Одесские ученые предлагают Украине использовать практически неисчерпаемый источник природного газа, апасы которого скрываются на дне Черного моря. Тем самым страна не только обеспечит себя топливом, но сможет стать крупнейшим его экспортером

«ЗА счет ресурсов Черного моря мы сможем полностью покрывать потребность страны в природном газе на протяжении тринадцати столетий либо восполнять его дефицит (около сорока миллиардов кубометров) в течение двадцати пяти веков», — заверяет директор научно-исследовательской и внедренческой фирмы «Лед-газогидрат», профессор Одесской государственной академии холода Леонард Смирнов. Сейчас Украина потребляет немногим более 75 млрд кубометров газа в год, из них лишь 20 млрд добывает сама. Чтобы обеспечить энергетическую независимость страны, достаточно внедрить технологию добычи метана (фактически это тот же самый природный газ, который подается в наши квартиры) из газогидратных залежей, расположенных на дне Черного моря. Громадный, еще не тронутый и практически неисчерпаемый ресурс, газогидратные залежи (как подземные, так и на дне Мирового океана), был обнаружен относительно недавно — во второй половине прошлого века. В мире уже известно 220 таких месторождений, прогнозные запасы которых в энергетическом эквиваленте более чем вдвое превышают все разведанные на планете запасы угля, нефти и газа вместе взятые.

Наиболее «плодоносны» в этом отношении северные моря, такие как Баренцево и Охотское. Там количество метана в газогидратных залежах оценивается в 1100–1200 трлн кубометров. Но не обидела природа и Черное море: по оценке экспедиций Министерства геологии и Академии наук СССР, проходивших в 1988–1989 годах, на его дне скопилось до 100 трлн кубометров газа. Причем перед северными собратьями Черное море имеет неоценимое преимущество: оно теплое, а значит, и добывать газ здесь гораздо проще.

Тем не менее, по прогнозам специалистов, эффективная технология промышленной добычи газа из морских газогидратов появится не раньше середины нынешнего века. Над ее разработкой бьются японские, канадские, американские, норвежские, российские и индийские ученые.

Пока вокруг этой проблемы ведутся жаркие споры, специалисты Одесской государственной академии холода под руководством Леонарда Смирнова разработали собственную технологию добычи газа из газогидратов, обосновали и запатентовали ее. И хотя технология пока не испытана, ученый считает, что внедрять ее можно уже сейчас — на тех месторождениях, которые были разведаны еще в советское время. Инвестиции, необходимые для реализации этой идеи, автор оценивает примерно в полмиллиарда долларов. Однако специалисты нефтегазовой отрасли заявляют, что для проекта такого масштаба названная сумма ничтожно мала: по их мнению, хорошо, если удастся уложиться в несколько десятков миллиардов долларов. Но Смирнов утверждает, что в его бизнес-плане все просчитано, и убежден в реальности этих цифр.

Гость ледяного домика

Структура газовых гидратов необычна: молекулы воды в них связаны между собой прочными водородными связями и образуют каркасы с обширными полостями, напоминая своеобразные ледяные домики, внутри которых «гостят» молекулы различных газов — метана, азота и других. «Газогидраты — это аморфная льдоподобная масса, в которой молекула газа притягивает к себе молекулы воды, кислорода и водорода. Связь получается очень прочная, и в отличие от льда, который тает при нуле градусов Цельсия, при нормальном атмосферном давлении газогидраты не распадаются при температурах до десяти градусов выше нуля по Цельсию», — рассказывает Леонард Смирнов.

Добыча метана из газогидратов, расположенных на дне Черного моря, позволила бы полностью удовлетворять потребность Украины в природном газе на протяжении тринадцати столетий

В среднем в одном кубометре гидрата содержится столько замороженного метана, что в газообразном состоянии он занимал бы объем от 100 до 160 кубометров. Обычно газогидратные залежи располагаются в придонных шельфовых отложениях на глубине 400–500 метров, но в разных морях эти запасы имеют различные агрегатные состояния, плотность расположения и глубину залегания.

Точной гидрогеологической карты Черного моря до сих пор нет, поэтому Леонард Смирнов берет за основу своих расчетов разведанные еще в советское время газогидратные залежи в северной части акватории. Для большинства этих месторождений характерно очень высокое содержание топлива, что дает ученому основания проецировать полученные данные на все дно Черного моря.

