Газ на дне: потенциал газовых гидратов

Недавно Китай объявил об успешной реализации проекта по добыче запасов гидрата метана, залегающих на морском дне. Стоит отметить, что газовые гидраты – самый крупный потенциальный ресурс среди нетрадиционных месторождений газа. Данный способ добычи голубого топлива пока еще слабо изучен и весьма затратен. Поэтому очевидно, что успехи стран в этом направлении в первую очередь являются демонстрацией их научно-технического потенциала. Косвенно информация о разработке месторождений газовых гидратов может способствовать давлению на рынок и снижению стоимости углеводородного сырья.

История «замерзшего газа»

Газогидраты, или клатраты (от лат. clathratus – помещенный в клетку), представляют собой твердое кристаллическое вещество, в одном объеме которого содержится 160-180 объемов чистого природного газа. Для их образования необходимы низкие температуры либо высокое давление. Их можно получить уже при 0° по Цельсию и при давлении 25 атмосфер. Если температура выше, для образования газогидрата необходимо увеличение давления воды. Именно поэтому они встречаются в основном в океанах и морях на глубинах от 300 до 1200 метров, а также в полярных районах.

Первоначально природные газогидраты рассматривались как «проблемы» при разработке месторождений. В первой половине XX века было установлено, что газогидраты являются причиной пробкообразования в северных газопроводах. «Замерзший газ» часто попадался и в сети канадских рыбаков: в тралах вместе с рыбой встречались крупные куски вещества, похожего на снег, испачканный донным илом. Вещество имело способность неожиданно загораться.

Существует теория, согласно которой загадка Бермудского треугольника заключается в газовых гидратах. Газ может высвобождаться из кристаллической ячейки воды, образуя вакуумные ямы, в которых пропадают корабли и самолеты.

В СССР обнаружить газогидраты удалось случайно. При геологоразведке одного из полярных месторождений часть керна внесли в теплое помещение, а через некоторое время раздался взрыв. Промышленная добыча этого вида газа началась в 1969 году на Мессояхском месторождении. Около 36% объема всего добытого газа там имело гидратное происхождение.

В России искали газогидраты и на Тихоокеанском побережье. Поиски в Охотском море были начаты еще в 1984 году, но они не привели к промышленным разработкам.

Пока только пробы

По оценкам Департамента энергетики США, запасы гидрата метана на планете огромны. В XXI веке, когда встал вопрос о необходимости открытия новых ископаемых месторождений углеводородов, многие страны пытались разрабатывать залежи газогидратов в донных породах. Наиболее крупным проектом стал полигон в дельте канадской реки Маккензи, где работали специалисты из Канады, США, Германии, Индии и Японии. Но промышленная эксплуатация так и не началась.

США исследовали Мексиканский залив. В Японии в марте 2013 года было объявлено об успешной добыче природного газа из гидрата метана с океанского дна. Планировалось, что промышленная добыча начнется в 2018-2019 годах.

Гидратные грезы Китая и Японии

В мае 2017 года Китай объявил, что первым начал добычу газа из «горючего льда». Государственный телеканал CCTV сообщил, что «лед» подняли с глубины 1266 метров в Южно-Китайском море в 285 километрах от Гонконга. С 10 мая китайские газовики добыли из отложений гидрата метана уже 120 тыс. м3 газа (содержание чистого метана – 99,5%). Отмечалось, что КНР добилась «исторического прорыва», потратив 20 лет на исследования, геологоразведку, развитие технологий и создание специального оборудования.

За два месяца до этого сообщения японские компании заявили о желании объединить усилия для создания принципиально новой и эффективной технологии добычи гидрата метана. Предполагается, что коммерческая добыча гидрата метана в Японии должна начаться уже в 2023 году. Для Страны восходящего солнца это национальный проект. По ряду оценок, гидрат метана сможет обеспечить Японию энергией на ближайшие 100 лет, сделав страну энергонезависимой.

Впрочем, пока это только мечты. Газовые кладовые океана открываются неохотно, и на то есть объективные причины.

Добыть сложно, а удержать еще сложнее

Эксперты отмечают, что гидраты залегают на дне не в чистом виде, а в породе, поэтому бурить скважины приходится на очень большой глубине. Например, китайская скважина вгрызалась в океаническое дно на глубину 200 метров, но глубина воды в этом районе составляет еще 1200 метров. Кроме того, газ необходимо заставить покинуть кристаллическую решетку. Для этого есть несколько технологических решений: понизить давление, нагреть участок рядом со скважиной, закачать углекислый газ для замещения метана в гидрате. Все эти способы достаточно дороги.

