2017 р Японська JOGMEC отримала першу партію природного газу з гідратів метану
18 травня 2017 року в світових ЗМІ з'явилося сенсаційне повідомлення про успішну видобутку китайськими нафтовиками «пального льоду» на площі (Шенху (Shenhu) в Південно-Китайському морі. Ми сприйняли це повідомлення з інтересом і гіркотою. Свого часу китайські колеги приїжджали в Україну з'ясовувати стан робіт з вивчення газогідратів метану і вчитися. Ми випереджали багатьох. Але наші роботи по вивченню газогідратів метану увагу влади не залучали. Ми багато разів зверталися і в уряд, і до президентів. Нам не відмовили. Нам просто ні разу не відповіли.
Де і скільки
Візуально газогідрат метану - звичайний лід. Правда, мул, піднятий з дна Чорного моря в 1990 р експедицією НАН України на судні «Михайло Ломоносов» та містив кристали газогідратів, виглядав майже як жива істота - його трубки шипіли і звивалися під дією вихідних газів, а все що працювали з ними співробітники скаржилися на головний біль.
Газові гідрати утворюються за допомогою включення молекул газів (молекули-гості) в порожнині льоду (каркас господаря). Хімічні зв'язку при цьому між господарем і гостем не формуються. Метан (СН4) на сьогоднішній день найбільш часто зустрічається з'єднання в таких гідратах природного газу. Кубометр природного газогідрату містить близько 164 м3 метану в газовій фазі і 0,87 м3 води.
Хоча інформаційний бум навколо гідратів природного газу почався два десятиліття тому, активні дослідження цих сполук стартували ще в 30-і рр. минулого століття.
У 1940-і рр. радянський вчений Іван Стрижов висловив припущення про можливість існування газогідратів в газоносних пластах в північних районах Росії. Можливість утворення та існування гідратів в природних умовах знайшла підтвердження експериментальними дослідженнями, і в 1971 р комітет у справах винаходів і відкриттів СРСР зареєстрував відкриття радянськими вченими раніше невідомої властивості природних газів утворювати поклади в твердому стані.
Переконливим підтвердженням цього відкриття з'явилася перша в світі промисловий видобуток метану з газогідратів на Мессояхском газовому родовищі (Західний Сибір). Правда, останні результати комплексного вивчення цього унікального об'єкта кілька знизили оптимізм з приводу значущої ролі газогідратів в його ресурсний потенціал.
З тих пір в світі були розгорнуті широкомасштабні дослідження природних газогідратів, які починають розглядатися як потенційне джерело палива. Лідерство в цих дослідженнях займають Японія, Китай, Індія і Корея.
Уряду Японії та Індії майже одночасно, в 1995-му і в 1996 р відповідно створили свої національні програми. У число країн, які розглядають можливість урядової підтримки подібних програм або які нещодавно приступили до їх реалізації, входять Малайзія, Норвегія, В'єтнам і Мексика.
В останні роки значний інтерес до досліджень гідратів природного газу проявляють країни Європейського Союзу. ЄС в 2000-і рр. профінансував дві дослідницькі програми: «Техніка оцінки метангідратів на європейському шельфі» (HYDRATECH) і «Геологічна оцінка газогідратів в Середземному морі» (HYDRAMED). За результатами геофізичних досліджень ознаки газогідратних скупчень були виявлені біля узбережжя Норвегії.
Глобальні оцінки запасів метану, що міститься в газогідратах, варіюють в дуже широких межах. Але всі дослідники сходяться в одному: ресурси метану в газогідратного формі величезні і майже на два порядки перевищують залишилися запаси традиційного природного газу.
У донних відкладах морів і океанів у вигляді твердих газогідратних відкладень знаходяться грандіозні обсяги метану, потенційні запаси якого в середньому можна оцінити величиною 2x1016 м3.
Разом з тим газові гідрати до останнього часу залишалися єдиним все ще не розробляються нетрадиційним джерелом природного газу на Землі.
Відомо, що 98% природних газогідратів зосереджені в Світовому океані. Вперше крупномасш-ТАБН дослідження гідратів метану в донних відкладеннях морів і океанів були виконані США в рамках програми глибоководного буріння морського дна DSDP (Deep Sea Drilling Program) в 1963-1985 рр. (НІС «Гломар Челленджер») і програми буріння на морському шельфі ODP (Oceanic Drilling Program), розпочатої в 1985 р (НІС «Резолюшн»). В ході виконання цих програм було досліджено близько 360 млн. Кв. км акваторій морів і океанів, велика кількість можливих місць зосередження гідратів метану, пробурено свердловин загальною довжиною 250 км.
