УДК 622.32:548.562 Мельниченко Андрей Михайлович, студент группы СП-1-07 Научный руководитель: Кузина Александра Владимировна
реклама
УДК 622.32:548.562 Мельниченко Андрей Михайлович, студент группы СП-1-07 Научный руководитель: Кузина Александра Владимировна ст. преподаватель кафедры СПСиШ Московский государственный горный университет ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ: РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ И РЕСУРСЫ GAS HYDRATES: WORLD-WIDE DISTRIBUTION, FORMATION AND RESOURCES Сегодня после аварии на японской атомной станции Фукусима, как никогда актуально встает вопрос об альтернативных источниках энергии Во всем мире резко возрос интерес к газовым гидратам. Усиление научной активности в этой, еще несколько десятилетий назад почти академической области естествознания объясняется рядом факторов различного характера. Активизация поисков альтернативных источников углеводородного сырья, особенно в экономически развитых странах, бедных ресурсами энергоносителей. Повышенное внимание к газовым гидратам обусловлено широким распространением гидратосодержащих пластов в морях, омывающих побережья крупнейших стран-импортеров природного газа — США, Западной Европы и Японии. С учетом высокой удельной концентрации газа в природных гидратах (до 160 м3/м3), их неглубокого залегания (под морским дном, начиная с глубин воды 300—500 м.) природные газогидраты рассматриваются как реальная альтернатива поставкам газа в указанные регионы уже в ближайшем будущем. Структура баланса потребляемой энергии быстро меняется в зависимости от уровня развития цивилизации. На рис. 1 показано изменение структуры мирового энергопотребления за последние 150 лет и дан прогноз на ближайшие 50 лет. Как видно, в первой половине прошлого столетия превалировало использование угля, во второй половине — нефти и природного газа. Следует ожидать, что потребление ядерной энергии и гидроэнергии постепенно будет снижаться. Уже сегодня в ряде стран импорт энергии превышает 98% (Япония, Корея и др.) и число стран-импортеров энергии будет возрастать. В такой ситуации энергетическая проблема может быть решена за счет природных газовых гидратов. В недрах Земли и в акваториях Мирового океана существуют практически неограниченные ресурсы природного газа в твердом гидратном состоянии, доступные большинству стран мирового сообщества. Потенциальные ресурсы гидратированного газа оцениваются специалистами в 1,5- 1016 м3.[2] 75 1850 1900 1950 2000 2050 Годы Рис. 1. Изменение мирового энергобаланса за период 1850-2000 гг. и прогноз до 2050 г. История открытия природных газогидратов Предположение о возможности существования газогидратов в газоносных пластах было высказано И.Н. Стрижовым в 1946 г., однако никаких доказательств он не привел. Более того, он высказал пессимизм относительно целесообразности их освоения. В 1963 г. была пробурена Мархинская скважина глубиной 1800 м, вскрывшая разрез пород с температурой 0 °С на глубине 1450 м, была также высказана идея о существовании газогидратных скоплений в охлажденных пластах. Тогда реальность этой идеи у многих вызывала сомнения. Требовались доказательства возможности образования гидратов в пористых средах и формирования газогидратных залежей.[2] Первые эксперименты по исследованию условий образования гидратов природного газа в пористой среде были выполнены на кафедре разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений МИНХиГП им. И.М. Губкина (1966 г.). Они убедительно показали возможность образования и стабильного существования газогидратов в недрах Земли и явились обоснованием научного открытия природных газогидратных залежей. Спустя короткое время в Заполярье, на восточной границе Западной Сибири, группой молодых геологов (Сапир, Беньяминович, Безносиков, Шешуков, Храменков) было выявлено первое газ-газогидратное Мессояхское месторождение. На фоне таких крупных месторождений, как Уренгойское, Ямбургское, Медвежье, Мессояхское месторождение с запасами менее 30 млрд. м3 казалось карликом. Однако именно оно сыграло роль катализатора в развитии исследований природных газовых гидратов. Мир получил явное подтверждение наличия газогидратных залежей и реальную возможность их промышленного освоения. На крупнейшем в Заполярье металлургическом комбинате это месторождение обеспечило замену дорогостоящего привозного угля на высокоэкологичный дешевый природный газ. В настоящее время над проблемой газовых гидратов, как индустриальных, так и природных, работают тысячи 76 высококвалифицированных специалистов во многих странах мира. Каждые