RT - 
SR - Electronic
T1 - Перспективы освоения месторождений газовых гидратов на территории Российской Федерации
SP - 2023-04-11
A1 - Воробьев, К. А.
A1 - Пяткова, М. Е.
A1 - Щерба, В. А.
A1 - Воробьев, А. Е.
A1 - Чекушина, Т. В.
YR - 2023
UL - https://rep.herzen.spb.ru/publication/829
AB - Введение Газовые гидраты являются потенциальным и стратегически важным сырьем. Постоянный интерес российских и зарубежных ученых к изучению газогидратов связан с необходимостью решения таких проблем, как поиск природных газогидратных залежей, их всестороннее исследование и уточнение уровня запасов, создание новых экономически выгодных методов добычи газогидратного метана, разработка эффективных ингибиторов и промоторов гидратообразования. Кроме того, пристальное внимание к данным исследованиям обусловлено возможностью расширения сферы практического применения свойств газогидратов. Исследования по газовым гидратам в России проводятся в существенно меньших масштабах по сравнению с США, Японией, Китаем, Канадой и странами ЕС. Тем не менее, их изучение в нашей стране не потеряло своей актуальности. Среди центров изучения газогидратов в России можно отметить МГУ, Сибирское отделение РАН, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Университет нефти и газа им. Губкина, Инновационный центр «Сколково» [8]. Геологические исследования газогидратов начались в СССР еще в 1970-е годы. В настоящие дни их наличие подтверждено на дне озера Байкал, Черного, Каспийского и Охотского морей, а также на Ямбургском, Бованенковском, Уренгойском, Мессояхском месторождениях. Разработка газогидратов на этих месторождениях не велась, а их наличие рассматривалось как фактор, усложняющий разработку конвенционного газа (в случае его наличия) [6]. Регион исследования, объекты и методы Самыми крупными из (залежей) месторождениями газогидратов России являются: Глубоководные залежи: 1. Шельф Сахалина, Охотское море. В районе восточного побережья острова (в глубинных разломах) сосредоточены самые большие разведанные запасы газогидратов - более 50 месторождений. 2. Курильская гряда, Охотское море. Здесь были проведены первые в СССР поиски гидратосодержащих отложений. К настоящему времени ресурсы газогидратов в этом районе Охотского моря оцениваются в 87 трлн. м3. Глубина залегания - 3500 м. Шельфовые залежи: 1. На дне Черного моря найдено около 15 месторождений газогидратов. Прогнозируемый объем - 20-25 трлн м3. Более точный расчет выполнен для двух наиболее перспективных участков - Центрального и Восточного, площадь которых составляет, соответственно, 60,6 и 48,5 тыс. км2. 2. Озеро Байкал. О существовании газовых гидратов на дне Байкала на основе косвенных данных было известно еще с 1990-х годов. В 2001 г. во время реализации международного проекта «Байкал-бурение» газовые гидраты были впервые обнаружены в поверхностном слое донных отложений, а в прошлом году были найдены крупнейшие газогидратные поля в районе подводного грязевого вулкана Санкт-Петербург. Арктические залежи: Газогидратные месторождения в России распространены на северо-западе ее европейской части, а также в Сибири и на Дальнем Востоке - на площади 2,4 млн км2. Зоны гидратообразования в морях, омывающих территорию Россию, распространены на площади 3-3,5 млн км2. При оценке ресурсов метана в гидратсодержащих осадках Охотского моря площадь протяженности гидратосодержащей зоны оценивается в 100 тыс. км2, а ее мощность - в среднем в 200 м. Согласно формуле Д. Лаберга, запасы метана (при коэффициенте содержания 0,1) составляют более 〖2*10〗^12 м3 [2]. Проведенные геологоразведочные работы показали, что нефтегазовые перспективы России в XXI веке связаны с освоением шельфа ее арктических морей, где (по оценкам различных специалистов) находится свыше 100 млрд. т углеводородов в нефтяном эквиваленте. В частности, по мнению С. Богданчиков (ОАО «НК «Роснефть») на Арктическом шельфе России сосредоточено до 80% ее всех потенциальных углеводородных ресурсов. При этом наиболее изученной является территория Западной Арктики - шельфы Баренцева, Печорского и Карского морей [4]. Так, по данным МПР, начальные извлекаемые ресурсы углеводородов в этом регионе составляют величину 62 млрд. т.у.т. К этому необходимо отметить, что большинство из 13 открытых в западной части Арктики углеводородных месторождений относятся к крупным, а несколько - даже к уникальным объектам. Остальной российский Север в геологическом отношении еще практически мало изучен. Тем не менее было установлено, что начальные извлекаемые углеводородные ресурсы моря Лаптевых составляют 3,7 млрд. т.у.т., Восточно-Сибирского моря - 5,6 млрд. т.у.т. и Чукотского моря - 3,3 млрд. т.у.т. Но есть и не традиционные (к тому же - не конвенционнные, т.е. не подлежащие обязательному согласованию с другими странами при их разработке) углеводороды - газовые гидраты. По различным экспертным оценкам в газогидратных залежах содержится примерно 20000-21000 трлн. м3 метана, т.