Презентация на тему Газовые гидраты

кристаллические соединения газов, таких как метан, этан, пропан, бутан

и др., с водой. Внешне они напоминают снег или рыхлый лед. Они устойчивы при низких температурах и повышенном давлении. Самым распространенным природным газом-гидратообразователем является метан. Из одного кубометра (в стандартных условиях) можно получить более 160 куб. м метана.

системах добычи конвенционального природного газа (в призабойной зоне, в

стволах скважин и т.д.) и при его транспортировке. Техногенные газогидраты могут быть использованы для хранения больших объемов газа, в технологиях очистки и разделения газов, для опреснения морской воды и в аккумулировании энергии для целей охлаждения и кондиционирования.

Природные гидраты могут формировать скопления или находиться в рассеянном состоянии. Они встречаются в местах, сочетающих низкие температуры и высокое давление, таких как глубоководье (придонные области глубоких озер, морей и океанов) и зона вечной мерзлоты (арктический регион). Глубина залегания газогидратов на морском дне составляет 500-1 500 м, а в арктической зоне — 200-1000 м (Рисунок 1).

находились на уровне 100-1 000 квадрлн. куб. м, в

1990-х годах — снизились до 10 квадрлн. куб. м, а в 2000-е годы — до 100-1 000 трлн. куб. м. Международное энергетическое агентство (МЭА) в 2009 году привело оценку в 1 000-5 000 трлн. куб. м.

Оценки ресурсов природных газогидратов в мире

Ряд текущих оценок указывают на наличие ресурсов газогидратов в 2 500-20 000 трлн. куб. м. Тем не менее даже с учетом значительного снижения оценок ресурсы газогидратов остаются на порядок выше ресурсов конвенционального природного газа, оцененных на уровне 250 трлн. куб. м

«Газогидратная пирамида» отражает потенциал

добычи газа из газогидратных месторождений различного типа.

Рисунок 2.

когда ученые впервые получили газогидраты в лабораторных условиях. Затем,

в 1930-х годах, в газопроводах были обнаружены техногенные газогидраты, которые иногда блокировали потоки природного газа. В 1960-х годах началась разработка Мессояхского месторождения в Западной Сибири, которая позволила открыть природные газовые гидраты. В 1970-х годах они были обнаружены в образцах из скважины на Северном склоне Аляски и на дне Черного моря. Результаты исследований 1980-х годов привели к тому, что газовые гидраты стали рассматриваться как новый и потенциально обширный источник метана.

Развитие разработки газогидратов в мире

свойств гидратов и гидратонасыщенных пород (таких как высокая акустическая

проводимость, высокое электросопротивление, пониженная плотность, низкая теплопроводимость, низкая проницаемость для газа и воды). К методам обнаружения газогидратных залежей относят: «сейсмическое зондирование, гравиметрический метод, измерение теплового и диффузного потоков над залежью, изучение динамики электромагнитного поля в исследуемом регионе и др.».

Технологии обнаружения газогидратных месторождений

стандартная и высокочастотная сейсмическая разведка. Стандартная сейсморазведка проводится на

частотах 30-120 Гц и имеет разрешающую способность до 12-24 м; высокочастотная — проводится на частотах от 250-650 до 1 200 Гц при разрешающей способности до 1-2 м. По данным двухмерной (2-D) сейсморазведки при наличии свободного газа под гидратонасыщенным пластом определяется нижнее положение гидратонасыщенных пород.

твердой формы. Существующие методы опираются на диссоциацию (разделение), при

которой газогидраты распадаются на газ и воду. Три основных метода разработки залежей газогидратов включают: разгерметизацию (снижение давления), нагревание и ввод ингибитора 3 (Рисунок 3). Привлекает внимание технология закачки в пласт углекислого газа. Электромагнитные и акустические методы воздействия на гидратонасыщенную породу пока изучены мало.

Технологии добычи метана из газогидратов

газогидратных месторождений. Ее суть состоит в искусственном понижении давления

в пласте вокруг скважины.
Преимущества технологии: сравнительно невысокие затраты; простота процесса извлечения газа (происходит автоматически при создании перепада давления); возможность относительно быстрой добычи больших объемов.
Ограничения технологии: при низких температурах высвобождающаяся в ходе разгерметизации вода может замерзнуть и закупорить оборудование.

Разгерметизация

Рисунок 3.1

впрыскивания теплоносителя
Метод циркуляции горячей воды.
Метод разложения газовых гидратов с

использованием пара или другого нагретого газа или жидкости
Прямое нагревание с использованием электричества.
Преимущества технологии: простота и отсутствие сложной техники.

Нагревание

Ограничения технологии: высокие затраты энергии на нагревание и подведение теплоносителя к пласту; невозможность добычи из пластов глубокого залегания;

относительно медленное и ограниченное по объемам разделение гидрата метана на газ и воду; необходимость постоянного увеличения объемов подводимой тепловой энергии; требование повышенных мер контроля при добыче газа из пластов в зоне вечной мерзлоты.

Рисунок 3.2

растворов хлорида или бромида кальция или их смеси под

давлением вниз по скважине.
Подача в зону залегания газовых гидратов относительно теплой морской воды или воды, взятой с уровня выше уровня залегания газовых гидратов.
Сочетание стадий
Преимущества технологии: возможность контроля над объемами добычи газа за счет объемов введения ингибитора; предотвращение замерзания воды, образования гидратов и закупорки оборудования скважины.

