Газовый лед что это

Гидрат природного газа – “горючий лед” – новый вид газового топлива

Гидрат природного газа – “горючий лед” – новый вид газового топлива.

Газовые гидраты, “горючий лед” – кристаллические соединения углеводородных газов, чаще всего – метана, и воды переменного состава. Выглядят как снег или лед и имеют сходные с ними физические свойства. Один кубический метр гидрата природного газа эквивалентен 160 кубическим метрам природного газа в газообразном состоянии.

Гидрат природного газа. Газовый гидрат. Образование:

Гидрат природного газа, “горючий лед” – довольно новый, однако потенциально обширный источник природного газа, способный обеспечить потребности растущих мировых экономик.

Газовые гидраты, “горючий лед” – кристаллические соединения углеводородных газов, чаще всего – метана , и воды переменного состава. Выглядят как снег или лед и имеют сходные с ними физические свойства. Образуются они при контакте газа и воды в определённых термобарических условиях, причём чем холоднее климат, тем чаще встречаются такие условия. Гидрат природного газа, например, образуется при 0 по Цельсию и при давлении 25 атмосфер. Если температура выше, то для образования газогидрата необходимо увеличение давления воды .

Основным элементом газогидрата является кристаллическая ячейка из молекул воды, внутри которой размещена молекула горючего газа. При этом кристаллическая решетка воды, характерная для льда, расширена и содержит полости, заполненные молекулами природного газа. Ячейки образуют плотную кристаллическую решетку, похожую на лед.

Гидрат природного газа – одна из форм существования природного газа в недрах .

В наиболее распространённом в земной коре гидрате метана соотношение между газом и водой примерно 1 к 6. При этом удельное газосодержание гидрата метана достигает 164 куб. метров газа на 1 куб. метр гидрата.

По общему мнению нефтегазовых геологов, природные газовые гидраты содержат основной объём природного газа в литосфере. По разным оценкам, в природных гидратах содержится от 2000 до 5000 трлн куб. метров газа . Значительная часть этих газовых ресурсов расположена в арктических широтах, так как именно наличие мощного (более 300 м) слоя вечной мерзлоты создаёт необходимые условия для гидратообразования, а в океане холодная вода позволяет образовываться газогидратам уже с глубины 250-300 м.

По ранее сделанным российским оценкам, в недрах арктических широт России может содержаться до 1000 трлн куб. м газа в гидратном состоянии. Однако далеко не весь этот объём можно добыть на современном уровне развития технологий . Но если хотя бы 10% этого объёма можно будет добыть, то это в значительной степени обеспечит энергоснабжение страны на многие десятилетия.

Впервые газогидраты были обнаружены в середине 70-х годов двадцатого века канадскими рыбаками. Нередко при поднятии с глубин тралов с рыбой в них оказывались крупные куски похожего на снег испачканного донным илом вещества. Кому-то пришло в голову поджечь этот глубоководный «снег». И он загорелся!

Преимущества использования гидрата природного газа:

Один кубический метр гидрата природного газа эквивалентен 160 кубическим метрам природного газа в газообразном состоянии. На 100 литрах газа автомобиль может проехать 300 километров, тогда как на 100 литрах «горючего льда» — 50 тысяч километров.

Источник

Горючий лед и энергетическая «революция»

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.

Автор — заместитель генерального директора Института национальной энергетики

Источник

«Горючий лед». Новая эра для энергетики

Китай стал первой в мире страной, начавшей с морского шельфа добычу гидрата природного газа – который рассматривается в качестве нового энергетического источника и со временем сможет стать достойным конкурентом нефти и природному газу.

Не смотря на то, что себестоимость добычи нового топлива еще достаточно высока, можно не сомневаться, что мы наблюдаем очередной виток энергетической диверсификации, который, подобно сланцевым нефти и газу, скоро даст о себе знать.

Что такое газогидрат?

Это кристаллическое соединение, которое образуется из воды и газа при необходимой температуре и давлении. По виду похож на обычный лед. На ощупь – гладкий и холодный. Не имеет запаха. Горит желтовато-синим пламенем.

В одном кубическом метре газогидрата содержится намного больше энергии, чем в кубометре природного газа. Один кубометр «горючего льда» равен 164 кубометрам природного газа в газообразном состоянии.

На 1 литре газогидрата автомобиль может проехать около 500 километров, в то время как на 1 литре природного газа автомобиль проезжает лишь 3 километра.

Неисчерпаемое хранилище энергии

Результаты геологических исследований говорят о том, что мировые запасы газогидратов составляют от 12 до 20 тыс. гигатонн. Прогнозные запасы углеводородов в дальнейшем могут вырасти, поскольку исследованы далеко не все участки, потенциально богатые на «горючий лед».

Крупные запасы гидрата природного газа залегают на морских глубинах от 500 до 2500 метров. Много «горючего льда» находится также и в арктических недрах.

