ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ГАЗОВОГО ТОПЛИВА

GAS HYDRATES AS A PROMISING SOURCE OF GAS FUEL

Anastasia Rogotneva

student, Department of Geology and Petroleum Engineering, Sakhalin State University, Technical Oil and Gas Institute,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Mariya Storozheva

scientific adviser, Senior Lecturer at the Department of Geology and Petroleum Engineering, Technical Oil and Gas Institute, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается возможность использования газогидратов как перспективного источника газового топлива. Выявлены основные зоны образования месторождений газовых гидратов, а также проанализированы причины отсутствия разработок подобных месторождений на территории Российской Федерации.

ABSTRACT

This article provides the possibility of using gas hydrates as a promising source of gas fuel. Identified the main zones of formation of gas hydrate deposits, and analyzed the reasons for the possibility of developing a deposit on the territory of the Russian Federation.

Ключевые слова: газовые гидраты, газогидраты, «горючий лед», метан.

Keywords: gas hydrate, gas-hydrate, «flammable ice», «combustible ice», methane.

Перспектива использования природных газогидратов в качестве источника топлива является одним из самых актуальных вопросов газовой промышленности на сегодняшний день. Однако добыча и транспортировка подобного ресурса осложнена рядом факторов, основным из которых является разрушение структуры газогидрата при подъеме на поверхность при смене давления и температуры его залегания. Тем не менее, уже существуют примеры удачного извлечения метана из гидратов. В Институте Физики и Технологии Университета Бергена был разработан метод, заключающийся в закачивании в гидраты углекислого газа, напрямую замещающего метан в клатратах и позволяющего, таким образом, получать метан, не прибегая к непосредственной добыче самих гидратов. Этот метод уже тестируется Японской Национальной Корпорацией Нефти, Газа и Металлов (JOGMEC) при поддержке Американского Департамента Энергетики. [2]

Рисунок 1. Подтвержденные и предполагаемые месторождения газовых гидратов в мире

Что же такое газогидраты? Газовые гидраты представляют собой твердые кристаллические соединения низкомолекулярных газов с водой. Такими газами могут выступать метан, этан, пропан, бутан и др. Они устойчивы при низких температурах и повышенном давлении; при нарушении указанных условий газогидраты легко распадаются на воду и газ. Внешне они напоминают снег или рыхлый лед. Важно понимать, что газогидраты бывают техногенного и природного происхождения. В первом случае подобные соединения образуются при транспортировке углеводородов и могут привести к негативным последствиям для производства. Использование техногенного «горючего льда» как источника топлива невозможно. Поэтому в качестве перспективного источника можно рассматривать только природные газогидраты.

Самым распространенным природным газом-гидратообразователем является метан. Содержание метана в гидратах очень высоко: из одного кубометра (в стандартных условиях) можно получить более 160 м³ метана. По содержанию энергии (теплотворной способности) газовые гидраты сопоставимы с битуминозной нефтью и нефтеносными песками [4, с. 186].

 Гидраты метана образуются в верхних слоях литосферы на глубине меньше 2-х км. Эти регионы включают осадочные породы в полярных регионах, где средняя температура на поверхности меньше 0°С, шельфовые регионы, а также глубокие пресноводные озера, такие как Байкал [2].

Размеры океанических запасов гидратов метана измерены не очень хорошо. Начиная с 1960-х годов, когда их существование было открыто, оценки этих размеров уменьшались каждое следующее десятилетие примерно на порядок. Первые, самые большие, цифры были получены, основываясь на предположении о том, что клатраты могут покрывать ровным слоем все дно океанов на достаточно большой глубине. Далее было установлено, что клатраты образуются только на определенном промежутке глубин континентального шельфа, но даже это утверждение относится далеко не ко всем месторождениям, ведь если газогидраты и образуются, то концентрация метана в них обычно намного меньше максимально возможной. По данным оценки запасов на 2014 год газовым гидратам соответствует около 2000 гигатонн углерода, что почти на порядок превышает все прочие запасы природного газа на планете, составляющие примерно 230 гигатонн углерода [2].

В излечении газогидратов заинтересованными остаются такие страны как Китай и Япония, испытывающие дефицит газового топлива. Япония в марте 2013 года заявила, что впервые в мире успешно извлекла природный газ из замороженного гидрата метана у своего центрального побережья. В мае 2017 года Китай впервые успешно добыл «горючий лед» на территории Шенху в северной части моря на глубине 1266 м и на 200 м ниже морского дна. По информации министерства природных ресурсов Китая, добыча газа, полностью состоящего из метана, составляла около 16 000 м³ в сутки. [1] Исследования технологий добычи ценного ресурса также проводятся в научных институтах Канады и США.

По оценкам «Газпрома», которые приводит Аналитический центр, ресурсы газогидратов в России – 1,1 квадриллиона м³ [1]. Но разработки на территории страны на сегодняшний день не ведутся. Это можно объяснить отсутствием экономической целесообразности разработки газогидратных месторождений. Невысокие темпы разработки отечественных технологий по добыче газогидратов обуславливаются отсутствием необходимости в срочном переходе от обычного природного газа к гидратному.

Разработка месторождений газовых гидратов требует крупных экономических вложений не только из-за особых технологий добычи нестабильного ресурса, но и из-за тяжелых климатических условий, в которых будет производиться добыча. Самым перспективным регионом для поиска газогидратов остается Арктический шельф, где температурные условия окружающей среды являются наиболее благоприятными для образования залежей.

В Прогнозе развития топливно-энергетического комплекса России на период до 2035 года сказано, что газогидраты могут стать «фактором в мировой энергетике только через 30-40 лет». [3, с. 24] Таким образом исключать возможность разработки газогидратных месторождений полностью в будущем нельзя. Газогидраты обладают огромным энергетическим потенциалом и все еще остаются перспективными источниками топлива, призванными заменить традиционные газовые месторождения при их полном истощении.

Список литературы:

1. Песчинский И. Ведомости // «Китай и Япония пробуют добывать новый вид топлива – газогидраты». — 2017. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://www.vedomosti.ru/business/articles/2017/05/19/690546-kitai-yaponiya-gazogidrati (дата обращения: 16.01.2022)
2. Панюшкин В. Новые источники нефти и газа // Газовые гидраты. — 2014. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://polymus.ru/ru/news/blogs/channels/himiya-buduschego/12904/#_edn9 (дата обращения 16.01.2022)
3. Министерство Энергетики Российской Федерации. Прогноз научно-технологического развития отраслей топливно-энергетического комплекса России на период до 2035 года, 2016. — 111 с.
4. International Energy Agency. Resources to Reserves 2013: Oil, Gas and Coal Technologies for the Energy Markets of the Future — 2013. — 268 p.