«Горючий лед» тронулся. Китай начал добычу горючего льда со дна моря

Энергия – это «наше все» в масштабах человечества. Точнее, энергоресурсы. За них ведутся войны, их обвиняют в усугублении глобальных экологических проблем, без них не может существовать современное общество. Поэтому поиск альтернативных источников энергии находится на вершине повестки дня во многих странах. Так, Китай на этой неделе потряс мир официальным сообщением о том, что впервые удалось добыть с океанического дна гидрат природного газа, или «горючий лед».

Это достижение уже приравнивается по значению к открытию технологии добычи сланцевого газа некогда в США, а новому энергоресурсу приписывается роль катализатора мировой энергетической революции. По заверениям китайских исследователей, в мире этого уникального топлива в разы больше, чем нефти, газа и угля вместе взятых. А значит, с помощью «горючего льда» можно будет решить проблему невозобновляемости ресурсов. Более того, на сайте правительства Китая сказано, что именно «гидрат природного газа – это богатейший альтернативный источник энергии, который сыграет в будущем стратегическую роль».

За последнюю неделю из скважины, расположенной в Южно-Китайском море, на глубине 1200 м, уже было добыто более 120 куб. м «горючего льда» – соединения воды и газа, напоминающего рыхлый снежный ком. И пока одни рассуждают, заменит ли в будущем этот энергоресурс все традиционные топливные источники, другие не спешат призывать всех к энергетической революции.

Кстати, исследования этого ресурса уже давно известны науке. Свои предположения о существовании на дне Мирового океана «горючего льда» высказывали советские ученые, а в последние годы попытки организовать разведку газового гидрата были не только у Китая, но также у США и Японии. Но, как мы видим, преуспел именно первый.

Экспертное мнение

Дмитрий Николаевич Редька, кандидат технических наук, ассистент к афедры квантовой электроники и оптико-электронных приборов СПбГЭТУ ʺЛЭТИʺ

«По сути «горючий лед» представляет собой кристаллическое соединение, сформированное из воды и природного газа. То есть это все тот же привычный, знакомый нам газ, но в другой «упаковке». Поэтому надо понимать, что мы видим не принципиально новый энергоресурс, а нестандартную химическую форму. И прежде чем говорить о его революционности, необходимо ответить на ряд вопросов. Во-первых, неизвестно, в каких объемах можно в перспективе добывать этот «горючий лед». Далее, какие можно осуществлять модификации с ним? Каким способом можно оптимально его добывать и транспортировать? Насколько это все окажется экономически оправдано и рентабельно? Ответы тут могут быть неоднозначные. Тем не менее, попытка найти новый энергоресурс или более эффективный и безопасный способ получения природного газа может быть встречена только положительно».

Правообладатель иллюстрации Alamy Image caption Гидрат метана или "горючий газ": важный источник энергии в будущем

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.

• Сибирский метан влияет на потепление

"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.

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.

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.

Этого горючего льда и совершить революцию в энергетике.

Не знаю, что там японцы, а вот нефтяники из Китая стали первыми, кто смог добыть с океанического дна «горючий лед» — гидрат природного газа. Об этом сообщило Центральное телевидение Китая со ссылкой на министерство земельных и природных ресурсов КНР.

«Тот факт, что мы сумели успешно осуществить добычу этого полезного ископаемого, свидетельствует о том, что в плане теоретической базы и соответствующих технологий Китай в данном направлении достиг беспрецедентных успехов <…>. Это будет таким же крупным событием, как произошедшая ранее в США сланцевая революция»,— заявил заместитель Управления геологических исследований министерства Ли Цзиньфа.

Также в министерстве земельных и природных ресурсов Китая подчеркнули, что подобный прорыв способен привести к энергетической революции во всем мире.

Образцы были подняты с глубины более 1,2 км, сама 200-метровая подводная скважина находится в Южно-Китайском море в 285 км к юго-востоку от Гонконга.

Сообщается, что за 8 дней работы добыто 120 куб. м этого энергоносителя, содержание метана в котором составляет 99,5%.

При этом 1 кубический метр этого вещества эквивалентен 160 куб. м природного газа в газообразном состоянии (на 100 литрах газа автомобиль может проехать 300 км, тогда как на 100 л «горючего льда» — 50 тыс. км).