три года проводятся международные конференции по проблемам природных и индустриальных газогидратов. Свойства гидратов. Природные газовые гидраты представляют собой метастабильный минерал, образование и разложение которого зависит от температуры, давления, химического состава газа и воды, свойств пористой среды и др. Морфология газогидратов весьма разнообразна. В настоящее время выделяют три основных типа кристаллов: Массивные кристаллы. Формируются за счёт сорбции газа и воды на всей поверхности непрерывно растущего кристалла. Вискерные кристаллы. Возникают при туннельной сорбции молекул к основанию растущего кристалла. Гель-кристаллы. Образуются в объёме воды из растворённого в ней газа при достижении условий гидратообразования. В пластах горных пород гидраты могут быть как распределены в виде микроскопических включений, так и образовывать крупные частицы, вплоть до протяжённых пластов многометровой толщины. Благодаря своей клатратной структуре единичный объём газового гидрата может содержать до 160—180 объёмов чистого газа. Плотность гидрата ниже плотности воды и льда (для гидрата метана около 900 кг/м³). Рис.2 Фазовая диаграмма гидрата метана При повышении температуры и уменьшении давления гидрат разлагается на газ и воду с поглощением большого количества теплоты. 77 Разложение гидрата в замкнутом объёме либо в пористой среде (естественные условия) приводит к значительному повышению давления. Кристаллогидраты обладают высоким электрическим сопротивлением, хорошо проводят звук, и практически непроницаемы для свободных молекул воды и газа. Для них характерна аномально низкая теплопроводность (для гидрата метана при 273 К в пять раз ниже, чем у льда). Строение гидратов Рис 3 .Кристаллические модификации газогидратов. В структуре газогидратов молекулы воды образуют ажурный каркас (то есть решётку хозяина), в котором имеются полости. Установлено, что полости каркаса обычно являются 12- («малые» полости), 14-, 16- и 20гранниками («большие» полости), немного деформированными относительно идеальной формы. Эти полости, комбинируясь между собой, образуют сплошную структуру различных типов. По принятой классификации они называются КС, ТС, ГС — соответственно кубическая, тетрагональная и гексагональная структура. В природе наиболее часто встречаются гидраты типов КС-I, КС-II, в то время как остальные являются метастабильными. Большинство природных газов (CH4, C2H6, C3H8, CO2, N2, H2S, изобутан и т. п.) образуют гидраты, которые существуют при определённых термобарических условиях. Область их существования приурочена к морским донным осадкам и к областям многолетнемёрзлых пород. Преобладающими природными газовыми гидратами являются гидраты метана и диоксида углерода. В настоящее время образование газогидратов подтверждено во многих регионах акваторий мирового океана. Экспедиции подтвердили залежи газогидратов в Охотском, Черном и Каспийских морях, в озере Байкал (рис.4). [10] 78 Рис .4. Этот полупрозрачный образец газогидрата сфотографирован на глубине 1400 м сразу после того, как его отломили от обнажённого среза породы. Подобное «фотосвидетельство» получено впервые в ходе экспедиции «"Миры" на Байкале». Судя по ускоряющимся темпам исследований, опытно-промышленное освоение газогидратных залежей может начаться в ближайшие годы. Более того, в настоящее время прогнозируется решающая роль газовых гидратов в переделе газового рынка и в разработке новых современных технологий добычи и транспортировки углеводородного сырья. После открытия природных, а также техногенных газовых гидратов возникла необходимость всесторонней оценки их роли в приповерхностных слоях геосферы, особенно в связи с возможным влиянием их на процессы, приводящие к глобальным климатическим изменениям. Реальные перспективы освоения месторождений в полярных районах и глубоководном шельфе существенно обострили проблему техногенного гидратообразования. Практически важной задачей является поиск путей сокращения эксплуатационных затрат на предупреждение гидратообразования в нефтегазопромысловых системах. Эта задача может быть решена посредством разработки новых энергоресурсосберегающих и экологически чистых технологий добычи нефти и газа. Более того, добыча углеводородов на глубоководном шельфе повышает вероятность наличия гидратных отложений над продуктивным горизонтом, в результате возникает проблема взаимодействия морских платформ и скважин с гидратосодержащими породами. Наконец, очень существенно, что газогидратные технологии принципиально применимы в различных отраслях, в том числе и в нефтегазовой