е. потенциальные запасы метана в газогидратах оцениваются величиной 2×1016 м3. Газовые гидраты являются единственным пока все еще не разрабатываемым, но весьма перспективным 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 метаногидрата содержит около 164 м3 метана в газовой фазе и 0,87 м3 воды). Однако, для эффективного их освоения необходимо обоснование и разработка принципиально новых технологий, обеспечивающих контролируемое разрушение газогидратных клатратов (ячеек). Проблема коммерчески рентабельной добычи газа из скоплений природных гидратов сейчас тщательно изучается всеми ведущими индустриально развитыми странами. В целом критерии определения перспективности освоения газогидратных ресурсов можно разделить на общие и региональные. Так, гидрат H2S имеет плотность 1 046 кг/м³, а гидрат СО2 - 1107 кг/м³. За счет конвективного теплообмена с породами земли температура воды в непосредственно придонной зоне может быть повышенная, и вблизи дна возможно вода будет без плавающих слоев ГГ. Результаты Результаты экспериментальных исследований равновесных условий образования ГГ в зависимости от минерализации воды в ИГДС СО РАН показали, что давление образования ГГ в соленых водах на 2,5 МПа выше. Следовательно, в морских водах можно ожидать наличие плавающих слоев (скоплений) ГГ только на глубинах более 500 м [1]. Общие критерии обусловлены объективными характеристиками газогидратных ресурсов в их связи с технологиями добычи гидратного газа. К таким критериям относятся: геологические, связанные с геолого-геохимическими и термобарическими характеристиками; технологические, определяемые уровнем развития технологии извлечения газа из гидратов; экономические, зависящие от текущей ценовой ситуации на рынке. Региональные критерии характеризуют локальные параметры газогидратных залежей и существенным образом могут варьироваться от региона к региону. К региональным критериям оценки перспективности освоения гидратных ресурсов определенной территории можно отнести: уровень изученности региональных гидратных ресурсов как объектов промышленной разработки; суммарное региональное количество газогидратного газа региона; региональный уровень развития и доступности инфраструктуры; дальность транспортировки гидратного газа до конечного потребителя; степень влияния проектов добычи гидратного газа на социально-экономическую ситуацию региона; степень экологичности проектов разработки газовых гидратов. В ходе исследований специалистами ООО «Газпром ВНИИГАЗ» был выполнен анализ геологических критериев: зоны стабильности гидратов (ЗСГ) по мощности и положению кровли и подошвы ЗСГ относительно продуктивных горизонтов; доли потенциально гидратосодержащих коллекторов в регионах. Была выполнена оценка геологических ресурсов гидратного газа для территорий наиболее крупных открытых месторождений традиционных УВ в пределах ЗСГ. В региональных критериях обобщены данные о климатических условиях, типе распространения многолетнемерзлых пород, наличии осложняющих факторов, степени освоения месторождения, близости к городам и населенным пунктам, транспортной инфраструктуре, развитии газодобывающей инфраструктуры в пределах месторождений и пр. На основе разработанных критериев для Тимано-Печорской, Западно-Сибирской, Восточно-Сибирской нефтегазоносных провинций и морского шельфа выполнен анализ технологической готовности к освоению газовых гидратов. Рассмотрены геологические, природно-климатические, социальные, технологические и другие факторы. Технологическая готовность к освоению ресурсов газовых гидратов складывается из изученности геологических условий территории: полноты общей геологической информации по региону, специальных исследований природных газогидратных скоплений; уровня развития инфраструктуры региона; степени подготовки региона к применению технологий освоения газа гидратных скоплений; оценки возможности применения данных технологий в различных регионах и пр. Анализ готовности к технологическому освоению ресурсов газовых гидратов нефтегазоносных провинций, на территориях которых распространена ЗСГ (Тимано-Печорской, Западно-Сибирской, Восточно-Сибирской), и шельфов морей стал основой геолого-экономической оценки перспективности освоения ресурсов газовых гидратов России. Укрупненная геолого-экономическая оценка перспективности освоения ресурсов гидратного газа выполнена для месторождений Тимано-Печорской, Западно-Сибирской, Восточно-Сибирской нефтегазоносных провинций и морского шельфа по балльной системе. Основные значимые критерии балльной геолого-экономической оценки выявлены по результатам анализа технологической готовности. По результатам оценки определены наименее перспективные, перспективные и наиболее перспективные для освоения ресурсов газовых гидратов месторождения России (рис. 1). Так, для континентальных условий наиболее перспективные месторождения расположены в пределах ЗападноСибирской нефтегазоносной