Аналогичными проектами по добыче природного ресурса занимаются и другие страны, в частности Канада и Япония, однако «горючий лед» удалось извлечь со дна моря только Китаю

ЧТО ТАКОЕ МЕТАНГИДРАТ?

Метангидрат сосредоточен на глубинах от 500 до 2000 метров у берегов некоторых континентов, как правило, на крутых подводных склонах. Есть он и в Арктике, что доказывают сейсмические измерения и бурение. Метангидрат, состоящий из воды и метана, выглядит как обычный серый хрупкий лед. На ощупь — гладкий и холодный. Запаха не имеет, сгорает желтовато-синим пламенем.

Метановый лед относится к так называемым «ящичным» соединениям. В них не возникает химических связей между молекулами метана и молекулами воды. Метан размещается в пустотах кристаллической решетки водяного льда. Единичный конгломерат из воды и газа составляют 32 молекулы воды и 8 молекул метана. В одном кубическом метре этого вещества содержится значительно больше энергии, чем в кубометре природного газа (при одинаковом давлении). В ледовых пустотах одного кубометра метангидрата «запрятано» 164 кубометра газа. Молекулы льда, а значит, и метана уложены здесь более плотно.

Метангидрат образуется под давлением на глубине в порах донных осадков, куда сверху постоянно поступает органический материал и где царят низкие температуры и достаточно высокое давление. Сырьем для него служат отмершие растения и останки живых существ, поставляемых реками и самой океанской водой. Ил, содержащий углерод, быстро покрывается другими осадками, и доступ к нему аэробных бактерий, которые бы превратили биологический осадок в двуокись углерода, прекращается. Однако защищенный от этих микроорга низмов ил становится пищей для гнилостных бактерий. Результат их деятельности — метан.

Скопления метангидрата образуются и там, где океаническая кора сталкивается с континентальной и уходит под нее в магму. Это обстоятельство легло в основу другой точки зрения на происхождение метангидрата. Из российских источников почерпнута гипотеза, которая рассматривает не только органическое, но и космическое происхождение метана.

Уже сказано, что месторождения метанового льда встречаются и в тех местах океана, где океанское дно ныряет под континент. Там между двумя гигантскими трущимися друг о друга плитами есть щели, через них метан может высвобождаться из магмы в глубины океана. Этот газ присутствовал в протопланетном облаке, из которого родилось семейство планет, вращающихся ныне вокруг нашего Солнца. В протопланетном облаке, когда зажглось центральное светило, происходила дифференциация вещества: легкие молекулы — газы — давлением солнечного света отгонялись на периферию облака (не случайно дальние планеты-гиганты — Юпитер и Сатурн — содержат в своих атмосферах огромные массы аммиака и метана). Земля, как близкая к Солнцу планета, сложилась из более тяжелых элементов, но изрядное количество метана ей все-таки перепало. Теперь он выделяется из магмы, когда давление в щели между материковыми и океанскими плитами падает.

Оба предположения о природе метана — органической, то есть вторичной, и космической — могут мирно сосуществовать.

Глубины океана — печальная картина: на дне — немногочисленные морские огурцы, пятилучевые звезды и сотни всевозможных червей. Все они ждут падающих сверху остатков пищи животных, занявших солнечные этажи океана. Редкие рыбы-хищники проплывают здесь в надежде приманить жертву своими светящимися глазами или пятнами. Вечная тьма не дает никаких шансов для жизни растений.

Но некоторые места океанских глубин подобны оазисам в пустыне — здесь на дне жизнь расцветает. Тут благоденствуют раковинные моллюски, по дну ползают щетинистые и трубчатые черви, а само дно сочится нефтью и метаном. Это признак того, что где-то неподалеку находятся залежи метангидрата. Совместно углеводы и сероводород заменяют для жителей глубин свет и кислород. Бактерии вполне удовлетворены условиями жизни, предоставляемыми океанским дном. Свою энергию они расходуют на то, чтобы производить углеводы, которые служат пищей многим обитателям этого оазиса.

В 1997 году в Мексиканском заливе был открыт экзотический обитатель — розоватый щетинистый червь. Сотни этих тварей кишмя кишели на глыбе осадочных пород. Они проделывали себе отверстия в тех местах, где открывался доступ к метангидрату. Очевидно, здесь встретился новый случай симбиоза — червей с метановыми бактериями, но детали их взаимодействия еще не изучены. Живой мир, обитающий в местах выделения этого газа, остается почти непознанным.