У період з 1982-го по 1991 р ці дослідження були активно підтримані міністерством енергетики США, що дало можливість виявити родовища гідратів метану на Алясці.
Глибоководним бурінням газогідрати були розкриті біля узбережжя США, поблизу Канади, Перу, Коста-Ріки, Гватемали і Мексики, біля берегів Японії, в Мексиканській затоці. Вони виявлені також в Середземному, Чорному, Каспійському, Південно-Китайському морях, біля Південної Кореї, Індії та в інших місцях. До теперішнього часу встановлено, що газогідрати можна знайти в 10% акваторій Світового океану.
Поки ж газогідрати виявлені щонайменше на трьох площах в районах вічної мерзлоти і в 20 акваторіях в опадах Світового океану. До теперішнього часу в світі відкрито понад 250 родовищ газогідратів метану, прогнозні запаси яких в енергетичному еквіваленті перевищують всі розвідані на Землі сумарні запаси вугілля, нафти і газу.
Серед південних морів Євразії найбільш перспективним є Чорне море, що володіє, з одного боку, значними потенційними ресурсами гідратного газу, а з іншого - воно розташоване в регіоні, близькому до потужних споживачам вуглеводнів. За різними оцінками, прогнозні запаси газу в газогідратах Чорного моря можуть варіювати від 20 до 49 трлн. м3.
Інтенсивні роботи з пошуків гідратів і розвитку технології їх видобутку ведуть багато країн. Так, Південна Корея, починаючи з 1999 року, здійснює геолого-геофізичні розвідувальні газогідратні дослідження в південній частині басейну Уллеунг в Японському морі. У 2005 році була прийнята десятирічна Національна програма дослідження гідратів ($ 40 млн.). Відповідно до державної програми розвитку нафтогазовидобувної галузі Республіки Корея, початок видобутку газу з гідратів планувалося на 2015 г. На жаль, цього поки не відбулося.
У серпні 2006 р була успішно завершена 4-місячна міжнародна експедиція з пошуку та розвідки покладів газогідратів в окраїнних басейнах Індії.
У Росії, що володіє величезними запасами традиційного газу, інтерес до газогідратних джерела вуглеводневої сировини почав проявлятися тільки в 2000-і рр. У 2003 р «Газпром» ініціював прикладні дослідження по визначенню газогідратного потенціалу Росії. Згідно з попередніми оцінками, зробленими ТОВ «Газпром ВНІІГАЗ», ресурси газогідратів Росії досягають 1,1 квадрильйонів (одиниця з 15 нулями) кубометрів.
Найбільших успіхів вдалося досягти на Байкалі. Припущення про наявність газогідратів на дні озера, висловлені ще в кінці 1970-х рр., Підтвердила в 2000 р російсько-бельгійська експедиція. Виявлено цілі підводні пагорби з газогідратів. Запаси газогідратів в Байкалі були оцінені в 1 трлн. м3. Після цього пошуки гідратів на Байкалі припинилися майже на десятиліття і були відновлені тільки в 2013 р
Скільки коштує розморожування
Наскільки можна судити з повідомлень у відкритих джерелах, лідери в екзотичній галузі вже намітилися - це Японія і Китай. З 1995 р уряд Японії проводить масштабні сейсморозвідувальні роботи в Тихому океані в прогині Нанкай. Було виконано дві програми, а в 2009-му в рамках третьої (вартістю в $ 500 млн.) Почалася підготовка пілотного проекту з видобутку газогідратів. З цією метою в 2012 р в 50 км на схід від острова Хонсю почалося буріння дослідно-експлуатаційної свердловини. 12 березня 2013 р стартувала перша дослідна видобуток метану з підводних покладів газогідратів. За шість днів було вилучено 120 тис. М3 газу.
Проведена дослідно-експериментальний видобуток продемонструвала, з одного боку, принципову можливість одержання нового вуглеводневої ресурсу, а з іншого - виявила нові технологічні проблеми.
Виявилося, що виділяється метан істотно охолоджує вміщає середу, в тому числі і самі газогідрати, тим самим ускладнюючи витяг газу. Крім того, обо-значилися вади використовуваного обладнання. Піднімається на поверхню разом з газом пісок призвів до порушення режиму роботи насосів, що послужило основною причиною припинення робіт. Японія планує до 2018 р удосконалити технологію видобутку і приступити до промислової повномасштабної експлуатації газогідратних покладів.
