г ^
исследования
щ
ч/
Ï
£ C-i
SÎ
ю
Si
Экспертная оценка современных мировых запасов аквальных залежей газогидратов
EXPERT EVALUATION OF THE CURRENT WORLD AQUATIC GAS
HYDRATE RESERVES
A. VOROBIEV, PFUR, Russia, A. BOLATOVA, East Kazakhstan State Technical University, Kazakhstan G. MOLDABAEVA, KazNTU, Kazakhstan, E. CHEKUSHINA, PFUR, Russia
The topicality of the gas hydrate theme is based on the current exponential growth of the consumption of all types of
resources (including power resources)
Key words: power balance of the mankind, gas hydrates, gas hydrate distribution throughout the world, aquamarine
deposits, aquatic deposits, hydrating zones
Первоначально (примерно 500 000 лет назад) человек использовал только мускульную энергию. В дальнейшем (несколько тысяч лет назад) он перешел на древесину и органические вещества. 100 лет назад центр тяжести энергопотребления сместился в сторону угля. 70 лет назад - в сторону угля и нефти. А последние 35 лет этот центр тяжести оказался прочно связан с триадой «уголь - нефть - газ».
По имеющимся прогнозам (табл. 2), несмотря на все продолжающееся раз-в ит ие ис сл ед о ва н и й п о ф ф е к т ив но м у использованию альтернативных источников энергии (солнечной, ветровой, приливной и геотермальной), углеводородные виды топлива по-прежнему сохранят и, в обозримом будущем, даже существенно увеличат свою и так значительную роль в энергетическом бала н е ч ел ов е че с в а
Современный мировой энергетический рынок характеризуется следующими показателями.
Разведанные запасы по состоянию на конец 2008 г. составляли: нефть -169 млрд тонн, газ - 177 трлн м3, уголь - 848 млрд тонн. При этом общее содержание метана в газогидратных залежах на два порядка превышает его суммарный объем в традиционных извлекаемых запасах, оцениваемых в 250 трлн м3 ( рис. 1). Иначе говоря, гидраты могут со-
Табл. 1. Потребление энергии на одного человек (ккал/сут.)
Период Величина потребления
Каменный век 4000
Аграрноеобщество 1 2 ООО
Индустриальная эпоха 70 ООО
Нашевремя 250 ООО
XXI век (прогноз) 300 ООО
держать 10 трлн тонн углерода, т. е. в два раза больше, чем вместе взятые мировые запасы угля, нефти и обычного при-р од н о о а з а
Общемировое производство нефти в 2007 г. составило 3906 млн тонн, продуктов нефтепереработки - 3762 млн тонн, угля-3136 млн тонн н.э., газа-2940 млрд м3. При этом энергопотребление (primary energy) в мире равнялось 11 099 млн тонн н.э.: включая 3953 млн тонн нефти, 3178 млн тонн н.э. угля, 2922 млрд м3 (2638 млн тонн н.э.) газа, 709 млн тонн н. э и д р о н е р и и и 6 2 2 м л н т о н н н э атомной энергии.
Что касается прогноза мирового потребления энергии на 2020 г., то согласно оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), ее совокупное потребление составит 13 300 - 14 400 млн тонн н.э.: нефти - 4600 - 5100 млн тонн н.э.,
А.Е. ВОРОБЬЕВ,
д.т.н., академик АГН, заведующий кафедрой нефтепромысловой геологии горного и нефтегазового дела
РУДН, г. Москва
fogel_al@mail.ru
А.Б. БОЛАТОВА,
к.т.н., доцент, зам.заведующего кафедрой геологии и горного дела
ВКГТУ, г. Усть-Каменогорск,
Г.Ж. МОЛДАБАЕВА,
д.т.н., профессор кафедры нефтегазового дела
КазНТУ, г. Алматы
Е.В. ЧЕКУШИНА,
инженер-программист кафедры нефтепромысловой геологии горного и нефтегазового дела
РУДН, г. Москва
Актуальность газогидратной тематики обусловлена тем, что в настоящее время потребление всех видов ресурсов (в том числе и энергетических) растет экспоненциально (табл. 1).
Исследование выполнено по Государственному контракту № П1405 от 03 сентября 2009 г. в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 гг.
- мероприятия № 1.2.1
- Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук по НИР «Разработка эффективных методов поиска, разведки и экологически безопасного освоения месторождений (залежей) газогидратов
оз. Байкал, Телецкое (Россия) и оз. Иссык-Куль (Кыргызстан)». Руководитель - д.т.н., проф. А.Е. Воробьев (РУДН).
щ
исследования
Табл. 2. Вклад различных источников энергии в мировой энергобаланс (%)
Видэнергии Период Мускульная энергия Органические вещества а X О а» ш а» р ■=1 Угол ь Нефть СО 2 .0 X с! О р р П Водная энергия Атомная энергия Нетрадицион-ныеисточники
500 000 тыс. лет до н.э.
2000 тыс. лет до н.э.
Около 1500 г. н.э. ■
1 91 0 г.
1 935 г.
1 972 г.
1 987 г.
2002 г.
2030 г. ( п ро гн оз )
газа - 3600 - 3800 млрд м3 (3250 - 3450 млн тонн н.э.), угля - 2700 - 3200 млн тонн н.э., атомной энергии - 780 -8 2 0 м л н т о н н н и и д р о н е р и и 3 2 0 м л н о н н н
Одной из основных проблем современной энергетики является неизбежное сокращение в средне- и долгосрочной перспективе запасов основных традиционных ее источников получения (в первую очередь нефти и газа).
