Мировые запасы газовых гидратов по некоторым оценкам в несколько раз превышают запасы обычного газа. Но станут ли газовые гидраты основным источником топлива?
Вышел из печати второй номер «Инновационного вестника Тюменской области». Инициатором издания специализированного журнала, напомним, стал областной департамент стратегического развития. В редакционную коллегию вошли специалисты Издательского дома «Мегаполис» («Комсомольская правда» в Тюмени, журналы «Выбирай», Autotop, «Собака», «Большой город»), а также ведущие тюменские журналисты, освещающие события в сфере экономики.«Инновационный вестник» рассказывает об инновационной деятельности предприятий, вузов и научно-исследовательских институтов региона, публикует интервью и экспертные мнения ученых, бизнесменов и чиновников, отчеты с научно-практических конференций и других важных мероприятий. Наиболее актуальные материалы «Инновационного вестника Тюменской области» можно прочесть в еженедельнике «Вслух о главном» и на сайте интернет-газеты «Вслух.ру».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