Таким чином, в гонці за новим джерелом енергії лідерство до останнього часу належало Японії.
Ситуацію змінило повідомлення китайських нафтовиків про те, що в цьому році вони здобули в Південно-Китайському морі 120 тис. Кубометрів «пального льоду», який містить 99,5% метану. Хоча звістка носить явно пропагандистський характер, відсутня інформація про використану технології видобутку, цей факт все ж свідчить про те, що Китай домігся серйозних успіхів в області геолого-геофізичних досліджень газогідратів, розробки відповідних технологій видобутку і створення спеціального обладнання.
Успіх китайських фахівців - несподіванка. Виявлені в Південно-Китайському морі поклади газогідратів відкривають величезний джерело, еквівалентний як мінімум 35 млрд. Т нафти. Цього достатньо, щоб забезпечить в Китай газом на 90 років!
Чорне, метанове
Перша документально зафіксована знахідка газогідратів в Чорному морі відноситься до 1972 г. При дослідженні донних відкладень на НДС «Московський університет» в районі палеодельти річки Дунай в одній з колонок, піднятою з глибини близько 2000 м, в 6,5 м від поверхні дна, були виявлені микрокристаллические освіти, «схожі на паморозь і зникаючі на очах». Ці утворення були діагностовані як природні тверді газові гідрати.
У 1988 р експедиція АН СРСР на науково-дослідному судні «Євпаторія» в семи грунтових трубах, піднятих з глибини 2050 м, виявила кристали газових гідратів розміром від кількох міліметрів до сантиметрів.
У 1990 р експедицією Відділення морської геології та осадового рудоутворення НАН України на судні «Михайло Ломоносов» в межах континентального схилу північно-західній частині Чорного моря з глибини 950 м була піднята колонка гранично газонасичених мулів, в яких на інтервалі 0,44-0, 6 м від поверхні дна в кавернах спостерігалися «швидко зникаючі білясті кристалики» газогідратів.
Колонки опадів, укладені в ящики, виділяли газ. Відчувався слабкий запах сірководню.
Протягом 1989-1991 рр. НВО «Южморгеологія» були виконані спеціальні геолого-геофізичні дослідження газогідратного потенціалу Чорного моря. Зразки газогідратів відібрані в грязьових вулканах МГУ, Вассоевіч, академіка Страхова та Безіменному. Згодом знахідки газогідратів неодноразово фіксувалися окремими міжнародними експедиціями НАН України, МГУ, НВО «Южморгеологія» і Гамбурзького університету, Британської нафтової компанії.
Слід зазначити, що в межах російського сектора Чорного моря до теперішнього часу не було виявлено газогідратів в опадах.
Вперше газогідратного покладу була виявлена на континентальному схилі північно-західного шельфу Чорного моря в 2001 р під час експедиційних досліджень на науково-дослідному судні «Професор Логачов». У 2011-2013 рр. на цьому полігоні Інститутом геофізики ім. С. Суботіна НАН України були виконані дослідження на судні «Професор Водяницький». Отримані результати дозволили однозначно підтвердити наявність газогідратного покладу на акваторії палеодельти Дніпра. Ця площа може бути рекомендована в якості першочергового для буріння розвідувальної параметричної свердловини.
Чи не дотягуємося
На жаль, спеціалізованих досліджень з метою промислової оцінки можливості видобутку газу на природних газогідратних скупченнях в Україні поки не проводилося.
Примітно, що в Україні, яка входила в число піонерів вивчення газогідратів, ще в 1993 р уряд прийняв постанову про державну програму «Газогідрати Чорного моря», в якій був передбачений великий обсяг геолого-геофізичних досліджень і робіт зі створення технології та конструкції газодобувного комплексу . Однак бюджетні кошти для цього виділені не були! Морські геолого-геофізичні дослідження газогідратів Чорного моря здійснювались епізодично в рамках цільових міждисциплінарних програм НАНУ.
В останні роки і ці роботи були припинені - українські науково-дослідні судна захоплені під час анексії Криму.
Не можна не згадати і дослідження Одеського інституту холодильної промисловості, який висунув проект створення в Чорному морі установки для видобутку газогідратів. Вони теж не знайшли застосування.
Чи слід вважати газогідрати завтрашнім днем української газової промисловості? У відповіді на це питання ключову роль відіграють три фактори: економічний, технологічний і екологічний.