КРУПНЕЙШЕЕ ХРАНИЛИЩЕ УГЛЕРОДА

По приблизительным оценкам, на планете хранится от 10 000 до 15 000 гигатонн углерода в виде метангидрата (гига равна 1 миллиарду). Эти числа выведены на основе бурения и сейсмической разведки в ограниченном числе мест, но полученные данные распространены на те области океана, где есть сходные условия.

Огромная масса запрятанного на глубине метана перекрывает по запасам все известные на Земле природные источники энергии. Вопрос только в том, как воспользоваться этим богатством, не нарушив природного равновесия и не вызвав катастрофы, подобной той, что случилась в плеоцене. Но и природные катастрофы способны дестабилизировать подводные хранилища метангидрата. Правда, в настоящее время с потеплением климата уровень океана растет, способствуя тем самым росту давления в нижних слоях, а следовательно, стабильности метангидрата.

Но если океанские течения изменят свои маршруты и теплые воды проникнут в нижние слои океанов, особенно в Северной Атлантике, то метановый лед растает и освобожденный газ уйдет в атмосферу. Возможно, именно такое событие объясняет потепление, случившееся в плеоцене. В ту эпоху в сравнительно короткое время было выброшено в атмосферу, по расчетам ученых, примерно 1000 гигатонн углерода. Избыток углерода, попавший тогда в атмосферу, задержался в ней около 140 тысяч лет, пока не был поглощен океанской водой и не пошел на построение раковин многих морских животных, а затем стал частью донных известковых отложений.

За последние 1000 лет человечество с помощью своих печей и двигателей выбросило в газовую оболочку Земли значительно больше углерода — от 2000 до 4000 гигатонн. (Числа, относящиеся к плеоцену, получены Рихардом Норрисом из Океанографического института и Урсулой Роль из Бременского университета с помощью анализа кернов, добытых в Западной Атлантике около Флориды.)

Но спусковым курком для развязывания катастрофы в наше время могут стать, по мнению одного из сотрудников Оксфордского университета, и природные катаклизмы: обширное землетрясение или вулканические взрывы, в результате которых понизится давление (оно станет меньше 50 атмосфер) и поднимется температура в зоне океана, содержащего метангидрат. Исследователи предполагают, что под слоем метанового льда — его толщина достигает порой нескольких сотен метров — находится чистый метан. Сотрясение земных недр может выпустить этот запечатанный газ наверх через трещины в ледяном слое.

БЕРМУДСКИЙ ТРЕУГОЛЬНИК — МЕТАНГИДРАТОВАЯ ЛОВУШКА?

По мнению некоторых исследователей, в Мировом океане существуют места, где время от времени происходит выход метана. Не с этим ли связаны те или иные катастрофы в тех местах?

5 декабря 1945 года пять американских самолетов-торпедоносцев совершали тренировочный полет. Они стартовали с аэродромов Флориды в направлении Багамских островов. За полчаса до намеченной по плану посадки командный пункт получил радиограмму: командир эскадрильи сообщал о непонятном поведении компаса и о загадочных свечениях в атмосфере. И тут же радиосвязь оборвалась. На поиски эскадрильи был послан шестой самолет, он тоже исчез. Ни машины, ни люди так и не были найдены.

Возникло множество фантастических объяснений причин исчезновения самолетов, а впоследствии и судов у берегов Флориды. Среди тех, кто искал реальную причину непонятных катастроф, был геохимик Рихард Мак-Ивер. Он считает, что произошли подвижки метанового льда, покрывающего дно в треугольнике Флорида, Пуэрто-Рико и Бермуды, газ, до того запечатанный слоем метанового льда, высвободился и огромным пузырем взлетел через воду в атмосферу. Попавшие в этот поток самолеты рухнули в море.

Некоторые доказательства возможности такой катастрофы принесло бурение в Западной Атлантике. В поднятом керне после слоя, где еще присутствуют микроорганизмы, лежит двадцатисантиметровый слой ила. Исследовав его, группа ученых из университета Нью-Джерси удостоверилась, что этот ил, как они и ожидали, содержит метановый лед. Большая волна типа цунами вполне могла вызвать обрушение его подводного склона.