отрасли (в частности, имеются проекты создания газогидратных хранилищ газа, а также дальнего транспорта газа в газогидратном состоянии). В настоящее время природные газовые гидраты изучают исследователи различных направлений (супромолекулярной химии, химии соединений включений, термодинамике, теплофизике, геокриологии идр.) 79 Исследования газовых гидратов можно разделить на три взаимосвязанных направления: — фундаментальные исследования (строение, физико-химические свойства, термодинамика и кинетика образования и разложения газовых гидратов); — технологические исследования газовых гидратов (предупреждение гидратообразования и ликвидация газогидратных отложений, газогидратные технологии); — изучение природных газовых гидратов (поиск, разведка, анализ возможностей освоения газогидратных залежей, моделирование природных процессов гидратонакопления в лабораторных условиях), влияние газовых гидратов на глобальные геологические и экологические процессы. Гидрат природного газа встречаются по всему миру в океаническом осадке континентальных и островных наклонов и подъемов активных и пассивных краев, глубоководном осадке внутриматериковых озер и морей, и в полярном осадке на всех континентах и на континентальных шельфах. В водном осадке, при глубинах свыше 300 м. и температуре воды на дне около 0 ° C, газовый гидрат обнаруживается на дне на глубину осадка приблизительно на 1100 м. В полярных континентальных областях газовый гидрат может присутствовать в осадке на глубинах между 150 и 2000 м. Таким образом, гидрат природного газа ограничен мелкой геосферой, где его присутствие влияет на физические и химические свойства поверхностного осадка. Этот обновленный глобальный перечень газгидратов, полученный из 44 регионов во всем мире и 113 областей, где присутствие газового гидрата было выявлено в результате геофизических, геохимических, и геологических показателей. Потенциальное количество метана в газгидрате огромно, текущие оценки, сходятся вокруг 10 эксаграмм (104 гигатонн) углерода метана. Этот большой бассейн метана, расположенный по всему земному шару в пределах 2000 м. от твердой поверхности, представляет собой главный интерес как потенциальный (1) источник энергии, (2) фактор глобального изменения климата, и (3) опасное геологическое явление. [1] 80 Рис.5 Подтвержденные залежи газогидраты Предполагаемые залежи газогидратов В отечественной литературе достаточно долго обсуждался вопрос о возможности существования подмерзлотных гидратосодержащих отложений в районе Мессояхского газового месторождения (Западная Сибирь). Зоной образования гидрата является толща пород, в которой давление и температура соответствуют термодинамическим условиям стабильного существования гидрата газа. Зона гидратообразования может быть определена математически путем совместного решения уравнения изменения термического градиента в разрезе пород и уравнения равновесного стабильного существования гидрата в данной пористой среде. В настоящее время широко используется предложенный в 1966 г. простой и надежный графический способ определения. На рис. 6.1. дана схема определения зоны образования гидрата на примере метана для условий материка, на рис. 6.2. — для акваторий. [2] 81 1800 Рис. 6.1. Рис. 6.2. С повышением минерализации воды зона гидратообразования уменьшается, а при наличии тяжелых газов возрастает. Толщина зоны гидратообразования сильно зависит от донных температур и геотермоградиента. С повышением донных температур и геотермоградиента она уменьшается. Скопления природных газогидратов на суше приурочены к охлажденным зонам осадочного чехла земной коры. В районах многолетней мерзлоты толща пород, в которой существуют газогидратные залежи, может достигать 400—800 м, а в некоторых случаях превышает 1000 м. [2] В акваториях Мирового океана зона гидратообразования начинается от дна океана и обычно составляет несколько сот метров. Субмаринные залежи приурочены, главным образом, к глубоководному шельфу и океаническому склону при глубинах воды от 200 м — для условий приполярья, и от 500—700 м — для экваториальных регионов. Механизм формирования газогидратных залежей определяется многими факторами: термодинамическим режимом разреза пород в регионе, интенсивностью генерации и миграции углеводородов, составом газа, степенью газонасыщенности и минерализации пластовых вод, структурой пористой среды, литологической характеристикой разреза, геотермическим градиентом в зоне гидратообразования и в подстилающих породах, фазовым состоянием гидратообразователей и др. Первая модель формирования газогидратных залежей была дана в работе «Об одном из возможных механизмов образования залежей природного газа» (Трофимук и др. Геология и геофизика, 1972, № 9).