Новая эра для энергетики. «Горючий лед». Новая эра для энергетики Что такое газогидрат

Газовые гидраты, “горючий лед” – кристаллические соединения углеводородных газов, чаще всего – метана, и воды переменного состава. Выглядят как снег или лед и имеют сходные с ними физические свойства. Один кубический метр гидрата природного газа эквивалентен 160 кубическим метрам природного газа в газообразном состоянии.

Гидрат природного газа. Газовый гидрат. Образование:

Гидрат природного газа, “горючий лед” – довольно новый, однако потенциально обширный источник природного газа, способный обеспечить потребности растущих мировых экономик.

Газовые гидраты, “горючий лед” – кристаллические соединения углеводородных газов, чаще всего – метана , и воды переменного состава. Выглядят как снег или лед и имеют сходные с ними физические свойства. Образуются они при контакте газа и воды в определённых термобарических условиях, причём чем холоднее климат, тем чаще встречаются такие условия. Гидрат природного газа, например, образуется при 0 по Цельсию и при давлении 25 атмосфер. Если температура выше, то для образования газогидрата необходимо увеличение давления воды .

Основным элементом газогидрата является кристаллическая ячейка из молекул воды, внутри которой размещена молекула горючего газа. При этом кристаллическая решетка воды, характерная для льда, расширена и содержит полости, заполненные молекулами природного газа. Ячейки образуют плотную кристаллическую решетку, похожую на лед.

Гидрат природного газа – одна из форм существования природного газа в недрах .

В наиболее распространённом в земной коре гидрате метана соотношение между газом и водой примерно 1 к 6. При этом удельное газосодержание гидрата метана достигает 164 куб. метров газа на 1 куб. метр гидрата.

По общему мнению нефтегазовых геологов, природные газовые гидраты содержат основной объём природного газа в литосфере. По разным оценкам, в природных гидратах содержится от 2000 до 5000 трлн куб. метров газа . Значительная часть этих газовых ресурсов расположена в арктических широтах, так как именно наличие мощного (более 300 м) слоя вечной мерзлоты создаёт необходимые условия для гидратообразования, а в океане холодная вода позволяет образовываться газогидратам уже с глубины 250-300 м.

По ранее сделанным российским оценкам, в недрах арктических широт России может содержаться до 1000 трлн куб. м газа в гидратном состоянии. Однако далеко не весь этот объём можно добыть на современном уровне развития технологий . Но если хотя бы 10% этого объёма можно будет добыть, то это в значительной степени обеспечит энергоснабжение страны на многие десятилетия.

Впервые газогидраты были обнаружены в середине 70-х годов двадцатого века канадскими рыбаками. Нередко при поднятии с глубин тралов с рыбой в них оказывались крупные куски похожего на снег испачканного донным илом вещества. Кому-то пришло в голову поджечь этот глубоководный «снег». И он загорелся!

Преимущества использования гидрата природного газа:

Один кубический метр гидрата природного газа эквивалентен 160 кубическим метрам природного газа в газообразном состоянии. На 100 литрах газа

Газовые гидраты могут изменить весь глобальный энергетический сектор и стать основным источником энергии в грядущие годы.

Китай впервые извлек газ из отложений гидратов метана на дне Южно-Китайского моря - это событие может стать поворотным для будущего энергетики во всем мире.

Китайские власти сразу же провозгласили, что это серьезное достижение.

Гидраты метана, известные так же под названием "горючий лед", содержат огромные запасы природного газа.

Многие страны, в том числе США и Япония, работают над решением проблемы эксплуатации отложений газовых гидратов, но их добыча и извлечение из них газа - сложная задача.

Что такое "горючий лед"?

Броское словосочетание описывает то, что является в реальности кристаллическим соединением воды и газа.

"Он напоминает кристаллы льда, но если рассматривать его на молекулярном уровне, то оказывается, что молекулы метана включены в решетку их молекул воды", - говорит профессор Правин Линга с кафедры химической и биомолекулярной технологии Национального университета Сингапура.

Официальное название субстанции - клатраты метана или гидраты метана, они формируются под высоким давлением и при низких температурах в слоях вечной мерзлоты или на дне морей.

Несмотря на свою низкую температуру, эти гидраты легко воспламеняются. Если поднести зажигалку, то газ, заключенный в замерзшей воде, начинает гореть. Вследствие этого гидраты и получили название "горючий лед".

При уменьшении давления и повышении температуры гидраты распадаются на воду и метан - очень большое количество метана. Один кубометр соединения выделяет до 160 кубометров метана, что делает его высококонцентрированным топливным ресурсом.

Image captionКристаллы гидрата метана, извлеченные американскими геологами в Мексиканском заливе

Однако загвоздка в том, что процесс извлечения из газовых гидратов горючего газа чрезвычайно сложен и дорогостоящ.