Действительно, условия у берегов Флориды не исключают возможности смещения полей метанового льда. Когда такой слой приходит в движение, размышляют ученые, газ из-под лежащих на нем слоев льда вполне может высвобождаться и в виде гигантских пузырей подниматься на поверхность океана. Если корабль, самолет попадут в такой пузырь, они, потеряв подъемную силу, тотчас уйдут под воду.

Теоретически это возможно, соглашается исследователь из США Вильям Диллон, руководитель исследования газовых гидратов при американской геологической службе. Но, по его мнению, нет никаких данных, которые бы говорили о том, что в Бермудском треугольнике суда гибнут чаще, чем в других местах океана.

Другой позиции придерживается Томас Гольд, геолог из Корнеллского университета. Он считает, что выбросы газа со дна океана ответственны по крайней мере за четыре крупные аварии самолетов у североамериканских берегов. Эти катастрофы случились недавно, и они у многих, вероятно, в памяти. Последней было падение в море после старта самолета компании «Egupt Air-990″ в октябре 1999 года. По мнению эксперта, здесь нет «нормально го» объяснения трагедии. Как и во всех четырех случаях, причиной падения должно было служить нечто внезапное, что не дало пилотам возможности передать по радио какие-либо детали возникших неполадок. Хотя объяснения Т. Гольда и встретили возражения, его гипотезу поддерживают еще два факта: перед падением двух крупных машин в воздухе были видны газовое пламя и огненные шары. Может быть, это горел метан, вырвавшийся из воды? Гольд предполагает, что причиной тому послужило легкое землетрясение в прибрежной зоне дна.

Некоторые ученые скептически относятся к гипотезе о том, что свободный метан способен пробить толстый слой метанового льда. Однако есть свидетельства, подтверждающие выход метана на поверхность океана, правда, не в столь больших количествах.

Германское экспедиционное судно «Полярная звезда» побывало в арктическом море Лаптевых и у берегов Пакистана — в акваториях, где сосредоточены обильные скопления метангидрата. Оно нашло на дне кратеры диаметром 20 и 30 метров. Эти углубления, по мнению исследователей, — следы взрыва газа. В 1997 году российское исследовательское судно «Сергей Вавилов» у побережья Новой Земли оказалось в районе, где из моря происходило интенсивное выделение газов. В прошлом году немецкие и американские исследователи впервые наблюдали, как пузыри метана вырывались из воды. Это было в Тихом океане у берегов штата Орегон. При погружении исследовательской лодки «Alvin» ученые впервые увидели на дне отверстия, из которых выплывали газовые пузыри. Они, по их предположению, исходили из скоплений под слоями метангидрата (его толщина здесь равняется 140 метрам — согласно сейсмическим измерениям). Ученые считают, что метан стремительно прорывается через слой метангидрата: при медленном просачивании он застревал бы в этом слое и замерзал.

ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ «ПРИРУЧИТЬ» МЕТАНГИДРАТ

Еще нет полного описания всех запасов метангидрата, но, даже пользуясь приблизительными оценками того, что накопила Природа у океанских побережий, ученые оценивают его энергетический эквивалент как самый крупный резерв энергии, доступный человечеству, если иметь в виду горючие ископаемые. Только углерода в метангидрате содержится больше, чем в привычных каменном угле, торфе, сланцах и нефти, вместе взятых (но в это соединение входит еще и водород — самый ценный энергоноситель). Можно с уверенностью считать, что этого вида топлива человечеству хватит еще на многие тысячелетия. Вопрос: как к нему подобраться?

В марте 1998 года канадско-японская геологическая экспедиция на северо-западе Канады провела испытательное бурение в дельте реки Мак-Кензи. На глубине 900 метров бур наткнулся на метангидрат. На поверхность был извлечен керн — хрупкий лед серого цвета, пронизанный илом. Когда ученые положили кусок керна в миску с водой, началось бурное, подобно кипению, высвобождение газа из ледяного плена. Но эта энергия очень мала по сравнению с той, которую мы получаем при химическом взаимодействии метана с кислородом, то есть при горении.

Сегодня еще нет отлаженной промышленной технологии добычи нового топлива. Высказывается, например, идея, что при добыче следует предусмотреть крышу над слоем этого вещества или полог, чтобы случайное повышение температуры или действие химических веществ не высвободили газ из-под слоя льда. Даже бурение метанового льда — рискованная операция: оно может снизить давление, следовательно, породить нестабиль ность. Пока неясны такие исходные данные, как концентрация метангидрата в донных отложениях. Поскольку он сохраняет стабильность только при больших давлениях, то еще ни разу не удалось поднять на борт достаточно большую глыбу конгломерата.