Перший з них зводиться до собівартості видобування сировини. На канадському родовищі Маллік собівартість склала від 195 до 365 дол. За кубометр. Ще більш безрадісна картина в прогині Нанкай (Японія), де собівартість видобутку оцінена в 540 дол. Для Південно-Китайського моря достовірних даних немає. Можна лише припустити, що розробка родовищ газогідратів обійдеться не дешевше, ніж освоєння покладів традиційного газу.
По-друге, слід мати на увазі, що ефективні промислові технології видобутку метану з'являться лише через кілька років. Про це, зокрема, свідчить прогноз геологічної служби США, яка очікує, що промислова експлуатація газогідратних родовищ почнеться не раніше 2022 року в зоні вічної мерзлоти (на канадському родовищі Маллік). А початок розробки глибоководних родовищ в Японії можливо не раніше 2025 р
Основна проблема - спосіб руйнування «пального льоду», щоб звільнити газ. Для цього пропонують застосовувати найрізноманітніші способи: пропускати електричний струм, закачувати хімічні інгібітори - кислоти, луги і т. Д.
При цьому завдяки технічному прогресу створені в майбутньому нові методи і технології повинні забезпечувати собівартість видобутку, яку можна порівняти з собівартістю традиційного газу, що дозволить даного ресурсу вписатися в межі прийнятного цінового коридору. Вже зараз можна припустити, що це радикально вплине на світовий газовий ринок.
Обсяги фінансування газогідратних програм за кордоном
З точки зору екології, найбільші побоювання викликає не тільки застосування хімічних інгібіторів при добуванні гідратів, а й порушення поверхневого шару донних відкладень, що може порушити екологічну рівновагу. Можливі також проблеми з утилізацією важкої води, що виявляється в газогідратах.
Проте не дивлячись на подібні перешкоди (вони не виглядають нездоланними), газогідрати все ж слід розглядати як не таке вже далеке майбутнє світової енергетики.
Але говорити про те, що Україна в найближчому майбутньому зможе досягти енергетичної незалежності завдяки розробці чорноморських газогідратів, було б передчасним. Перш за все це стосується необхідності цілеспрямованих досліджень з пошуку та розвідки родовищ газогідратів в Чорному морі з метою визначення реальних запасів метанового газу.
Україна рано чи пізно все одно доведеться звернутися до цієї проблеми. Однак на той час повинен бути створений належний фундамент, основи якого необхідно закладати сьогодні - на тлі розвитку аналогічних досліджень за кордоном. У зв'язку з цим доцільно при підготовці нової державної програми розвитку газової галузі на найближчу перспективу більш докладно приділити увагу газогідратів. На нашу думку, Україні треба наслідувати приклад Китаю і Японії і почати власні пілотні проекти в даній сфері.
Повинен бути створений великий багатопрофільний проект (геологи, геофізики, буровики, фахівці в області газу, економісти) - подібно до проектів з атомної енергії в США або в Радянському Союзі. Тільки в цьому випадку можна розраховувати на успіх.
Чорне море сприятливо для роботи. Це не Арктика і не відкритий океан. Проте досвід інших країн показує, що комплексний проект може зажадати фінансування в розмірі сотень мільйонів доларів. Але знайдені поклади газогідратів при наявності у країни відповідних технологій видобутку можуть бути здані в експлуатацію іноземним фірмам на вигідних для України умовах.
Запаси гідратного метану в межах існуючіх до 2014 р кордонів Виключно української економічної зони можна оцініті в 8 трлн. куб. м. Газогідрати Чорного моря зможуть в перспективі забезпечити Україну природним газом приблизно на 300 років.
Але є серйозна дипломатична проблема. Чорне море - область економічних інтересів шести прибережних держав. А робота по делімітізаціі кордонів акваторії Чорного моря припинена! Не виключено, що визначення цих кордонів, особливо з урахуванням потенціалу газогідратних родовищ, може послужити основою нових майбутніх конфліктів.
І все ж варто сподіватися, що освоєння морських покладів газогідратів метану ознаменує початок нової епохи - з достатком енергії, розвитком економіки, позитивними змінами в житті кожної людини.
Євген Шнюков,
академік НАН України
Володимир Кобола,
докторгеол. наук, професор
Шановні читачі, PDF-версію статті можна скачати тут ...
Чи слід вважати газогідрати завтрашнім днем української газової промисловості?