По оценкам геологов, запасы газогидрата превышают по своему объемы все известные на планете источники энергии. Еще нет полной картины того, сколько гидрата природного газа содержится в земных недрах, но даже по заниженным приблизительным оценкам можно уверенно говорить о том, что это самый большой энергетический резерв, на данный момент доступный человечеству.

Энергетический потенциал метангидрата больше, чем у нефти, угля, сланца и торфа вместе взятых. Если будут найдены приемлемые технологии для недорогой и экологически-безопасной добычи, этого топлива должно хватить на многие столетия.

По оценкам геологов, в арктических широтах Сибири и Северной Америки в месторождениях гидрата концентрация газа составляет от 60 до 80%, что намного больше, чем на морских месторождениях, где наполняемость газом, как правило, не превышает 20%. При этом морские залежи значительно крупнее арктических континентальных.

Месторождения газогидратов уже обнаружены у берегов США , Канады, Мексики, Японии, Южной Кореи, Индии, Китая, в Средиземном, Черном, Каспийском и Южно-Китайском морях. В шельфовой зоне возле Украины также присутствуют запасы метангидрата.

Геологи предполагают, что залежи гидрата природного газа расположены на значительно больших площадях, чем те, что известны уже сейчас.

Остается нерешенным вопрос, как снизить себестоимость добычи, и как использовать эти богатства, не нарушив экологическое равновесие в окружающей среде?

Гонка за «горючим льдом» началась

Многие развитые страны уже сейчас серьезно рассматривают гидрат природного газа как очень перспективное направление для энергетики ближайшего будущего.

Первая промышленная добыча метана из гидратов была налажена в Сибири. На Мессоякском газовом поле в России уже много лет природный газ получают из метангидрата. От месторождения проложен газопровод до Норильска.

Не смотря на лидерство в добыче углеводородов из сланцевых пород, США серьезно интересуются добычей газогидратов. Конгресс выделил первые 50 млн долларов на разработку программы включения нового топлива в энергетический баланс страны. По оценкам американских экспертов, потребность страны в энергии в ближайшие пять лет увеличится на 30%, поэтому любые новые варианты получения топлива будут очень кстати.

Активно осваивают новый вид топлива японцы. В Японии нет нефти и газа, весь объем приходится импортировать, но зато эта страна обладает большими запасами метана, который находится на морском дне. Японцы ставят перед собой цель выйти на уровень коммерческой, промышленной добычи газогидрата, получив новый, почти неисчерпаемый источник энергии. Чтобы как можно быстрее выйти на нужный результат, Япония одновременно отрабатывает технологии добычи как с морского дна, так и в арктических широтах.

Пробное бурение в канадской Арктике показало, что добытый лед заполнен газом на 80%. Полномасштабную разработку месторождения, которое находится в 70 километрах от японского побережья, планируется начать уже в 2018 году.

По оценке JOGMEC , с имеющимися запасами метангидратов на шельфе страны, Япония может покрыть свои потребности в природном газе на 100 лет вперед.

О своих успехах в вопросе выхода на промышленную добычу гидратов заявили и китайцы. Китаю первому удалось поднять «горючий лед» с морского дна. Месторождение расположено на дне Южно-Китайского моря в 285 километрах от Гонконга. С мая текущего года с месторождения ежедневно добывается 16 тысяч кубометров природного газа из гидратов.

Обладающая большими запасами энергетических ресурсов Канада также работает над освоением промышленной технологии добычи метангидрата, как самостоятельно, так и совместно с японцами.

Для добычи «горючего льда» нужны новые технологии

Ни одна страна в мире пока не смогла выйти на отлаженную промышленную технологию добычи нового топлива. Сложность добычи газогидрата состоит в том, что, по предположению исследователей, под слоем метанового льда находятся огромные газовые пузыри.

Разгерметизация такого пузыря и попадание большого объема метана в атмосферу может привести к экологической катастрофе большого масштаба. Поэтому идет поиск технологии, которая даст возможность добывать газ, не допуская его утечки в атмосферу.

Вопрос выхода технологий на коммерческий уровень – это лишь вопрос времени. Вначале нефть и газ из сланцевых пород из-за их высокой себестоимости также не могли конкурировать с традиционной добычей.

Но за два десятилетия американцы настолько продвинулись вперед, что стоимость добычи из сланцевых пород снизилась до уровня традиционной. Это дало возможность сланцевым углеводородам стать успешным конкурентом на мировом энергетическом рынке.

Появление газогидрата свидетельствует об одной важной тенденции – газ становится важнейшим энергетическим ресурсом. Прежде всего, потому, что его много. Запасы метангидрата превышают существующие объемы традиционного и сланцевого газа в 50 раз, этого хватит не на одно столетие активной эксплуатации.

Газ метан в перспективе заменит собой традиционные нефтепродукты, и уже сейчас пришло время создавать новые двигатели и оборудование, которые будут работать на метане. Успехи японских и китайских геологов могут сигнализировать о скором наступлении новой энергетической эпохи.

Источник