Соединенные Штаты, согласно перспективным расчетам, к 2020 году должны на 30 процентов увеличить потребление энергии. готовы они использовать и метангидрат: конгресс страны отпустил 42 миллиона долларов на разрабтку программы включения нового топлива в энергетический баланс страны.

Особенно заинтересована в освоении добычи метангидрата Япония — страна, лишенная нефтяных месторождений, но обладающая обширными запасами метана, спрятанного в океане — во льду и под ним. Японцы стремятся освоить коммерческую, промышленную добычу. Бурение, предпринятое в канадской Арктике, в дельте реки Мак-Кензи, в условиях вечной мерзлоты, показало, что в кернах поры льда заполнены газом на 80 процентов. Японцы выдвигают свои буровые в сторону Тихого океана, и опробуются различные технологии. Однако о результатах их экспериментальных работ пока ничего не известно.

Геолог Скотт Даллимор считает, что бурение в Сибири и на Аляске показало концентрацию газа в порах льда от 50 до 80 процентов. Морские залежи крупнее, но там заполняемость газом равна примерно 20 процентам. В России, в Сибири, есть месторождение Meссоякское — газовое поле, расположенное в вечной мерзлоте, — единственное место в мире, где обычный природный газ получают из метангидрата. Это довольно мощное месторождение, работающее уже много лет. От него проложен трубопровод до Норильска — крупного потребителя энергии.

В отличие от вечной мерзлоты океанские запасы, как уже говорилось, состоят из двух частей: метанового льда, слой которого может превышать несколько сотен метров, и удерживаемого этим слоем газового пузыря. Сейчас идет поиск промышленной технологии, которая позволила бы чрезвычайно аккуратно добывать газ, не допуская его утечек в атмосферу: метан и углекислый газ ответственны за парниковый эффект — его влияние в последние годы мы все почувствовали. Если в дополнение к СО2 в атмосферу вырвутся еще и большие массы метана, то растущая ее температура может возродить те условия, в которых оказалась наша планета 55 миллионов лет назад, о чем говорилось в начале статьи.

Не годится также и обычное сжигание вновь добываемых гигантских объемов метана — мы получим в большом количестве все тот же СО2, парниковый газ, то есть и в этом случае атмосфера начнет энергичнее разогревать ся. Природа припасла для человека щедрый подарок, но ученым и инженерам придется хорошенько поломать головы, прежде чем удастся воспользоваться ее милостью.

С нежелательным образованием газогидратов столкнулись в 2010 году американские нефтяники, ликвидировавшие нефтяной прорыв после гибели платформы Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. Тогда для контроля над вырывающейся нефтью соорудили специальный короб, который планировали поставить над аварийным устьем скважины. Но нефть оказалась весьма газированной, и метан стал образовывать на стенках короба целые наледи газогидратов. Они примерно на 10% легче воды, и когда количество газогидратов стало достаточно большим, они просто стали поднимать короб , что, в общем-то, заранее предсказывалось специалистами.

Поэтому в сообщениях японских геологов очень аккуратно говорится о перспективе разработки метангидратов - ведь катастрофа буровой платформы Deepwater Horizon, по мнению ряда ученых, включая профессора Калифорнийского университета в Беркли Роберта Би, стала следствием взрыва гигантского пузыря метана, который образовался из потревоженных буровиками донных залежей гидратов.

Но как бы ни закончилось сейчас это дело у японских газовиков, оно свидетельствует об одной важной тенденции - именно газ уверенно выходит на позиции главного энергетического ресурса XXI века. Ставка на газ вполне оправдана, так как метана на Земле много. Общемировые запасы метана в классических месторождениях на конец минувшего десятилетия составляли около 179 трлн кубических метров, при этом на долю России приходится почти 48 трлн. Второе и третье место делят Иран и Катар - у них примерно по 26 трлн кубометров. А вот четвертое и пятое место разделили между собой Саудовская Аравия и США, у них примерно по 7 трлн кубометров газа, что соответствует потенциальным запасам японского шельфа.