Другое дело, что располагается большинство этих залежей на больших глубинах — от пятисот до двух тысяч метров. Частично эти запасы устилают дно моря, частично — расположены в грунте, сразу под морским дном. «Есть места, где метан освобождается и попадает в атмосферу. Примерно в центре Черного моря, на глубине двух километров, действует подводный грязевой вулкан, по периферии которого постоянно наблюдается выход метана. Специалисты связывают это явление с разложением газогидратов», — говорит почетный директор Института газа Национальной академии наук Украины Игорь Карп.

Схема добычи газогидратов

Непривычного энергоресурса в Черном море хватает. Вопрос лишь в том, как извлекать его на поверхность. Пока газ из газогидратов на планете добывают только в двух местах — в Западной Сибири и на Аляске. Но это подземные, а не подводные месторождения, да и технологии добычи оказались затратными. Так, на Мессояхском месторождении в Сибири лишнюю энергию приходится тратить на то, чтобы понизить давление в пробуренной скважине, — только в этом случае гидраты начинают плавиться и отдавать содержащийся в них газ. Дополнительная энергия необходима и для закачки полученного газа в трубу. Все это увеличивает себестоимость газогидратного метана по сравнению с традиционными технологиями газодобычи. Однако в этом конкретном случае большие затраты на добычу топлива экономически оправданы, и Мессояхское месторождение уже три десятка лет обеспечивает газом Норильск и его многочисленные промышленные предприятия (не тянуть же сюда газопровод через сотни километров тайги и вечной мерзлоты, когда доставка топлива с «материка» будет гораздо дороже своего, извлекаемого из подземных газогидратов).

С 1999-го активные исследования газогидратных залежей ведутся в Японском море — в районе подводного желоба Нанкаи, в 60 километрах от японского берега. Вкладывая в эти исследования десятки миллионов долларов и привлекая зарубежных специалистов, решить задачу до конца японцы пока не могут, хотя и продвигаются быстрыми темпами и, по словам Игоря Карпа, уже в 2016 году планируют начать промышленную добычу метана со дна моря. Одна из проблем, не дающих покоя японским ученым, заключается в том, что даже выуженный из своего ледяного домика газ улетучивается еще до того, как его успевают поднять на поверхность.

Разработанная в Одесской академии холода технология добычи метана предлагает решение этой задачи, но и группа Смирнова не смогла ответить на все вопросы, связанные с таинственными газогидратами, — для этого одесситам нужны средства для продолжения исследований.

Полезное с приятным

В мире еще нет эффективной технологии добычи метана из газогидратов со дна моря. Японцы планируют начать его промышленную добычу к 2016-му, а украинские ученые готовы приступить к этому уже через четыре года

Леонард Смирнов уже больше сорока пяти лет занимается холодильными установками и вымораживающими технологиями. Он начинал в Одесском технологическом институте пищевой и холодильной промышленности, там же защитил докторскую диссертацию по газогидратам, затем работал главным научным сотрудником проблемной лаборатории Одесского института низкотемпературной техники и энергетики, сейчас преподает в Одесской государственной академии холода. Известно, что соль помогает льду таять, поскольку понижает температуру замерзания воды. Смирнова заинтересовал этот эффект и он предположил, что концентрированный солевой раствор будет точно так же воздействовать на газогидраты, помогая им плавиться и отдавать содержащийся в них метан. Технические расчеты подтвердили догадку исследователя, и он спроектировал завершенный цикл добычи газа со дня Черного моря. Ученый предлагает установить над разведанной газогидратной залежью полупогружную плавучую платформу, с которой необходимо пробурить две скважины в газогидратном грунте. В одну из них, нагнетательную, будет подаваться концентрированный солевой раствор (с концентрацией соли 31,7%), а из другой, вытяжной, — извлекаться метан. В теплое время года в газогидратную залежь Смирнов предлагает закачивать не солевой концентрат, а теплую морскую воду. На первый взгляд, технология не слишком сложная: закачиваем рассол — откачиваем газ. Но не все так просто.

