Освоение газогидратов

В данной статье мы рассмотрели строения и свойства газовых гидратов, привели информацию об их нахождении в природе. Обзорно затронули возможность использования газовых гидратов в качестве альтернативного топлива. Проанализировали методы обнаружения газогидратов.

Газогидраты – ряд, образованный различными газами, кристаллических соединений, которые существуют при определенных термобарических условиях. Они относятся к метастабильным структурам – неактивно вступают в реакцию с другими веществами, но легко меняют соотношение газа и воды, а также свой объем и плотность в зависимости от внешних условий.

Если существует низкая температура в вечномерзлых породах на суше или низкая температура и высокое давление в осадочной толщи глубоководных районов Мирового океана, то такие газогидраты являются стабильными. Известно, что зона стабильности газогидратов (ЗСГ) в условиях открытого океана установлена от глубины воды примерно 450 м и далее под океаническим дном до уровня геотермального градиента осадочных пород [2].

Потенциальные ресурсы метана запечатаны под зоной стабильности газогидратов в естественном газовом состоянии. В океанах содержится в два раза больше метана, чем во всех видах горючих ископаемых, которые присутствуют на материках и в пределах шельфовой зоны.

В качестве альтернативного источника природного газа, несмотря на большой объем в океане газогидратов, они могут рассматриваться только в отдаленной перспективе. В океане газогидраты чаще всего присутствуют в рассеянном состоянии или в маленьких концентрациях.

На сегодняшний день в промышленном смысле газ из газогидратных залежей не добывается нигде и пока не планируется. Со слов аналитиков нефтегазовой отрасли: технологии по разработке газогидратов появятся, если она будет востребована в первоочередных нуждах цивилизации.

Аналитики энергетического рынка говорят иначе: существует некая потребность – добывать ресурсы метаны в больших объемах, что, безусловно, приведет к глобальной трансформации геополитических отношений между государствами благодаря научным открытиям.

В будущем должен появится новый продукт, который будет базироваться на свойствах природного газа и сформирует твердые соединения.

Что касаемо разработки, хочется сказать, что она труднодосягаема, потому как почти 100% залежей сконцентрированы на континентальном склоне, а также шельфе океана, а только 3% относится к приполярным частям континента.

Существуют несколько способов обнаружения газогидратов:

·     гравиметрический метод;

·     сейсмическое зондирование;

·     подробный мониторинг изменения электромагнитного поля в какой-либо части Земли;

·     измерение теплового и диффузного потоков над залежью.

Наиболее выгодно использовать комбинированный способ, так как при разложении гидратов, уменьшается давление при тепловом воздействии. Тепловая энергия тоже снижается, как раз за счет пониженного давления.

Разработка технологии есть не что иное, как вторичная продукция многолетних исследований. Цель технологии заключается в том, что она дает возможность исследовать периферийные газовые месторождения и утилизировать попутный газ одиночных месторождений нефти. Примером является месторождения на шельфе, для которых прокладка специального газопровода убыточна.

Суть технологии в том, что газ конвертируется в замороженный гидрат, соединяется с охлажденной нефтью до консистенции жидкой глины и в таком состоянии транспортируется. Если сравнивать полученные исходы с предыдущими исследованиями, то продукт воспринимается как технологический рывок. Его преимущество состоит в том, что полученная газонефтяная смесь, с пониженной температурой до -10–20℃, сохраняет постоянство при нормальном атмосферном давлении.

Если говорить о России, то можно сказать, что у нас в стране существуют собственные месторождения газогидратов. Они обнаружены на дне озера Байкал, Черного, Каспийского и Охотского морей, а также на Ямбургском, Бованенковском, Уренгойском, Мессояхском месторождениях. Однако на данных месторождениях не производилась разработка газогидратов, наоборот, их наличие рассматривалось как фактор, который мешает при разработке конвенционного газа. Также существуют мнения, которые подтверждены теоретической аргументацией, что существует большое количество месторождений газогидратов на всей площади арктического шельфа России [1].

Первые шаги в геологических исследований газогидратов в СССР начались еще в 1970-е годы. В нынешнее время в большинстве случаев проводятся лабораторные исследования газогидратов: например, создание технологий предотвращения их образования в газотранспортных системах или определение их химических, физических и иных свойств.

В начале XXI века ОАО «Газпром» стало инициатором прикладных исследований по оценке газогидратного потенциала в России. Предварительные оценки «Газпрома ВНИИГАЗ» говорят о наличии ресурсов газогидратов в 1 100 трлн. куб. м. Недавно появились данные о том, что Дальневосточный геологический институт РАН предложил компании «Роснефти» изучить потенциал добычи газогидратов на шельфе Курил, оценивая их потенциал в 87 трлн. куб. м.

Специализированные государственные программы по исследованию и добыче газогидратов в России отсутствуют. Разработка газовых гидратов в России может быть возможна только после существенного удешевления технологии и только в тех районах, где существует газотранспортная инфраструктура.

На сегодняшний день в мировом опыте нет случаев использования синтетических гидратов, т.к. эффект самоконсервации был выявлен совсем немного времени назад, а без данного эффекта для хранения газогидратов необходимы сосуды высокого давления, что сразу уступает хранению газа в сжатом состоянии. Однако, есть немало предпосылок к развитию газогидратных технологий, и не только в области транспортировки и хранения природного газа [3].

Оказывается, что при гидратообразовании сырой газ разделяется на газовую фазу (это метан-бутановая группа, переходящая в гидратное состояние) и жидкую углеводородную фазу (это углеводороды, находящиеся от пентана и тяжелее, которые не образуют гидраты). Кроме того, если для гидратообразования применяется морская вода, то необходимо её опреснить (в гидрат переходит только пресная вода). Таким образом, при формировании гидрата можно получить газовую фракцию, газоконденсатную фракцию и пресную воду. Это весьма важно для разработки удалённых морских месторождений, т.к. в дальнейшем можно будет отказаться от дорогостоящих тяжёлых добывающих платформ, на которых в настоящее время производится подготовка газа к транспортировке.