Газовые гидраты были впервые обнаружены на севере России в 60-х годах прошлого столетия. Однако исследования в области добычи гидратов из донных отложений начались всего 10-15 лет назад.

Ведущие позиции в этих исследованиях занимает Япония как страна, которая не имеет запасов ископаемых источников энергии. Подобные исследования активно ведутся в Индии и Южной Корее, у которых тоже нет запасов нефти.

Исследования в США и Канаде имеют свою специфику: они в основном изучают возможность добычи гидратов в районах вечной мерзлоты - на севере Канады и на Аляске.

В России ведутся исследования возможности добычи газа из огромных залежей метангидратов в зонах вечной мерзлоты в Западной Сибири. Они финансируются государственной корпорацией "Газпром".

Почему китайское достижение так важно?

Газовые гидраты могут изменить весь глобальный энергетический сектор и стать основным источником энергии в грядущие годы.

Огромные отложения гидратов существуют на дне всех океанов, особенно на краях континентальных плит. Разные страны ищут способы сделать добычу "горючего газа" безопасной и прибыльной.

Китай утверждает, что совершил прорыв в этой области и профессор Линга согласен с ним.

"По сравнению с результатами японских исследований китайские ученые добились впечатляющего успеха, сумев получить гораздо больше метана при экстракции, - объясняет он. - Это действительно значительное достижение".

Считается, что отложения газовых гидратов содержат в 10 раз больше газа, чем сланцевые месторождения. "И это только по самым осторожным оценкам", - говорит ученый.

Китай обнаружил "горючий лед" на дне Южно-Китайского моря в 2007 году. На многие районы в акватории этого моря одновременно претендуют КНР, Вьетнам и Филиппины, и территориальные споры обостряются наличием там огромных энергоресурсов.

Что будет теперь?

Как считает профессор Линга, успех Китая является только первым шагом на долгом пути к освоению нового ресурса.

"Впервые перспективы добычи гидратов выглядят обещающими, - говорит он. - Но полагаю, что только к 2025 году (самое раннее) мы сможем увидеть реальное коммерческое использование гидратов".

Как сообщают китайские СМИ, в районе Шенху в Южно-Китайском море удалось достичь уровня добычи в 16 тысяч кубометров в сутки газа высокой чистоты.

Однако профессор Линга предупреждает, что эксплуатация запасов газовых гидратов должна сопровождаться строжайшими мерами экологической безопасности.

Самым крупным риском в этой области является неуправляемый выброс в атмосферу огромных количеств метана, что может резко ускорить глобальное потепление. Метан является гораздо более эффективным парниковым газом, чем углекислый газ.

Поэтому задача состоит в том, чтобы добыть газ и не дать ему при этом вырваться на свободу.

Власти КНР объявили об «историческом прорыве» в добыче углеводородов

Китайские специалисты наладили полноценную добычу газогидратов с подводного морского месторождения. В официальном сообщении случившееся названо «историческим прорывом», который повлияет на развитие всей энергетики. Аналитики отмечают, что подобные эксперименты уже проводились другими странами и пока никто из них не начал промышленную добычу

Эксперимент по добыче газовых гидратов с месторождения на дне Южно-Китайского моря закончился «полным успехом», сообщает Геологическая служба Министерства земельных и природных ресурсов Китая.

Разработка месторождения так называемого горючего льда (внешне газовые гидраты напоминают снег или рыхлый лед) началась 10 мая и к настоящему моменту успешно продолжается восемь дней подряд. За это время с месторождения, расположенного на глубине свыше 1200 м от поверхности моря и еще около 200 м от поверхности дна, было получено более 120 тыс. куб. м газа с содержанием метана до 99,5%.

В сообщении Геологической службы успех эксперимента назван историческим прорывом, достигнутым «под твердым руководством ЦК Коммунистической партии Китая». Особо подчеркивается, что эксперимент, ставший первым успешным примером промышленной морской добычи газогидратов, был достигнут с опорой исключительно на собственные силы и будет иметь «далеко идущие последствия».

В сообщении Центрального телевидения Китая (ЦТК) отмечается, что в других странах попытки наладить бесперебойную добычу газогидратов со дна моря по разным причинам не привели к успеху, что доказывает достижение китайскими специалистами «высшего мирового уровня».

«Первая успешная демонстрация означает, что освоение месторождений «горючего льда» вступило в новую фазу развития и может изменить ситуацию в глобальной отрасли добычи энергоресурсов», — подчеркивается в сообщении ЦТК.

«Газпром» не смог оценить риски от освоения Китаем технологии добычи газовых гидратов. «Никаких данных, по которым можно было бы сделать хоть какие-то выводы о перспективах этой технологии не опубликовано и нам неизвестно», — сообщил РБК пресс-секретарь председателя правления газовой монополии Алексея Миллера Сергей Куприянов.