При этом продуктивность разрабатываемых месторождений углеводородов неуклонно снижается, новые крупные месторождения открываются все реже, а использование угля наносит существенный ущерб окружающей среде.
Поэтому и приходится разрабатывать труднодоступные залежи нефти и газа в суровых природно-климатических условиях, на больших глубинах и, кроме того, обращаться к неконвенциональным углеводородам (нефтяные пески и горючие сланцы). Все это, значительно увеличивая стоимость получаемой энергии, так и не решает окончательно существующую проблему.
В связи с имеющейся ограниченностью и невос-полнимостью традиционных ресурсов природного (горючего) газа, а также с растущим в XXI в. спросом на этот энергоноситель, человечество вынуждено обратить внимание на его значительные ресурсы, заключенные в нетрадиционных источниках, и прежде всего природных газовых гидратах.
Согласно современным геологическим данным, в донных осадках морей и океанов в виде твердых газогид-ратных отложений находятся огромные запасы углеводородного газа. Так, потенциальные запасы метана в газогидратах оцениваются величиной 2х1016 м3.
5%
4%
3%
27%
Газо вые гидраты
Разведанные и | неразведанные ресурсы у гля, нефти и газа
Почва
53%
Растворенноев море органическое вещество
Наземнаярастительность
То рф, детриговоеорганическое вещество, атмосфераи морские водоросли
Рис. 1. Содержание углерода в известных мировых запасах углеводородов
Однако газовые гидраты являются единственным все еще не разрабатываемым источником природного газа на Земле, который может составить реальную конкуренцию традиционным углеводородам: в силу наличия огромных ресурсов, широкого распространения на планете, неглубокого залегания и весьма концентрированного состояния (1 м3 природного метан-гидрата содержит около 164 м3 метана в газовой фазе и 0 8 7 м3 в од ы
Самое первое предположение о возможности существования газогидратных залежей было высказано И.Н. Стрижовым в 1946 г. Он писал: «На севере СССР есть обширные площади, где на глубинах до 400 м и даже до 600 м слои имеют температуру ниже 0°С и где могут быть газовые месторождения. Как будет обстоять вопрос о гидратах в таких месторождениях? Не будут ли эти месторождения содержать даже до начала разработки больших количеств гидрата? Не придется ли их разрабатывать как месторождения твердых ископаемых?»
В 1974 г. советские ученые Б.П. Жижченко иА.П Ефремова, проводя натурные исследования дна Черного моря, обнаружили образцы газогидратов (в сильно выделяющих газ поднятых колонках донных осадков наблюдали мелкие кристаллы, напоминавшие иней). В этот период такие образования еще не связывали с газогидратами.
Они упоминаются при описании пробоотбора осадков во многих местах континентального склона Болгарского сектора Черного моря (проф. П. Димитров, ИО БАН - устное сообщение), а также вблизи побережья Грузии (при глубине воды порядка 860 м).
Первая документированная находка газовых гидратов на Черном море была сделана в 1972 г. во время рейса НИС «Московский университет». Газогидраты были обнаружены в осадочной колонке, отобранной на периферии конуса выноса р. Дунай, при глубине воды 1950 м, и были описаны как «маленькие, белые, быстро исчезающие кристаллы», найденные в больших газовых кавернах, образовавшихся в осадках на глубине 6,4 м ниже морского дна. Следует отметить, что несколько позднее образец газогидрата был отобран и в восточной части конуса выноса р. Дунай (рейс НИС «Академик Вернадский», 1992 г.).
В 1998 г. во время 21-го рейса НИС «Евпатория» в акватории к югу от Крыма на грязевом вулкане Феодосия были отобраны семь грунтовых трубок, содержащих газогидраты. Станции располагались на небольшом участке дна диаметром 100 м при глубине моря около 2050 м. В шести пробах гидраты содержались в глинистых осадках, в седьмой были подняты брекчии грязевого вулкана, которые содержали образец монокристалла гидрата длиной 10 см. Эти находки газовых гидратов относятся к интервалу глубин от 0,4 до 2,2 м ниже дна. По визуальным оценкам содержание газогидратов составляло от 3 до 10% от общего объема осадков [Васильев].
В ряде последующих морских экспедиций, проведенных МГУ на НИС «Феодосия» (1988 - 1989 гг.) и «Геленджик» (1993 - 1994 гг.), также были найдены газовые гидраты - в районе грязевых вулканов, которые расположены на центральной абиссальной равнине Черного моря. Позднее (в 1996 г.) были описаны находки метановых гидратов в Феодосийском районе грязевого вулканизма (прогиб Сорокина). Все образцы газовых гидратов содержались в грязевых брекчиях и были отобраны на вершинах грязевых вулканов на глубинах от 0,6 до 2,85 м ниже дна.
исследования
Рис. 2. Известные и перспективные залежи (месторождения) гидрата метана
В последующем газогидраты были найдены в Атлантическом и Тихом океане, в Охотском и Каспийском морях, на Байкале и т. д.
Эти, хотя зачастую разрозненные и не всегда планомерные, исследования ученых различных стран в прилегающих акваториях (Атлантический и Тихий океан, Черное, Каспийское, Охотское, Баренцовое и Северное море, Мексиканский залив и т. д.), проведенные в последние два дес
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.