Одна из главных проблем мировой энергетики – истощение «традиционных» нефтегазовых месторождений. В США этот фактор в 2000-х годах породил «сланцевую революцию». На очереди следующий нетрадиционный источник углеводородов – газовые гидраты. В России сосредоточены огромные запасы этого топлива, в т.ч. на дне озера Байкал.
Что такое газогидраты?
Метан и некоторые другие виды природного газа, выделяясь на дне водоёмов при низкой температуре, вступают в реакцию с водой. При этом образуются твёрдые кристаллические растворы – газовые гидраты. Внешне они похожи на глыбы каменной соли, однако стабильно существовать могут лишь под давлением на большой глубине. При подъеме на поверхность газогидраты быстро распадаются на воду и газ. Примечательно, что если кусочек этого кристалла положить на ладонь и поджечь, огонь не обожжёт кожу.
Количество газогидратных углеводородов в мире, по оценкам учёных, превышает запасы нефти и газа. Немаловажно, что значительная доля месторождений находится в России, которая, как известно, претендует в XXI веке на звание «энергетической сверхдержавы».
Открытие газогидратов в нашей стране относится к 1970-м годам. Тогда советские геологи нашли около 30 месторождений «твёрдого газа» в Западной Сибири. На сегодняшний день разведаны крупные месторождения вблизи российского побережья Чёрного моря, в Иркутской области, в районе Сахалина и Камчатки. Предполагается, что газогидраты есть на Ямале, Таймыре, Чукотке и в других местах. Общее количество этого топлива в нашей стране может достигать 1000 трлн кубометров.
Крупные залежи –1 трлн кубометров метана – обнаружены на Байкале. «Пузыри» газа, способного гореть, издавна находили подо льдом Байкала. В XIX веке этим явлением заинтересовалось Императорское географическое общество. Но о том, что на дне озера есть крупное скопление газогидратов, стало известно лишь в 1990-х годах. В 2000 году кусочки кристаллического топлива впервые подняли наверх. В 2010 году проводилось исследование дна Байкала с помощью глубоководных аппаратов «Мир». Данные эколокации показали, что наиболее крупные залежи находятся в районе устья реки Голоустной. Частично они просто лежат на дне под слоем осадков, частично вкраплены в глиняные отложения и в склоны грязевых вулканов.
Перспективы добычи
Один кубометр газогидрата при распаде даёт 160-180 кубометров природного газа. Значение «горящего льда» для энергетики будущего колоссально. К примеру, только в Соединённых Штатах, по оценке Газового исследовательского института, количество этого топлива может достигать 9000 трлн тонн. Если удастся извлечь хотя бы 1% от общей массы, это на 100 лет закроет потребности американцев в газе.
Разрабатываемые на сегодняшний день технологии добычи предполагают превращение газогидратов в газ в самих пластах, а затем откачку газа. Одним из способов является разгерметизация – понижение давления. Данный фактор проявился при разработке Мессояхского месторождения к западу от Норильска, где заметная доля газа выделилась именно из газогидратов. Другой метод предполагает подвод к месторождению ингибиторов – бромида кальция, раствора хлорида и т.п. Наконец, третий метод – нагрев. В этом случае слои газогидратов разрушаются горячей водой, электрическим разрядом или микроволнами. Предлагается и такой необычный способ добычи как захоронение в районе месторождений саморазогревающихся ядерных отходов.
Все эти технологии могут нанести ущерб экологии, кроме того, они весьма дорогостоящие.
«В США для оценки рентабельности извлечения гидратного газа при использовании горячей воды и пара были разработаны компьютерные модели термального стимулирования добычи газа. Они показали, что газ из газогидратов может добываться в количествах, достаточных для того, чтобы рассматривать газогидраты как источник технически извлекаемых ресурсов газа. Однако издержки могут быть очень высокими », – отмечает Людмила Анфилатова из Всероссийского нефтяного научно-исследовательского геологоразведочного института.
Начало «газогидратного бума» в мире прогнозируется на 2030-2040 годы. Сейчас идёт поиск наиболее экономичных способов добычи. Особенно заинтересована в этом Япония, которая в 2013 году впервые провела эксперименты по добыче метана из газогидратов на море. В 2020 году Китай сообщил, о том, что добыл в Южно-Китайском море 861 400 кубометров газогидратного газа. Так Поднебесная планирует достичь независимости от поставщиков «голубого топлива».
Россия пока отстаёт по технологиям, несмотря на то, что их разработкой заняты, к примеру, специалисты из Сколтеха. К слову, байкальские залежи, скорее всего, всё-таки добываться не будут – это может разрушить экосистему уникального озера. Однако Байкал весьма важен как исследовательский полигон. Вода здесь очень холодная, и газогидраты при подъеме на поверхность разрушаются медленно.