Китай присоединился к экспериментам в газогидратной добыче, которые ранее осуществляли некоторые страны, отмечает аналитик Vygon Consulting Мария Белова. Так, в 2008 году тестовая добыча газогидратов проводилась на канадском месторождении Маллик (в течение шести дней было добыто 13 тыс. куб. м газа), а в 2013 году в течение шести дней тест делала Япония, которая продолжает дорабатывать технологию, перечисляет Белова.

«О прорыве можно будет заявить тогда, когда мы увидим, что какая-то из стран начала промышленную добычу газогидратов. У той же Японии, которая планирует начать промдобычу в 2018-2019 годах, с момента первого теста уйдет порядка семи лет, так что это небыстрый процесс», — полагает аналитик Vygon Consulting. К тому же Китай ничего не сообщил об экономике добычи. У Японии себестоимость добычи газогидратов варьируется в интервале $8-30 за МБТЕ, в то время как текущая и среднесрочная прогнозная цена газа в Азиатско-Тихоокеанском регионе находится ниже этого уровня ($5-7 МБТЕ), добавила она.

Это перспективная разработка, отдачу от которой можно ожидать через десятки лет, считает замдиректора Фонда национальной энергетической безопасности Алексей Гривач. «Сегодня технологии не позволяют эффективно извлекать газовые гидраты. Мало того что дорогая добыча, но еще же нужно доставить такое топливо до потребителя, а все это стоит баснословных денег. В свете этих заявлений от Китая я бы сделал вывод, что сланцевая добыча у них не прижилась», — сказал он.

Акватория Южно-Китайского моря, в которой начата добыча гидратов, является предметом территориальных споров между целым рядом стран. Настаивая на своих претензиях, китайцы укрепляют спорные архипелаги Спратли и Парасельские острова, на шельфе которых, по данным исследований, сосредоточены большие запасы нефти, газа и тех же гидратов.

Из 1 куб. м «горючего льда» можно получить более 160 куб. м метана. По некоторым оценкам, мировые запасы газогидратов на порядок превышают запасы «обычного» природного газа, однако точный объем этих запасов ученые оценивают по-разному, оценки колеблются от 2,5 тыс. до 20 тыс. трлн куб. ​м. К настоящему времени месторождения газогидратов обнаружены вблизи берегов США, Канады, Коста-Рики, Гватемалы, Мексики, Японии, Южной Кореи, Индии и Китая, а также в Средиземном, Черном, Каспийском и Южно-Китайском морях. Однако освоение газогидратных месторождений осложняется высокой стоимостью добычи.

В начале 2000-х годов реализацию государственной программы по освоению газогидратных месторождений начала Япония, где был создан исследовательский консорциум MH21 . В феврале 2012 года Японская национальная корпорация по нефти, газу и металлам (JOGMEC) провела пробное бурение скважин в Тихом океане, а в марте 2013-го первой в мире приступила к тестовому извлечению метана из газогидратов в открытом море. В течение шести дней было получено порядка 120 тыс. куб. м метана. Следующий тест запланирован на ближайшее время, сообщало в апреле агентство Reuters . Полномасштабное освоение месторождения страна планирует начать в 2018 году после разработки пригодной для промышленного использования технологии добычи.

По оценке JOGMEC, с имеющимися запасами метангидратов на шельфе страны Япония может покрыть свои потребности в природном газе на 100 лет вперед.

На территории России наличие месторождений газогидратов подтверждено на дне озера Байкал, Черного, Каспийского и Охотского морей, однако разработка газогидратов на этих месторождениях пока не велась. Предварительные оценки компании «Газпром ВНИИГАЗ» указывают на наличие в стране ресурсов газогидратов в 1100 трлн куб. м. В середине 2013 года сообщалось, что Дальневосточный геологический институт РАН предложил «Роснефти» изучить возможность добычи газовых гидратов на шельфе Курил, оценивая их потенциал в 87 трлн​ куб. м.

Японские ученые совместно с американскими геологами и энергетиками запускают проект по разработке запасов гидрата метана под вечной мерзлотой. Место его проведения – Аляска, регион Норт-Слоуп. Это самая северная, негостеприимная и далекая часть данного штата, но тем лучше. Здесь можно проводить амбициозные эксперименты без риска для экологии и населения, чего лишены японцы у себя дома — поэтому они готовы щедро инвестировать в проект.

Япония – страна без энергетического природного сырья, крупнейший мировой импортер углеводородов. В то же время японские острова буквально окружены залежами гидрата метана, известного как «горючий лед». Это комбинация из воды и газа, которая образовалась под давлением огромной массы воды и температуре около 0 градусов. Стоит поднести к горсти горючего льда спичку, как он начнет спокойно гореть, как обычный метан. А черпать вещество можно прямо с морского дна, где его чрезвычайно много.