[6] 82 Накопление отдельных компонентов природного газа в твердой фазе происходит уже на первых стадиях превращения органического вещества при его биохимическом преобразовании, если этот процесс осуществляется в зоне гидратообразования. Верхняя граница зоны образования гидрата в акваториях всегда находится в толще воды, нижняя — в разрезе пород. Исходя из термической характеристики глубоководных районов океана, а также из фактов накопления большей части осадочных пород и органического вещества в периферических районах океана, охватывающих шельфы, континентальные склоны и приконтинентальные глубоководные жёлоба, следует считать наиболее перспективными зонами накопления гидрата газов глубоководные шельфовые осадки и осадки континентального склона. Рассмотрим имеющиеся к настоящему времени сведения, свидетельствующие о наличии залежей газовых гидратов на территории России. Изучение континентальных газовых гидратов в России до сих пор, к сожалению, не носит системный характер. Специальные исследования континентальных гидратов практически не проводились и большинство накопленных данных по гидратопроявлениям в отложениях суши России — это попутные результаты исследований, имевших другую направленность. Обнаружение газогидратов при проходке месторождений также подтверждает что их залежи расположены повсеместно. Тем не менее на сегодняшний день известен ряд регионов в России (рис. 7), где газовые гидраты были обнаружены (или предположительно обнаружены) либо в результате непосредственного изучения извлеченного из скважины керна (точки 1, 2, 4 на рис.7), либо по косвенным признакам — путем анализа каротажных данных, наблюдений за газопроявлениями в полевых условиях, на основании лабораторных исследований оттаявших кернов (точки 3, 5, 6, 7 на рис.7). Кроме этого, имеется ряд регионов, где скопления газовых гидратов специально не изучались, но некоторые признаки, такие как активные газопроявления при высокой степени заполнения пор пород льдом, указывают на возможность их существования. Химический анализ газа, отобранного из газоносных интервалов, показал, что газ состоит из метана (91,5%) и азота (8,5%). Отсутствие тяжелых гомологов метана и значительное содержание азота указывают на биохимическое происхождение газа, а также на то, что внутри мерзлотные газовые скопления не связаны с нижележащими продуктивными горизонтами меловой системы. 83 Рис. 7. Районы континентальных гидратопроявлений в России. [9] 1 — Бованенковское газоконденсатное месторождение 2 — Ямбургское газоконденсатное месторождение 3 — Мессояхское газовое месторождение 4 — Устье р. Оленек 5 — Западная Якутия 6 — Колымо-Индигирская низменность 7 — Север п-ова Чукотки. Преобладающим газом в составе газовых скоплений по всей мерзлой толще является метан (87—99%). В отложениях казанцевского возраста до глубин около 40 м наряду с метаном в состав природного газа входят также азот, оксид или диоксид углерода, водород. Газ, отобранный из отложений ямальской серии на глубинах от 50 до 120 м, характеризуется большим содержанием метана (в среднем более 99,5%) и, как правило, содержит азот (доли процента). В формировании газогидратных залежей исключительно важную роль играет величина геотермического градиента в пределах зоны образования гидрата и в нижележащих подстилающих породах. Если геотермоградиент в подстилающих гидратонасыщенных породах превышает его величину в зоне гидратообразования, происходит разложение гидрата на нижней границе залежи. В результате под газогидратной залежью будут скапливаться газы в свободном состоянии. В условиях постоянного геотермоградиента в разрезе пород гидрат в пластах 84 в зоне гидратообразования находится в стабильном состоянии. Если градиент в подстилающих породах ниже его величины в зоне гидратообразования, происходит формирование гидрата и, соответственно, газогидратной залежи. На рис. 8 приведены кривые геотермического градиента [2] 0 10 20 30 40 50 60 Температура, °С 3000 Рис. 8. Распределение геотермического градиента (ГТГ) и условия существования залежей газа в регионе жёлоба Нансей Япония В строительстве рудника «Удачный» проанализируем проходку ствола ВВС который пройден до глубины 964,2 метра сдан 01.10.2008 года. Как известно, строительство подземного рудника «Удачный» Удачнинского ГОКа ведется с 2004 года. Вскрытие месторождения предусматривалось 3 вертикальными стволами и наклонным съездом с бермы карьера. Пересекаемые