы проводятся в районе подводного желоба Нанкаи (Японское море).
Газовые гидраты были получены еще в 1811 году, но долгое время оставались объектом исключительно лабораторного исследования. В 1934 году исследованиями американского ученого Гаммершмидта было установлено, что газовые гидраты могут образовываться в газопроводах, вызывая их закупорку. Впервые существование гидратов в природных условиях было зарегистрировано российскими учеными - Ю. Макогоном, Ф. Требиным, А. Трофимуком, Н. Черским и В. Васильевым - в 1969 году. До начала 90-х годов Советский Союз удерживал одно из лидирующих мест в мире в области изучения газовых гидратов. После распада СССР газогидратные исследования на постсоветском пространстве были свернуты.
Тем временем в мире начался газогидратный "бум". Учитывая тот факт, что Япония 97% природного газа закупает в других странах, изучение газовых гидратов как потенциального источника топлива стало для Японии одной из приоритетных задач. Именно японцы разработали технологию транспортировки газа в лед-газогидратных таблетках, которые можно хранить и перевозить при низких температурах. Пока технология находится на опытной стадии, в дальнейшем ее можно использовать для транспортировки газа (около 60% разведанных запасов газа относятся к категории труднодоступных, добывать которые и транспортировать по трубе экономически невыгодно).
Сейчас в Японии функционирует государственная программа по изучению газовых гидратов, создан консорциум, объединяющий японские фирмы и исследовательские организации, работающие в данной области (координатор программы - Японская национальная нефтяная корпорация). Программы по изучению газовых гидратов есть также в США ("Национальная долгосрочная программа по метангидратам"), Канаде, Великобритании, Индии.
В России же единой программы по изучению газовых гидратов на государственном уровне пока не существует. В 2003 году в Новосибирске в Институте неорганической химии СО РАН прошла вторая российская конференция "Газовые гидраты в экосистеме Земли", на которой была подчеркнута необходимость создания российской национальной программы исследований газовых гидратов, но дальше этого дело не продвинулось. Как рассказывает Анатолий Нестеров, программа так и осталась на бумаге. Существует проект по изучению газовых гидратов Байкала, есть отдельные программы исследований газовых гидратов по линии Академии наук, в том числе межинтеграционная программа фундаментальных исследований "Природные газовые гидраты" в Сибирском отделении наук.
Понятно, что использование газовых гидратов в России в качестве топлива пока не слишком актуально, поскольку в стране сосредоточена треть разведанных мировых запасов газа. Гидратный газ станет интересен в качестве источника топлива, когда кончится обычный газ.
"Это открытый вопрос, когда кончится обычный газ и кончится ли он вообще, - комментирует Анатолий Нестеров. - Когда я учился в школе, нам рассказывали, что запасов нефти и газа хватит лет на пятьдесят. Между тем наука не стоит на месте, появляются новые технологии. Если раньше газ добывали с глубины сеноманских отложений (порядка 1000–1500 м), то сейчас речь идет о разработке ачимовских отложений (глубина залегания свыше 3500 м). Кроме того, точные запасы газа на земле неизвестны, есть только разведанные. По некоторым оценкам, огромные запасы газа есть в Арктике. Также есть запасы угля, которых хватит на тысячу лет, так что если кончится газ, то есть уголь".
По словам Анатолия Нестерова, газовые гидраты будут использоваться в качестве основного источника топлива в мире тогда, когда их добыча станет дешевле, чем обычного газа или нефти. "Все упирается в вопросы экономики, - рассказывает ученый. - Основная часть газовых гидратов сосредоточена в акватории мирового океана, поэтому доставка и получение из газовых гидратов газа достаточно дорогостоящий процесс. С другой стороны, если стоимость нефти уже взлетела до 150 долларов за баррель, то стоит задуматься над альтернативными источниками топлива".
Но есть и другие аспекты исследований газовых гидратов. Дело в том, что при добыче газа гидраты могут образовываться в стволах скважин, промышленных коммуникациях и магистральных газопроводах. Отлагаясь на стенках труб, гидраты резко уменьшают их пропускную способность. На борьбу с газогидратными пробками у нефтегазовых компаний уходит около 20% стоимости добычи газа. Для предупреждения образования гидратов на газовых промыслах в скважины и трубопроводы закачивают различные ингибиторы (метиловый спирт, гликоли, растворы солей), поддерживают температуру потока газа выше температуры гидратообразования с помощью подогревателей, теплоизоляцией трубопроводов и подбором режима эксплуатации, обеспечивающего максимальную температуру газового потока. Для предупреждения гидратообразования в магистральных газопроводах наиболее эффективна газоосушка - очистка газа от паров воды.
Разработка вышеуказанных газогидратных технологий требует проведения серьезных исследований. Хотя суммарное количество полученных с 1940 года авторских патентов и свидетельств превышает 500, реальных успехов в этом направлении пока нет. Причина незначительного практического использования газогидратных технологий заключается в некомплексности имеющихся технических предложений, отсутствии их экономического обоснования.
В настоящее время группа российских ученых (московских, новосибирских, тюменских, иркутских) готовит коллективную монографию, которая обобщает результаты исследований природных газовых гидратов. Основное назначение этой работы - ознакомление научного и бизнес-сообществ России с состоянием и перспективами газогидратных исследований, а также подготовка научных кадров для развития такого рода исследований. Сейчас ученые направили заявку на получение гранта фонда Кауфмана на издание электронной книги.
В тюменском Институте криосферы Земли СО РАН разработан научно-исследовательский проект по газовым гидратам. В рамках проекта сотрудники Института криосферы занимаются изучением условий образований и разрушений газовых гидратов, изучением различных добавок, которые влияют на условия гидратообразования. Подобные разработки могут представлять интерес для российской нефтегазовой промышленности, способны помочь при разработке технологий предупреждения гидратообразования в системах сбора и промысловой подготовки газа, в решении технических проблем бурения и эксплуатации скважин в толще мерзлых пород. Пока исследования тюменского института направлены главным образом на изучение фундаментальных проблем и в меньшей степени прикладных, но, как говорит Анатолий Нестеров, ученые готовы проводить и прикладные исследования.