Проблемы начинаются, когда встает вопрос о промышленной добыче гидрата. Он крайне нестабилен, и если вытаскивать сырье на поверхность сразу кубометрами, наверняка случится утечка газа. Невозможно извлечь из грунта тонны гидрата, не растеряв сам газ и не разрушив структуру подводной гряды. Но речь идет о сейсмоактивном регионе, и рукотворные цунами вдобавок к ежегодным природным катаклизмам никому не нужны. У японских ученых есть наработки по извлечению метана, но у них нет подходящей площадки для экспериментов.

Аляска с ее вечной мерзлотой может стать отличным полигоном. Уже доказано, что удобнее всего подавать тепло внутрь скважин, растапливать там гидрат и откачивать на поверхность только сам метан. Технологии не очень сложные, задачи доставки оборудования в ледяную пустыню и поиска подходящих источников энергии тоже решаемы. Вопрос в другом – что делать, если затея увенчается успехом?

Перенести наземную буровую станцию на морское дно без новых масштабных исследований и доработок все равно нельзя — а это вопрос политики и общественного доверия. Свободно добывать на Аляске газ США японцам точно не позволят. Конечно, американцы и сами могут перейти от разработки сланцев к освоению гидрата метана, используя японские технологии. Особенно, если учесть, что именно в горючем льде содержится почти треть всего углерода в полезных ископаемых на Земле, остальное – это нефть, уголь и газ. Но, опять же, пока нет методов промышленной добычи гидрата метана, совершенно непонятно, выгодно ли это будет с экономической точки зрения в сравнении с традиционной газодобычей.

Удалось добыть со дна моря «горючий лед» - соединение воды и газа, ставшее кристаллическим веществом под действием высокого давления и низких температур

Китай впервые добыл со дна моря «горючий лед». Как сообщило Центральное телевидение КНР, образцы были подняты с глубины более 1200 метров с подводной скважины примерно в 300 километрах к юго-востоку от Гонконга .

«Горючий лед» - это соединение воды и природного газа, превратившееся в кристаллическое вещество под действием высокого давления и низких температур. В одном кубометре этого энергоносителя содержится эквивалент 160 кубометров природного газа. «Наша страна заняла передовые позиции по добыче „горючего льда“. Это будет таким же крупным событием, как произошедшая ранее в США сланцевая революция», - заявили в китайском министерстве земельных и природных ресурсов. Что представляет собой «горючий лед»? Почему он пока не смог заменить природный газ?

«Возможно, это метановое топливо будущего. Но в настоящее время это, скорее, из области научных разработок перспективных. Конечно, прогресс идет довольно быстрыми темпами, но на земле еще достаточно много ресурсов газа, которые извлекаются гораздо с меньшими затратами и с меньшими технологическими проблемами. Есть просто запасы традиционного газа, для которых нужно пробурить скважину глубиной всего тысячу метров и без специальных технологических примочек транспортировать его чуть ли не под изначальным давлением. Поэтому китайцы ищут тут возможности, как и другие. Япония предпринимала шаги, даже запускала некую опытно-промышленную добычу с одного из специальных научно-исследовательских кораблей. Но такие пиар-запуски о том, что это было сделано, возникают регулярно. Однако отчет о реальных успехах, пока мы не слышали».

Когда может начаться промышленная добыча «горючего льда»?

«Вопрос на миллиард долларов, потому что это действительно, была бы следующая революция. Сланцевая революция. Но сланцами тоже занимались десятилетия прежде, чем удалось подобрать такие технологии, которые оказались экономически эффективными. Газогидратами тоже занимаются уже десятилетия. Пока не удалось сделать это экономически эффективным. Если удастся сделать в больших масштабах, это может быть очень большим сдвигом, потому что ресурсы газогидратов очень велики, гораздо больше, чем ресурсы традиционного газа и нетрадиционного газа. Но давать какие-то оценки просто не время, потому что, еще раз, этим многие занимаются, на это брошено довольно большие силы. Государственные гранты есть, исследовательские коллективы работают. Пока сделать это масштабным экономически эффективным не удавалось».

Китай обнаружил залежи «горючего льда» в Южно-Китайском море в 2007 году, напоминает Shanghai Daily. По информации издания, первые в мире попытки извлечения этого энергоносителя были предприняты в 60-х годах XX века. Китай приступил к соответствующим исследованиям только в 1998 году.

Согласно публикациям западных ученых, признаки наличия крупных залежей горючего льда обнаружены в Сибири. Информации о том, чтобы Россия пыталась его извлечь, в открытых источниках нет.