Кроме того, добыча газовых гидратов сопряжена с огромными экологическими рисками, способными изменить земную биосферу. Метан – парниковый газ, его неконтролируемые утечки при разработке глубоководных месторождений могут оказать колоссальное влияние на окружающую среду. Добыча газа из подводного слоя может дестабилизировать морское дно, что приведет к изменениям донного рельефа и образованию цунами.

Впрочем, экологичностью не отличается и разработка сланцевых углеводородов. Однако США со своим «сырьевым импортозамещением» не обращают внимания на такие мелочи. Ожидать, что влияние выбросов метана на экологию будет беспокоить Китай и вовсе не приходится.

Метана из гидратов придется ждать многие годы

Аналитик Энергетического центра бизнес-школы «Сколково» Александр Собко считает, что причин, по которым Китай разрекламировал свою добычу метана из газогидратов, как минимум две.

«Во-первых, в нынешний век PR-сопровождение любых начинаний оказывается очень важным, что хорошо видно на примере сланцевой добычи. Во-вторых, для Китая это действительно успех: страна в относительно сжатые сроки «догнала» Японию, что свидетельствует о высоком уровне технологического развития КНР», – говорит Собко.

Он отметил, что пока технологически механизм добычи газогидратов достаточно сложен и это во многом обуславливает тот факт, что промышленной добычи метана из гидратов придется ждать еще многие годы.

«Если мы говорим о морских, офшорных запасах гидратов метана, то здесь речь идет о морском глубоководном бурении на глубинах свыше 1000 метров – это достаточно дорого. Именно там бурил Китай, равно как и Япония. Правда, глубина скважины для добычи гидратов всего 200 метров, это намного меньше, чем глубина традиционной «офшорной» добычи», – рассказал Александр Собко в комментарии для «НиК».

Значительную сложность представляет и технология отдачи газа. «Необходимо разрушить гидрат метана и заставить его «отдать» метан в скважину. Для этого существует несколько методов, например, снижение давления (применялось в Японии), закачка углекислого газа, замещающего метан в гидрате (применялась на Аляске)», – пояснил эксперт.

Эксперименты Японии в 2013 году закончились тем, что скважина после 6 дней добычи была забита песком.

«Чем закончились тесты Китая, пока не сообщается. Но символично, что Китай сообщил о своих результатах после 8 дней добычи, то есть продемонстрировал, что смог сохранять функционирующую скважину дольше. Правда, дебиты скважины у китайцев оказались чуть ниже, чем у Японии в 2013 году. Но в любом случае уровень дебитов составляет около 20 тыс. м3 в сутки – это совершенно недостаточно (нужно как минимум на порядок больше) для рентабельной эксплуатации столь технологически сложной конструкции», – считает аналитик.

Резюмируя все сложности добычи газовых гидратов, Александр Собко заявил, что высокие энергетические затраты для разрушения гидратов метана наряду с технологической сложностью пока не дают оснований считать, что в ближайшие годы эта технология может быть использована для промышленной добычи.

«В то же время более пристальное наблюдение за успехами стран, участвующих в экспериментальной добыче, оправдано. Ведь еще примерно десять лет назад те же аргументы (сложность, энергозатратность добычи) использовались и по отношению к сланцу. Но добывать метан из гидратов, вероятно, всегда будет сложнее, чем газ из сланцевых формаций. Это обусловлено необходимостью глубоководного бурения и особенностями работы с гидратом», – указал эксперт.

Гидрат на смену сланцу

В Энергостратегии России до 2035 года, разработанной Минэнерго, промышленная разработка газовых гидратов вошла в перечень наиболее перспективных угроз энергетической безопасности. Развитие данной технологии может привести к коренным изменениям на рынке природного газа: гидраты, несмотря на высокую себестоимость добычи, предоставят доступ к энергоресурсам тем странам, у которых нет иных запасов.

Поскольку речь идет о Японии и Южной Корее, можно прогнозировать, что рано или поздно добыча газовых гидратов со дна океана обязательно начнется. Весь вопрос в том, насколько скоро.