Японцы на этой неделе открыли новый фронт своей отчаянной борьбы за снижение мировых цен на природный газ. Теперь они первыми в мире добыли его у своего побережья с подводного месторождения совершенно фантастической штуки - т.н. «горючего льда», метангидратов.
В стране по этому поводу возникла явно преждевременная эйфория: один из депутатов парламента в запальчивости даже призвал подумать о выработке будущей стратегии Японии как нового крупного экспортера природного газа - второго после России на Дальнем Востоке. Напомним для тех, кто не знает, - сейчас у нашего зажиточного островного соседа по Дальнему Востоку вообще практически нет каких-либо полезных ископаемых кроме нерентабельного угля. Но, все по порядку.
Метангидрат – это соединение газа метана с водой, которое происходит при очень низких температурах и под большим давлением. Внешне эта штука напоминает подтаявший рыхлый снег или, если угодно, шербет. Метангидрата на планете очень-очень много – в арктической тундре, на дне или под дном мирового океана. Богатые месторождения, кстати, имеются и в России. Метан из соединения с водой можно выделить либо путем повышения температуры, либо при понижении давления. Но это легко сказать – как и в случае со сланцевым газом эффективных технологий такого рода долго не было.
Первый прорыв был совершен в Канаде: еще в 2007 и 2008 году там был добыт газ с месторождений метангидратов в тундре. Но затею на этом приостановили – себестоимость продукции оказалась непомерно высокой.
Японцы без особого шума еще с 80-х годов активно занимались проблемой метангидратов, которых, как оказалось, вокруг их страны имеется немало. Кружила голову перспектива если не самообеспечения природным газом, то хотя бы существенного снижения полной кабальной зависимости от его закупок за рубежом. К настоящему времени уже в целом исследованы прилегающие к Японии месторождения в Охотском море, в море Японском и у повернутого на Америку тихоокеанского побережья страны. По оценкам, запасов метана там столько, что они могут в течение 100 лет полностью обеспечить потребности Японии при нынешнем уровне потребления природного газа. Сто лет! Короче, игру сочли стоящей свеч, были выделены государственные ассигнования, а самым перспективным было признано месторождение в 70 км от полуострова Ацуми в центральной части тихоокеанского побережья главного японского острова Хонсю.
Еще в феврале прошлого года уникальное исследовательское судно «Тикю» («Земля») пробурило там четыре пробные скважины. Глубина океана в районе операции – 1000 метров. Скважины подтвердили наличие пригодных для добычи метангидратов. Месторождение, по оценкам, может полностью обеспечить потребности Японии в природном газе в течение 10-11 лет.
В том же районе «Тикю» пробурило и обустроило скважину для добычи глубиной 300 метров. В минувший вторник туда было опущено оборудование и произошло историческое событие – через четыре часа ожидания на горелке у палубы судна заполыхало оранжевое пламя – это пылал метан, впервые в истории полученный из подводного «горючего льда».
Эксперимент будет продолжаться еще две недели, а потом японцы на основе полученных данных станут думать дальше. Главная задача – снижение себестоимости, поскольку получение газа из метангидрата крайне дорого. При нынешней технологии он стоит более чем втрое больше, чем сжиженный природный газ, который сейчас импортирует Япония. Однако сланцевый газ тоже одно время считали нерентабельным. До тех пор, пока в США не нашли прорывные технологии, вызвавшие революцию на рынке.
В Токио тоже верят, что смогут найти новые методы, позволяющие резко сбить себестоимость. Правительство поставило задачу разработать коммерчески оправданные технологии эксплуатации месторождений метангидратов к 2018 финансовому году. Деньги на это выделяются из бюджета весьма приличные.
Кстати, метангидратами сейчас стали активно заниматься и в Южной Корее, которая тоже лишена природных ресурсов. Китай на этой неделе опубликовал доклад, где многозначительно напомнил, что занимает третье место по запасам метана и уступает по этому показателю только России и Канаде. В ходе нынешней пятилетки (2011-15 гг.) предполагается начать добычу этого газа на двух месторождениях в КНР. К 2015 году ее хотят довести до 30 млрд кубометров в год. Потом добычу начнут еще на пяти месторождениях. Цель не скрывается – снизить зависимость КНР от зарубежных поставок природного газа.
Кстати, с Россией Пекин уже долгие годы ведет затяжные мучительные переговоры о цене на газ, который Москва очень хочет гнать в Китай по трубе. КНР не уступает и верит: время и развитие новых технологий на ее стороне, тарифы все равно придется существенно снижать.
На это же рассчитывают и японцы, самый крупный в мире покупатель сжиженного природного газа. Конечно, разговоры о полной «газовой независимости» на базе «горящего льда» - пока утопия. Однако вполне возможные успехи в выработке технологий более-менее рентабельного использования метангидрата в сочетании с началом закупок дешевого сланцевого сжиженного газа в США и Канаде позволят, как считают в Токио, уверенно сбивать цены и на традиционный газ. По мнению японцев, уже в ближайшие годы они могут снизить свои расходы на этот ресурс по меньшей мере процентов на пятнадцать. Пока – только за счет фактора американского сланцевого газа.