Чтобы солевой концентрат начал действовать, газогидратную залежь необходимо предварительно «взорвать», к примеру, подавая в нее газ под высоким давлением (это можно сделать с помощью специальной газовой пушки). Метан, который высвободится из своих ледяных домиков и устремится к поверхности моря, окажется либо в газосборном колпаке, установленном под водой, либо прямо из скважины попадет в резервуар на плавучей платформе, где его сжижат и перельют в низкотемпературные емкости.

Для обеспечения работы плавучей платформы (устройства для извлечения метана, ожижителя горючего газа, насосов, газовой пушки и т. д.) Смирнов предлагает использовать газотурбинную установку мощностью 6 МВт и теплосиловую установку, которая вырабатывает энергию за счет термобарической разности морской воды (разности температур и давления в глубине моря и на его поверхности). Летом термобарической разности морской воды будет достаточно, чтобы снабжать теплосиловую установку платформы электроэнергией, а в холодные месяцы года для обеспечения работы газотурбинной установки придется сжигать около полутора процентов добытого газа.

Береговая инфрастуктура добычи газа

Баржи будут доставлять метан на берег уже в сжиженном виде. Там он попадет на специальные береговые базы или в черноморские порты, откуда его можно развозить железнодорожным или автомобильным транспортом, либо прокачивать по трубопроводу. По расчетам ученого, выгоднее всего поставлять сжиженный метан на автозаправочные станции, где его можно продавать по цене 250 долларов за тысячу кубов.

Солевой концентрат Смирнов также предлагает получать на берегу — для этого достаточно пропустить воду через вымораживающий опреснитель.

Расчеты и реалии

Многие украинские специалисты скептически оценивают теорию Леонарда Смирнова. «В мире еще нет технологии извлечения метана из морских газогидратов. Депрессия газогидратного пласта, то есть его разогрев для разложения газогидратов, мало что дает, а ввод в этот пласт различных растворов, которые замещают метан в таком комплексе, — сложная и неотработанная технология. Поэтому промышленная добыча метана из гидратов начнется еще нескоро», — утверждает Игорь Карп. Кроме того, специалисты сомневаются не только в эффективности плавления газогидратов с помощью солевого концентрата, но и в том, что каждый раз при установке платформы газодобывающего комплекса (ГДК) удастся попасть в «нужную точку», ведь вполне может оказаться, что в этом месте газогидратных залежей нет совсем или они недостаточно плотны. Значит, реализовать проект «хоть сегодня» не удастся — необходимы серьезные геологоразведочные работы, которые позволят обозначить четкие контуры перспективных месторождений.

В ответ Смирнов заявляет, что ГДК мобильны, и в случае неудачи их можно быстро переместить в другое место. Ученый видит в своей технологии всего два слабых места: так называемую газогидратную бомбу — неконтролируемую подачу большой тепловой мощности в газогидратный пласт, которая может вызвать внезапное повышение давления в нем и локальный взрыв, грозящий потопить плавучую платформу; и «черную дыру» —если значительная часть газогидратного пласта оторвется от дна и всплывет, то, быстро расплавившись, она высвободит большое количество газа, что опять-таки чревато кораблекрушением.

Однако Леонард Смирнов уверен, что его разработка выгодна, поскольку кроме добычи метана


Похожие записи:
  1. Срок полномочий нынешнего главы ФРС США неумолимо подходит к концу. Глобальному финансовому рынку придется научиться жить без Алана Гринспена
  2. Компания Google высокого мнения об украинских инженерах и программистах, но открывать в нашей стране центры разработок или вкладывать инвестиции в украинские IT-компании она не спешит
  3. Евросоюз заинтересован в том, чтобы интегрировать украинский научный потенциал в свою экономическую инфраструктуру
  4. Идея создать Общеамериканскую зону свободной торговли потерпела крах. Однако реальная альтернатива доминированию США в регионе пока так не появилась
  5. Подведены итоги Второго Национального конкурса инноваций журнала «Эксперт», подтвердившие, что инновационный процесс в Украине идет слишком медленно и главная причина этого — неэффективный менеджмент
  6. В схватке за звание мирового финансового центра номер один постепенно побеждает Лондон, прежде всего благодаря более либеральному законодательству
  7. Сервисы и опыт компании Yahoo необходимы корпорации Microsoft, чтобы сдержать наступление Google на рынке онлайн-рекламы