провинции на территориях с падающей добычей и развитой инфраструктурой. Применительно к поискам и разведке субаквальных гидратов наиболее перспективными определены шельф Черного моря (в частности, глубоководный прогиб Сорокина) и континентальная окраина северного Сахалина (глубоководная впадина Дерюгина). Исходя из геолого-экономической оценки с учетом всех перечисленных критериев специалистами ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в качестве первоочередного объекта (опытного полигона) для реализации опытной добычи гидратного газа предлагается Крымский федеральный округ, обладающий достаточно высокой ресурсной базой субаквальных газовых гидратов и испытывающий потребность в энергообеспечении в том числе с помощью нетрадиционных ресурсов газа. Признаки гидратоносности Черного моря, как прямые (находки гидратов метана в колонках осадков), так и косвенные (по геофизическим данным), выявлены по всей периферии Черного моря, в том числе на Керченско-Таманском шельфе и вдоль берегов Кавказа. По экспертным оценкам ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ресурсы гидратного газа в глубоководной впадине Сорокина могут достигать 1,3 трлн м3, а с учетом перспективных областей Черного моря на юг от Крымского полуострова общий ресурсный потенциал гидратного газа в регионе может составлять 7-10 трлн м3. Таким образом, Республика Крым в пределах прилегающего шельфа Черного моря обладает существенным ресурсным потенциалом гидратного газа, который в будущем (после 2035 г.) может послужить надежным источником газоснабжения. В отличие от континентальных условий севера Надым-Пур-Тазовского региона, где накоплен значительный фактический материал о гидратоносности надсеноманской части разреза, субаквальные газогидраты Черного моря существенно хуже изучены; субаквальные условия добычи газа также вносят определенную сложность и дополнительные проблемы при разработке и реализации эффективных методов поисков, разведки и добычи. Тем не менее, в Крымском ФО возможно применение мирового опыта субаквальных газогидратных исследований, в том числе полученного ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в ходе экспедиционных исследований глубоководных гидратонасыщенных осадков озера Байкал [3,7], что позволяет разработать эффективные программы поисковооценочных и геологоразведочных работ для будущего газоснабжения Крымского ФО гидратным газом. Выводы В отличие от континентальных условий севера Надым-Пур-Тазовского региона, где накоплен значительный фактический материал о гидратоносности надсеноманской части разреза, субаквальные газогидраты Черного моря существенно хуже изучены; субаквальные условия добычи газа также вносят определенную сложность и дополнительные проблемы при разработке и реализации эффективных методов поисков, разведки и добычи. Тем не менее, в Крымском ФО возможно применение мирового опыта субаквальных газогидратных исследований, в том числе полученного ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в ходе экспедиционных исследований глубоководных гидратонасыщенных осадков озера Байкал [3,7], что позволяет разработать эффективные программы поисковооценочных и геологоразведочных работ для будущего газоснабжения Крымского ФО гидратным газом. Для наиболее перспективных объектов освоения, в том числе для опытного полигона, в настоящее время разработан комплекс мероприятий, состоящий из двух блоков работ. 1. Работы по поискам, разведке и освоению ресурсов гидратного газа в России, включающие разработку проектной документации; проведение поисково-оценочных и поисково-разведочных работ с отработкой технологии добычи газа; реализацию мероприятий экологической и промышленной безопасности; реализацию проекта по добыче газа. 2. Научно-исследовательские работы, в том числе мониторинг освоения ресурсов гидратного газа за рубежом, включающие мониторинг сырьевой базы и перспектив добычи газа в России и регионах мира; разработку предложений по государственному участию и поддержке освоения ресурсов гидратного газа; разработку технологий поиска, разведки и разработки природных газогидратов; нормативно-методическое сопровождение освоения; разработку мероприятий экологической и промышленной безопасности; научное сопровождение реализации проекта опытно-промышленной добычи [5]. Опытно-промышленный полигон на шельфе полуострова Крым планируется организовать по результатам поисково-оценочных и разведочных работ. На полигоне определен комплекс работ по поиску, разведке и освоению ресурсов гидратного газа. Реализация всего комплекса мероприятий, рассчитанных до 2041 г., приведет к созданию научно-технических (в том числе методологических) и технологических основ освоения ресурсов гидратного газа. Создание инновационных технологий в рамках запланированных исследований позволит значительно увеличить ресурсную базу УВ, а также приобрести новые отечественные компетенции и увеличить инновационный потенциал.