Что же касается «Газпрома», то его продукцию японцы тоже готовы закупать. Но цены будут эффективно сбивать всеми доступными средствами. Используя уже сейчас американский сланцевый фактор, а потом, если получится, и «горючий лед». «Природного газа, как оказалось, в мире имеется очень много, рынок переполнен. И это нужно понимать»,- сказал мне как-то дипломат, возглавлявший одно время Российский отдел японского МИД.
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.
Китай объявил об успешном извлечении метана из «горючего льда» и грядущей в связи с этим энергетической революции. Несколькими годами ранее с аналогичным заявлением выступали Япония, США, а также консорциум, разрабатывавший газовые гидраты в Канаде. Подобные работы велись и в России. Во всех случаях вывод однозначен: извлечь метан можно, но заработать на этом - нет. Полагаем, что и в данном случае об энергетической революции говорить не приходится.
«Горючий лед» или «снежный газ» - это самый распространенный в природе газогидрат, то есть нечто наподобие клетки из молекул воды, в которой заключена молекула метана. Метангидраты действительно похожи на очень рыхлый лед. Это соединение легко разрушается - стоит только понизить давление и увеличить температуру. Здесь и заключаются сложности в извлечении такого газа.
Метана в виде газовых гидратов, по существующим оценкам, в мире чудовищно много - до 7 квдрлн куб. м. Для сравнения: доказанные запасы традиционного природного газа в 37 раз меньше, а годовое потребление метана в мире меньше в 2 тыс. раз. Предполагается, что только в нашей стране в газовых гидратах, находящихся в многолетних мерзлых породах и на шельфе, содержится порядка 1,1 квдрлн куб. м метана.
Большим плюсом газовых гидратов является небольшая глубина залегания. Так, в многолетних мерзлых породах их можно обнаружить на глубине всего 250–300 м. Обратите внимание, что и китайские специалисты извлекли «горючий лед» на глубине около 200 м от дна моря (но до самого дна от поверхности 1 км). Стоит ли удивляться, что такие невероятно большие и неглубоко залегающие запасы газа привлекают пристальное внимание крупных потребителей?
Отечественные специалисты исследуют метангидраты с середины прошлого века. В последние 20 лет полигоном для изучения газовых гидратов стало озеро Байкал, где проводили исследования Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук и «Газпром ВНИИГАЗ». В 2003 году «Газпром» инициировал программу прикладных исследований по теме. На данный момент, насколько нам известно, результаты признаны интересными, но при требуемом уровне затрат и на фоне существующих традиционных запасов газа вовлекать в производство метан из газовых гидратов оказалось неразумно.
В 2000-х годах наиболее развитым международным проектом в области «снежного газа» был полигон на месторождении в дельте канадской реки Маккензи. Свой вклад в него внесли Канада, США, Германия, Индия и Япония. Интересно, что, хотя проект и вышел на стадию опытно-промышленной эксплуатации и якобы показал хорошую себестоимость, дальнейшего развития он не получил. В противном случае сегодня газогидраты гремели бы столь же громко, как сланцевый газ.
Этот проект был для каждой из участвовавших стран своего рода интересным опытом, которым можно воспользоваться на своей территории. США провели самостоятельные исследования в Мексиканском заливе. А Япония - в собственных прибрежных водах. В марте 2013 года министерство экономики, торговли и промышленности Японии объявило, что передовым японским специалистам впервые в мире удалось добыть природный газ из гидрата метана со дна океана. О возможной себестоимости благоразумно не говорилось. Но на эффективность этого проекта прозрачно намекает отсутствие дальнейшего развития.
Новость об успехе и грядущей энергетической революции из Китая живо напоминает японские новости четырехлетней давности. Рискнем предположить, что и здесь до полномасштабной добычи дело не дойдет: работа с нетрадиционным источником газа на море - это априори чрезвычайно дорого. Против этого проекта играют и низкие цены на углеводороды.
Это не первый опыт работы китайских компаний с нетрадиционными источниками газа. В КНР добываются угольный метан и сланцевый газ. Изначально прогнозировалось, что уже к 2015 году Поднебесная доведет добычу из сланцев до 50 млрд куб. м, а к 2020-му - до 120 млрд куб. м в год. Но планы пришлось сократить: к 2020 году на весь огромный Китай будет добываться 30 млрд куб. м сланцевого газа. Хотя при нынешних ценах и этот показатель может оказаться недостижимым.
Но предположим на минуту, что КНР действительно смогла разработать перспективную технологию добычи газа из метангидратов. Притом условимся, что широкое распространение она сможет получить только в самом Китае. Как, к примеру, сланцевый газ, который, по сути, так и остался заметной величиной только в США.