породы представлены доломитами, с переслаиванием трещиноватых и кавернозных известняков. С отметки -190,0 м прослеживается высокие битуминозность и нефтепроявления, с отметки -540,0 м выделение в воздух выработок горючих газов (метана с примесями водорода и тяжелых углеводородов) и флегматизаторов горения (азота, диоксида углерода и небольшого количества инертных газов). Подземные воды представлены высокоминерализованнымим рассолами с содержанием солей Ca, Mg, Na и Калия с минерализацией до 420 г/л. Проходка ствола велась по несработанному нефтегазоносному месторождению, при этом зона газовой разгрузки месторождения зафиксирована до глубины 400 метров. В этой зоне пластового давления газа не фиксируется. С глубиной пластовое давление последовательно возрастает с 30 атм на глубине 500 м до 75 атм на глубине 964 м. При этом газонасыщенность пород не превышает 0,4 м3/м3 породы. Для уменьшения газового давления 75 атм было принято теоретически неверное решение о необходимости применения способа тампонажа – предварительный тампонаж пород из забоя ствола с глубины -600,0 м. При проходке вентиляционно-вспомогательного ствола, которую осуществляет ОАО «Ростовшахтострой», в зоне нефтегазопроявлений при производстве взрывных работ на отметке -657,5 м 9 августа 2006 г., 85 произошло воспламенение нефти и вспышки газовоздушной смеси, в результате чего произошло нарушение целостности обшивки проходческого копра и деформация фахверков. 22 ноября 2007 г. на отм. -890,0 м произошел второй взрыв, приведший к деформированию труб вентиляции, повреждению 18 сэндвичпанелей и деформациям 7 вертикальных стоек проходческого копра. 30 апреля 2007 г. аналогичная авария произошла и в скиповом стволе подземного рудника «Удачный», который проходился силами ООО «Альянс горных предприятий». Причинами возникновения взрывоопасных и пожароопасных ситуаций в условиях рудника «Удачный» комиссия сочла возможные динамические газопроявления (суфляры), струйные газовыделения, а также выделения жидкой нефти и битумов. Предполагаю, что в объяснение возникновение взрывоопасной ситуации при проходке ствола надо учитывать и выделение газов и из газогидратов. Известно, что район трубки «Удачная» относится к Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции, которая имеет площадь 2,8 млн. км2. Обратим внимание на то, что график распределения температур по глубине ствола имеет несколько необъяснимых, на первый взгляд, скачков. Так, в рудном теле Западный нулевая изотерма располагается на глубине 750-800 м как в самой трубке, так и во вмещающих породах. Но в Восточном рудном теле нулевая изотерма проходит на глубине 1350 м. Рис.9. В данных Батуобинской газо-нефтепоисковой экспедиции для рудника «Мир», опытным путем установлено, что глубина зимнего 86 промерзания пород составляет не более 5 м от поверхности, которая летом оттаивает. Датчики, поставленные по глубине разведочных скважин, показали, что уже на глубине 10 м от поверхности не зафиксированы изменения температур в зависимости от температуры на поверхности. Следовательно, для того, чтобы проморозить 1350 м от поверхности, зимняя температура должна быть порядка – 10000С, но, как известно, ниже – 2730С температуры не бывает. Поэтому происхождение вечномерзлых пород на руднике «Удачный» и особенности их распределения является неизученным вопросом. Рассмотрим более подробно изменение температурных условий по глубине для проектируемого скипового ствола рудника «Удачный». Данные, полученный для разведочных скважин, мы объединили в табл. 1. Таблица 1. Глубина от 56,3 180 390 410 515 620 730 845 950 1050 поверхности, м Температура,0С. -8,5 -8,5 -7,5 -6.5 -5.5 -4,5 -3,5 -2,5 -1.5 -0,5 Такой характер изменения температурных условий можно объяснить тем, что ствол в верхней части попадает в крутопадающий разлом. Характерной особенностью данного нефтегазоносного района является геотермическая аномалия, связанная с созданием так называемых вечномерзлых пород и сильно охлажденных рассольными газоконденсатами продуктивных пластов, предельно насыщенных газами в зависимости от конкретных величин давления, температур и концентрации рассолов; • Резкий скачок отрицательных температур по глубине является признаком усиленного движения и расширения газов. Резкое расширение газов, проходящих по разлому, приводит к резкому охлаждению близлежащих пород. Наличие на глубине 1350 м зоны пониженных температур говорит о тектоническом разломе во вмещающих породах трубки «Удачная». По разлому идет активное движение газа снизу вверх, а возможно, и движение рассола. Это