Если учитывать так называемый сланцевый газ (это тот же метан, только из месторождений другого типа), то США рассчитывают на 30 трлн кубометров технически извлекаемых запасов, Китай может располагать 45 трлн, Аргентина, замыкая тройку лидеров, - 27 трлн. Всемирные запасы сланцевого газа оцениваются американскими специалистами в 236 трлн кубометров.

Но все эти богатства бледнеют перед морскими или, как их еще называют, аквальными месторождениями газогидратов. Суммарный объем метана в них оценивается в 20 тысяч трлн кубических метров! Это колоссальные запасы, они неизмеримо больше, чем запасы сланцевого газа и газа в классических месторождениях. Можно говорить о том, что этих запасов хватит на несколько столетий самой беспощадной эксплуатации. Стоит напомнить, что эти месторождения находятся в шельфовой зоне не только Японии, но и России (особенно в Охотском море), а также Украины и Грузии.

Если человечеству удастся решить вопрос безопасной добычи и хранения газа в газогидратной форме, это может открыть огромные возможности для его использования, например, в качестве автомобильного топлива. А это значит, что приближается время новой, ориентированной на газообразное топливо транспортной инфраструктуры.

Как Катон, заканчивавший каждую свою речь в сенате Древнего Рима требованием разрушения Карфагена, так и автор этих строк хочет вновь обратиться к российским инвесторам - пришло время создавать новые двигатели, а скорее всего - топливные системы, которые бы работали на природном газе - метане, потому что за этим будущее. Японский успех - это очередной звонок, возвещающий начало новой эпохи.

МОСКВА, 18 января. /ТАСС/. Российские математики создали модель для разработки залежей самого богатого источника природного газа на планете - газовых гидратов, концентрация которых высока в арктической зоне, а ученые Сколтеха предложили технологию добычи метана из гидратов. Эксперты рассказали ТАСС, как добыча такого метана поможет снизить парниковый эффект, в чем преимущества новых исследований, и есть ли перспективы у промышленной разработки газогидратов в России.

Против парникового эффекта

Газовые гидраты - это твердые кристаллические соединения льда и газа, их еще называют "горючий лед". В природе они встречаются в толще океанского дна и в вечномерзлых породах, поэтому добывать их очень сложно - на глубину в нескольких сотен метров нужно бурить скважины, а потом выделять природный газ из ледовых отложений и транспортировать его на поверхность. Сделать это удалось в Южно-Китайском море в 2017 году китайским нефтяникам, но для этого им пришлось углубиться в толщу морского дна на более чем 200 метров при том, что глубина в районе добычи превышала 1,2 км.

Исследователи считают газовые гидраты перспективным источником энергии, который может быть востребован, в частности, странами, ограниченными в других энергоресрусах, например, Японией и Южной Кореей. Оценки содержания метана, сжигание которого дает энергию, в газогидратах в мире разнятся: от 2,8 квадриллионов тонн по данным Минэнерго РФ до 5 квадриллионов тонн по данным Мирового энергетического агентства (МЭА). Даже минимальные оценки отражают огромные запасы: для сравнения, общемировой объем запасов нефти корпорация BP (British Petroleum) в 2015 году оценила в 240 млрд тонн.

"По оценкам некоторых организаций, прежде всего Газпром ВНИИГАЗ, ресурсы метана в газогидратах на территории РФ составляют от 100 до 1000 трлн кубометров, в арктической зоне, в том числе морях, - до 600-700 трлн кубометров, но это очень приблизительно", - рассказал ТАСС ведущий научный сотрудник Центра добычи углеводородов Сколковского института науки и технологий (Сколтеха) Евгений Чувилин.

Помимо собственно источника энергии, газогидраты могут стать спасением от парниковых газов, что позволит остановить глобальное потепление. Освободившиеся от метана пустоты можно заполнять углекислым газом.

"По оценкам исследователей, в гидратах метана содержится более 50% углерода от суммарных известных мировых запасов углеводородов. Это не только самый богатый на нашей планете источник углеводородного газа, но и возможное вместилище для углекислого газа, который считается парниковым. Можно убить двух зайцев - добыть метан, сжечь его для получения энергии и закачать на его место полученный при сжигании углекислый газ, который займет место метана в гидрате", - рассказал ТАСС замдиректора по научной работе Тюменского филиала Института теоретической и прикладной механики Сибирского отделения РАН Наиль Мусакаев.

