Газогидраты Каспия – перспективная основа энергетики Казахстана

Актуальность исследований аквальных залежей газогидратов обусловлена тем, что в настоящее время потребление всех видов ресурсов (в том числе и энергетических) растет экспоненциально (таблица 1).

Таблица 1 - Потребление энергии на одного человек (ккал/сут)

Первоначально (примерно 500 000 лет назад) человек использовал только мускульную энергию. В дальнейшем (несколько тысяч лет назад) он перешел на древесину и органические вещества. 100 лет назад центр тяжести энергопотребления сместился в сторону угля. 70 лет назад - в сторону угля и нефти. А последние 35 лет этот центр тяжести оказался прочно связан с триадой «уголь - нефть - газ».

По имеющимся прогнозам (таблица 2), несмотря на все продолжающееся развитие исследований по эффективному использованию альтернативных источников энергии (солнечной, ветровой, приливной и геотермальной), углеводородные виды топлива по-прежнему сохранят и, в обозримом будущем, даже существенно увеличат свою и так значительную роль в энергетическом балансе человечества.

Современный мировой энергетический рынок характеризуется следующими показателями.

Разведанные запасы по состоянию на конец 2008 г.: нефть - 169 млрд т, газ - 177 трлн м3, уголь - 848 млрд т.

Общемировое производство нефти в 2007 г. составило 3906 млн т, продуктов нефтепереработки - 3762 млн т., угля - 3136 млн т н.э., газа - 2940 млрд м3. При этом энергопотребление (primary energy) в мире равнялось 11099 млн т н.э.: включая 3953 млн т нефти, 3178 млн т н.э. угля, 2922 млрд м3 (2638 млн т. н.э.) газа, 709 млн т н.э. гидроэнергии и 622 млн т н.э. атомной энергии.

Таблица 2 - Вклад различных источников энергии в мировой энергобаланс (%)

Что касается прогноза мирового потребления энергии на 2020 г., то согласно оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), ее совокупное потребление составит 13300-14400 млн т н.э.: нефти - 4600-5100 млн т н.э., газа - 3600-3800 млрд м3 (3250-3450 млн т н.э.), угля - 2700-3200 млн т н.э., атомной энергии - 780-820 млн т н.э. и гидроэнергии - 320 млн т н.э.

Одной из основных проблем современной энергетики является неизбежное сокращение в средне- и долгосрочной перспективе запасов основных традиционных ее источников получения (в первую очередь, нефти и газа).

При этом продуктивность разрабатываемых месторождений углеводородов неуклонно снижается, новые крупные месторождения открываются все реже, а использование угля наносит существенный ущерб окружающей среде.

Поэтому и приходится разрабатывать труднодоступные залежи нефти и газа в суровых природно-климатических условиях, на больших глубинах и, кроме того, обращаться к неконвенциональным углеводородам (нефтяные пески и горючие сланцы). Все это значительно увеличивая стоимость получаемой энергии, так и не решает окончательно существующую проблему.

В связи с имеющейся ограниченностью и невосполнимостью традиционных ресурсов природного (горючего) газа, а также с растущим в XXI в. спросом на этот энергоноситель, человечество вынуждено обратить внимание на его значительные ресурсы, заключенные в нетрадиционных источниках, и прежде всего, природных газовых гидратах.

Согласно современным геологическим данным в донных осадках морей и океанов в виде твердых газогидратных отложений находятся огромные запасы углеводородного газа. Так, потенциальные запасы метана в газогидратах оцениваются величиной 2Ч1016 м3.

Однако газовые гидраты являются единственным все еще не разрабатываемым источником природного газа на Земле, который может составить реальную конкуренцию традиционным углеводородам: в силу наличия огромных ресурсов, широкого распространения на планете, неглубокого залегания и весьма концентрированного состояния (1 м3 природного метан-гидрата содержит около 164 м3 метана в газовой фазе и 0,87 м3 воды).

Необходимо также отметить и имеющееся резкое возрастание внимания к газогидратной проблематике. В частности, в течение более чем 229 лет исследований газогидратов интерес к ним рос по мере понимания их особой значимости для человечества. Так, если за период с 1778 по 1934 г. по газогидратам было опубликовано всего 56 работ (причем чисто академического плана), то с 1935 по 1965 гг. опубликовано 144 работы (к тому же в основном промышленного назначения), а с 1965 г. по настоящее время - уже более 7600 работ. Причем суммарное количество полученных с 1940 г. авторских свидетельств и патентов на изобретения по гидратной проблематике превысило 500.

Такой всплеск интереса к этим вопросам обусловлен тем, что газогидраты рассматриваются как наиболее перспективный источник получения энергии в ближайшем будущем.

В настоящее время исследовательские работы по аквальной газогидратной проблематике ведут Россия, Германия, Япония, Нидерланды, Китай, Индия, Норвегия, США и Канада.

Усилиями ученых этих стран уже изучены в теоретической и экспериментальной постановке вопросы строения газогидратов и их устойчивость (в зависимости от температуры и давления).

Было установлено, что геотермические параметры залежей аквальных газогидратов непосредственно зависят от климата, гидрологических характеристик (течение, глубина, горячие источники и т.д.) акваторий.

Однако для поисков и разведки залежей аквальных газогидратов необходимо более тщательно изучить их генезис и источники поступления к ним метана (речной сток, разломы, сипы, грязевые вулканы непосредственно и др.).

Среди этих источников образования аквальных залежей газогидратов особый интерес вызывают грязевые вулканы, расположенные на дне акваторий.

Грязевые вулканы изучались сотрудниками МГУ им. М.В. Ломоносова, Геологического института АзФАН, ГИН РАП, ИПНГ РАН, НИИ МПР РФ, РГУНиГ им. И.М. Губкина, РУДН и др.

Однако эти исследования были направлены прежде всего на установление их генезиса, строения и формы проявлений, т.е. практически не затрагивалась область влияния на гидратообразование.

Исследование выполнено по Государственному контракту № П1405 от 03 сентября 2009 г. в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. - мероприятия № 1.2.1 - Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук по НИР «Разработка эффективных методов поиска, разведки и экологически безопасного освоения месторождений (залежей) газогидратов оз. Байкал, Телецкое (Россия) и оз. Иссык-Куль (Кыргызстан)». Руководитель - д.т.н., проф. А.Е. Воробьев (РУДН).

энергия газогидрат аквальный залежь

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдеев Л.А. Математическое описание объекта аэрогазового контроля и управления // В настоящем номере журнала Тр. ун-та. Караганда, 2012.

2. Карпов Е.Ф., Биренберг И.Э., Басовский Б.И. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. М.: Недра, 1984.

3. Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-Заде А.Ю. Технологические измерения и приборы. М.: Высшая школа, 1989.

Размещено на Allbest.ru