необходимо учитывать при проектировании стволов. • Основываясь на выдвинутом предположении о происхождении вечной мерзлоты, необходимо отметить, что работы по водопонижению, а также любое строительство вертикальных и горизонтальных выработок, произведет дегазацию всего массива и частичный нагрев. Сохранить вечную мерзлоту вокруг стволов не удастся, поэтому проектировать стволы необходимо с учетом возможности деформирования устьев ствола. • В процессе разработки месторождения изменится газовый режим высоконапорных горизонтов. При существующем режиме углеводород растворен под действием огромных пластовых давлений. При осушении и снятии основных напоров, выделение газа возрастет за счет перетока рассолов из ниже лежащих комплексов по разломам и за счет выделений 87 газа по поровому пространству, а также за счет выделения газов из гидратов, находящихся на данном этапе в виде спрессованного снега в условиях низких температур и высокого давления. • Азотно-углеродный состав газов, наличие крепких хлориднокальциевых рассолов, а также большое количество доломитизированных известняков и доломитов свидетельствуют о наличии сероводорода, который содержится при низкой температуре и огромном давлении в трещинах и порах в виде твердого снежного гидрата. В аналогичных условиях, на руднике «Мир», при вскрытие мечегеро-ичерского горизонта и снятии давления в водоносе до 5 атм, было зафиксировано появление сероводорода. Учет возможный проявлений сероводорода и выбросов нефти необходим для правильного расчета системы вентиляции и пожарной безопасности. Анализируя характер газовыделений из толщи мерзлых пород в сопоставлении с распределением некоторых свойств мерзлой толщи по глубине, некоторые из выявленных закономерностей можно считать косвенными признаками гидратосодержащих отложений. Оценка ресурса газа в гидратном состоянии и освоении газогидратных залежей. Многие промышленно развитые страны рассматривают природные газовые гидраты в качестве реального нетрадиционного источника углеводородов, что в первую очередь обусловлено оценками ресурсов метана в гидратной форме. Эти оценки изменяются от максимальных, явно завышенных, сделанных без учета определенных геолого-геохимических ограничений, до минимальных, проведенных с учетом большого количества факторов, ограничивающих гидратообразование. Но все исследователи сходятся в одном — ресурсы газа в гидратной форме огромны, в пределах 3,1 • 1013—3,4 - 1016 на суше и 2 • 1014-7,6 • 1018 м3 в субмаринных гидратах.[9] Некоторые ученые считают, что количество углерода в природных гидратах метана примерно вдвое больше, чем в каменном угле, т.е. гидраты метана могут быть основным вместилищем углерода в земной коре.[9] Надо сказать, что исследования континентальных гидратоносных отложений, в отличие от возможностей изучения гидратов, содержащихся в породах дна морей и океанов, дополнительно ограничиваются целым рядом технологических факторов. Это прежде всего отсутствие специализированных методов поиска и картирования гидратосодержащих отложений в недрах материков и островов, которые «работали» бы с такой же эффективностью, как геофизические методы, успешно используемые для картирования субмаринных гидратов. Оценкой потенциальных ресурсов газовых гидратов занимались многие — как геологи, так и эксперты, далекие от геологии, а тем более от вопросов технологий освоения этих ресурсов. Дискуссия о мировых 88 запасах природных газовых гидратов продолжается до настоящего времени. Первые оценки сделали Трофимук и др. в 1977году для районов распространения вечной мерзлоты дали величину 37 • 1012 м3 — в СССР и 57 • 1012 м3 — для мировых запасов. Были и другие оценки. К настоящему времени в мире выявлено около 200 газогидратных залежей. Только для Северо-Американского континента, по данным Департамента геологической службы США ресурсы газа в газогидратных залежах, выявленные путем сейсмического зондирования и глубокого бурения с отбором керна и полным комплексом геофизических исследований, превышают 9 • 1015 м3 (Taylor, 2002). Относительно небольшая газогидратная залежь в жёлобе Нансей, в акваториях Японии при наличии трех пластов общей толщиной в 17 м и коэффициенте гидратонасыщения от 40 до 80 % содержит более 6 • 108 м3/км2 метана, а суммарные запасы превышают 20,7 • 1012 м3. В акваториях Японии уже выявлено 14 газогидратных залежей. Потенциал энергии, сосредоточенный в природных газогидратах, может обеспечить мир экологически чистой энергией не менее чем на 200 лет. Природные газогидраты более равномерно распределены на планете, чем источники нефти и газа. Для их освоения не потребуются сверхглубокие скважины, сложные и дорогостоящие системы транспортирования добываемой продукции. Для разработки газогидратных залежей могут быть успешно использованы существующие технологии поиска и разведки, бурения и добычи углеводородных энергоресурсов при их незначительных усовершенствованиях. Экономические показатели освоения газогидратных залежей могут быть даже более эффективными, чем в случае месторождений нефти и природного газа. В настоящее время рассматриваются концепции морского транспорта природного газа в гидратном состоянии при равновесных условиях, особенно при планировании разработки глубоководных газовых (в т.