Введение ингибитора

Ограничения технологии: высокая стоимость; медленное протекание химической реакции ингибитора с газогидратом; экологическая опасность, которую представляют собой ингибиторы (исключая растворы солей)

Рисунок 3.3

нигде в мире не ведется, и запланирована она только

в Японии — на 2018-2019 годы. Тем не менее ряд стран реализуют исследовательские программы. Наиболее активны здесь США, Канада и Япония. Дальше всех в изучении потенциала разработки залежей газогидратов продвинулась Япония.
Менее масштабные, но тем не менее заметные исследования газогидратов проводят такие страны, как Южная Корея, Китай и Индия.

Характеристика текущего этапа

Их наличие подтверждено на дне озера Байкал, Черного, Каспийского

и Охотского морей, а также на Ямбургском, Бованенковском, Уренгойском, Мессояхском месторождениях.
Среди центров изучения газогидратов в России можно отметить МГУ, Сибирское отделение РАН, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Университет нефти и газа им. Губкина. В 2003 году прикладные исследования по оценке газогидратного потенциала в России инициировало ОАО «Газпром». Предварительные оценки «Газпрома ВНИИГАЗ» указывают на наличие в стране ресурсов газогидратов в 1 100 трлн. куб. м. В середине 2013 года появилась информация о том, что Дальневосточный геологический институт РАН предложил «Роснефти» изучить возможность добычи газовых гидратов на шельфе Курил, оценивая их потенциал в 87 трлн. куб. м.

Газогидраты в России

из газогидратных залежей зависит от ряда факторов, в первую

очередь от геологических условий и применяемой технологии. Ограниченное число как реализованных проектов добычи, так и экономических расчетов подобных проектов затрудняет оценку их средней стоимости.
Существующие данные свидетельствуют о том, что разработка месторождений газогидратов является более дорогостоящей по сравнению с разработкой традиционных месторождений природного газа в силу следующих причин:
• низкая отдача от масштаба;
• необходимость сжатия природного газа с самого начала разработки;
• более высокая стоимость освоения скважин вследствие:
использования большего количества воды;
2) эксплуатации специального оборудования для введения химических элементов и/или локального нагрева для избегания повторного образования газогидратов и закупоривания скважин;
3) применения технологий, препятствующих добыче песка.

газогидратов в их проектах на уровне 540 долл./тыс. куб.

м, в то время как, по оценкам ИНЭИ-РАН и Аналитического центра, данная технология становится конкурентоспособной только при затратах на добычу ниже 390 долл./тыс. куб. м. По расчетам МЭА, оценочные издержки промышленной разработки месторождений газогидратов могут составить 175-350 долл./тыс. куб. м, что все равно делает их наиболее дорогостоящим из известных способов добычи природного газа (График 1).

График 1.

Дальнейшие перспективы отрасли

оценки экономической эффективности газогидратных проектов требуют накопления информации и

уточнений. Неопределенность усиливается в связи с продолжающимся поиском оптимальных технологий разработки газогидратных месторождений. Большинство экспертов сходятся в том, что если «эпоха газовых гидратов» и наступит, то не ранее чем через 10-20 лет.

График 2.

стран мира по поиску, изучению и опытной добыче газовых

гидратов до 2030 года. Геологическая служба США ожидает, что пробная промышленная разработка месторождений газогидратов начнется не ранее 2022 года и в зоне вечной мерзлоты (на канадском месторождении Маллик), а начало разработки глубоководных месторождений (в Японии) последует не ранее 2025 года (Рисунок 5).

Рисунок 5.

этого, экологические опасения связаны с прогнозируемым рядом экологов выбросом

метана («метангидратное ружье») — быстрым (в течение жизни одного человеческого поколения) распадом гидратов в связи с глобальным потеплением климата и повышением температуры мирового океана. Некоторые экологи считают, что потепление климата может активировать самопроизвольный распад гидратов в ряде областей планеты, и этот дополнительный выброс парниковых газов приведет к дальнейшему потеплению климата, вызывая цепную реакцию в виде ускорения распада гидратов и высвобождения парниковых газов.

and Coal Technologies for the Energy Markets of the

Future / IEA, 2013.
Гриценко А.И., Истомин В.А. Сбор и промысловая переработка газов на северных месторождениях России / М.: «Недра», 1999.
Софийский И.Ю., Пухлий В.А., Мирошниченко С.Т. Газовые гидраты и энергосберегающие технологии // Сборник научных трудов СНУЯЭиП, Выпуск 1(37), 2011. С. 169-177.
Energy from Gas Hydrates: Assessing the Opportunities and Challenges for Canada / Council of Canadian Academies, 2008.
Thakur N.K., Sanjeev R. Exploration of Gas Hydrates: Geophysical Techniques / Springer, 2013.
Energy Resource Potential of Methane Hydrate / US DOE Report, 2011.
Макогон Ю.Ф. Природные газовые гидраты: распространение, модели образования, ресурсы // Российский химический журнал, т. XLVTI, № 3, 2003.
MITEI Natural Gas Report, Supplementary Paper on Methane Hydrates, 2011. URL:
Мельгунов М.С., Фенелонов В.Б., Пармон В.Н. Патент Российской Федерации на способ добычи природного газа из газовых гидратов. Номер патента: 2169834. Заявитель: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, 2001.