Если Китай начнет наращивать производство собственного голубого топлива из нетрадиционных источников на шельфе, то широкое распространение оно получит в южных и юго-восточных регионах. В такой ситуации первыми пострадают СПГ-проекты, которые активно развиваются в Китае, а также импорт угля, ведь у Китая появится дополнительный стимул переводить электрогенерацию с угля на газ. В этом случае стоит беспокоиться Катару и Австралии. В северные и северо-западные районы никто голубое топливо из «горючего льда» не повезет. Соответственно, поставкам из Средней Азии и потенциальному импорту из России ничто не угрожает.
Впрочем, это не более чем фантазия. При существующих ценах на энергоносители у метангидратов практически нет шансов. И это хорошо, ведь через десятки лет наступит период, когда традиционных запасов голубого топлива станет так мало, что человечеству придется обратиться к гигантским запасам углеводородов в газовых гидратах.
Как известно, вода имеет достаточно сложную структуру. Вода является универсальным растворителем, одним из двух главных универсальных растворителей, известных химикам. Вода способна смешиваться почти с любыми веществами и тем более с метаном. При растворении метана в воде образуются такие кластеры, структуры которых при обычной комнатной температуре и при атмосферном давлении являются жидкостью, но эти кластеры при температуре порядка 4°C и давления несколько сот атмосфер в отличие от воды становятся твердыми и образуют так называемые газовые гидраты. Гидраты образуются не только с метаном, они могут образовываться также с другими углеводородными и неуглеводородными газами. Это достаточно распространенное явление.
Если эти газовые гидраты оказываются в условиях, когда они стабильны, то они накапливаются. Многие бактерии, которые живут в толще морской воды, выделяют метан. Этот метан связывается с водой и опускается на дно, потому что газовые гидраты оказываются тяжелее воды. И на дне накапливаются залежи газовых гидратов. Во всех глубоких океанских впадинах есть эти гидраты. В России существуют целые месторождения газовых гидратов на суше. Это газы, которые находятся в смеси с водой и в твердом состоянии. Вечная мерзлота имеет температуру от 0 до -3 °C, в этих условиях даже при атмосферном давлении могут образовываться гидраты.
Новости о том, что Китай добыл со дна моря «горючий лед» ничего не значат, это утверждение на уровне того, что Россия - родина слонов. Это может быть утверждением некомпетентного человека на не слишком широко известную тему или утверждение компетентного человека, который хочет обмануть некомпетентных людей. Ничего нового они не открыли.
О существовании газовых гидратов на дне глубоких океанских впадин известно более полувека. В 70-е годы было доказано, что такие гидраты существуют и на суше, их обнаружили в зоне вечной мерзлоты в Якутии. Тогда советские ученые получили диплом на открытие. Как вы знаете, получить патент на изобретение несложно, а вот дипломов в год выдают всего несколько во всем мире. Но даже этому открытию полвека. А что касается газовых гидратов, которые называют «горючим льдом», то об этом давно всем известно. Япония в течение нескольких десятилетий пытается реализовать программу добычи этих газовых гидратов со дна впадин. Технически это легко реализуемо и можно драгой набрать сколько угодно гранул, но дело в том, что при подъеме их на поверхность они начинают сразу же распадаться на воду и метан, который уходит в атмосферу. Кстати говоря, метан является самым сильным агентом по сохранению парникового эффекта, он в этом смысле превосходит даже углекислый газ. Это прямой вред для экологии.
А что касается того, чтобы использовать газовые гидраты в качестве топлива, это техническая проблема, нужно сначала поднять его на поверхность, потом создавать условия, чтобы гидрат не распадался. Нужно обеспечить низкие температуры, около 4°C и давление в несколько сот атмосфер. Гидрат хранится в таком виде и при необходимости делится на воду и газ, после чего газ используется в качестве топлива. Только это оказывается экономически нецелесообразно, потому что поддерживать давление можно лишь за счет расходования топлива. В результате получается, что вы больше тратите, чем получаете. Китайцы, как и японцы, пытаются решить эту техническую задачу, потому что у них энергетический баланс отрицателен, они вынуждены завозить дополнительную энергию из других стран, в основном из России.
Эта тема не очень интересна и довольно объемна информационно. В той или иной мере этой тематикой занимаются у нас, в какой-то степени в США. Это не экзотика, вовсе не открытие и не новость. Да, китайцы поставили платформу, они вышли на уровень полупромышленного применения. Все хорошо, одно плохо - экономика этого технологического процесса отрицательна. Пока что денег туда уходит больше, чем возвращается. Поэтому считать газовые гидраты конкурентами обычных видов энергоносителей никак нельзя. Если бы это было возможно, японцы уже давно избавились бы от газовой зависимости и перестали быть главным импортером газа в мире.