ч. и гидратных) месторождений, удаленных от потребителя. Однако в последние годы все большее внимание уделяется транспорту гидратов в неравновесных условиях (при атмосферном давлении). Еще одним аспектом применения газогидратных технологий является возможность организации газогидратных хранилищ газа в равновесных условиях (под давлением) вблизи крупных потребителей газа. Это связано со способностью гидратов концентрировать газ при относительно низком давлении. Так, например, при температуре +4°С и давлении 40 атм., концентрация метана в гидрате соответствует давлению в 15 – 16 МПа (150-160 атм.). Сооружение подобного хранилища не является сложным: хранилище представляет собой батарею газгольдеров, размещенных в котловане или ангаре, и соединенную с газовой трубой. В весенне-летний период хранилище заполняется газом, формирующим гидраты, в осеннезимний – отдает газ при разложении гидратов с использованием 89 низкопотенциального источника теплоты. Строительство подобных хранилищ вблизи теплоэнергоцентралей может существенно сгладить сезонную неравномерность в производстве газа и представлять собой реальную альтернативу строительству ПХГ в ряде случаев. Возможно применение газовых гидратов для опреснения морской воды. Предположительно, гидраты можно применять для хранения газов. Существуют предложения по захоронению на дне океана парниковых газов в виде гидратов. Транспортировка газа упрощается. Топливо для транспорта. Как скажется добыча природных газогидратов на положение России на мировом энергетическом рынке. На добычу газа в России газогидраты добываемые в мире никак не скажутся. Т.к Россия располагает немалыми морскими владениями и технологиями разработки морских месторождений чего угодно. Средств должно хватить для быстрой организации добычи газогидратов. Газогидраты встречаются повсеместно. Надо научиться их извлекать и использовать. Литервтура 1. Timothy SCollett Assessment of Gas Hydrate Resources on the North Slope, Alaska 2008. Energy Resources Program, US Geological Survey, Lakewood, Colorado, 2008. 2. Макогон Ю.Ф. Природные газовые гидраты: распространение, модели образования, ресурсы. // Рос. хим. ж. (ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). – 2003. 3. Макогон Ю.Ф. Природные газы океанов и проблема их гидратов. // Экспресс-информация ВНИИЭгазпром, № 11, 1972. 4. Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов. – М.: Недра, 1981. 5. Трофимук А.А., Макогон Ю.Ф., Толкачев М.В. Геология нефти и газа. – 1981. – т. 10. 6. Трофимук А.А., Макогон Ю.Ф., Стклянин Ю.И. Об одном из возможных механизмов образования залежей природного газа. // Геология и геофизика. – 1977. – № 9. 7. Трофимук А.А., Черский Н.В., Царев В. П. Газовые гидраты — новый источник углеводородов. // Природа. – 1979. – № 1. 8. Якушев B.C. // Геология и геофизика. – 1989. – № 11. – с. 100-105. 9. Якушев В.С., Перлова Е.В., МахонинаН.А., ЧувилинЕ.М., Козлова Е.В. Газовые гидраты в отложениях материков и островов. // Рос. хим. ж. (ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). – 2003. – т. XL VII, Же 3. 10. Матвеева Т.В. Соловьев В.А. Газовые гидраты Охотского моря: закономерности формирования и распространения. // Рос. хим. ж. (ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). – 2003. – т. XL VII, Же 3. 90 Аннотация В статье рассматриваются природные газогидраты как альтернативный источник энергии, свойства газогидратов, способы добычи и транспортировки газогидратов The article deals with natural gas hydrates as an alternative source of energy, gas hydrate properties, methods of extraction and transportation of gas hydrates. Ключевые слова газогидраты, гидраты, клатраты, альтернативные источники энергии, ММП — многолетнемерзлая порода, геотермоградиент, гидротермоградиент gas hydrates, hydrates, clathrates, alternative energy sources, MMP permafrost geotermogradient, gidrotermogradient 91