В условиях вечной мерзлоты

На сегодня исследователи выделяют три основных перспективных способа добычи газовых гидратов.

"Прежде чем добыть газ из гидратов, требуется их разложить на составляющие - газ и воду или газ и лед. Можно выделить основные методы добычи газа - снижение давления на забое скважины, нагрев пласта с помощью горячей воды или пара, подача в пласт ингибиторов (веществ для разложения газогидратов - прим. ТАСС)", - пояснил Мусакаев.

Ученые из Тюмени и Стерлитамака создали математическую модель для добычи метана в вечной мерзлоте. Примечательна она тем, что учитывает процесс образования льда во время разработки месторождения.

"Образование льда имеет плюсы и минусы: он может закупорить оборудование, но, с другой стороны, разложение газогидрата на газ и лед требует в три раза меньше энергии, чем при разложении на газ и воду", - рассказал Мусакаев.

Преимущество математического моделирования - возможность спрогнозировать сценарий разработки газогидратных залежей, в том числе оценить экономическую эффективность способов добычи газа из таких месторождений. Результаты могут заинтересовать проектные организации, которые занимаются планированием и разведкой на газогидратных месторождениях, отметил ученый.

Сколтех также занимается разработкой технологий для добычи метана из гидратов. Совместно с коллегами из Университета Хериота-Уатта в Эдинбурге специалисты Сколтеха предложили извлекать метан из газогидратов путем закачки воздуха в пласт породы. "Этот метод - более экономичный по сравнению с существующими, и меньше влияет на окружающую среду", - пояснил Чувилин.

В данном методе предполагается, что в пласт закачивается углекислый газ или азот, и газогидраты из-за разницы в давлении разлагаются на составляющие. "Мы пока проводим методические исследования по опробованию метода и его эффективности. До создания технологии еще далеко, пока мы создаем физико-химические основы этой технологии", - подчеркнул ученый.

По словам Чувилина, в России пока нет полностью готовых технологий для эффективной добычи метана из гидратов, так как нет целевых программ поддержки этого научного направления. Но разработки все равно ведутся. "Может быть, газовые гидраты не станут главным энергоресурсом будущего, но их использование наверняка потребует развития новых знаний", - добавил Мусакаев.

Экономическая целесообразность

Разведку и разработку газогидратных месторождений учитывает в числе долгосрочных перспектив газодобычи прогноз развития топливно-энергетического комплекса России на период до 2035 года. В документе отмечается, что газогидраты могут стать "фактором в мировой энергетике только через 30-40 лет", но при этом не исключается прорывной сценарий. В любом случае разработка гидратов повлечет глобальный передел на мировом рынке топливных ресурсов - цены на газ будут снижаться, и сохранить доходы добывающие корпорации смогут только захватывая новые рынки и увеличивая объем продаж. Для массовой разработки таких месторождений надо создавать новые технологии, улучшать и удешевлять существующие, отмечается в стратегии.

Учитывая труднодоступность гидратов и сложность их добычи, эксперты называют их перспективным источником энергии, но отмечают, что это не тенденция ближайших лет - для гидратов нужны новые технологии, которые пока только разрабатываются. А в условиях налаженной добычи природного газа метан из гидратов находится в не самом выигрышном положении. В дальнейшем все будет зависеть от конъюнктуры рынка энергоносителей.

Заместитель директора Центра добычи углеводородов Сколтеха Алексей Черемисин считает, что метан из гидратов начнут добывать нескоро как раз из-за имеющихся запасов традиционного газа.

"Сроки промышленной добычи зависят как от экономически доступной технологии поиска, локализации и добычи газа, так и от рыночных факторов. Газодобывающие компании имеют достаточное количество запасов традиционного газа, поэтому рассматривают технологии добычи газа из газогидратов как задел на долгосрочную перспективу. По моей оценке, промышленная добыча в РФ начнется не ранее чем через 10 лет", - сказал эксперт.

По мнению Чувилина, в России есть месторождения, на которых метан из газогидратов могут начать добывать в ближайшие 10 лет, и это будет достаточно перспективно. "На некоторых газовых промыслах севера Западной Сибири при истощении традиционных газовых коллекторов возможна разработка вышележащих горизонтов, где газ может находиться и в гидратной форме. Это возможно в ближайшем десятилетии, все будет зависеть от стоимости энергоносителей", - резюмировал собеседник агентства.