CC BY
8РАЗДЕЛ 7.
ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ, ГИДРОМЕЛИОРАЦИЯ, ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГЕТИКА
УДК 553.981:622.324
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ЗАПАСЫ УГЛЕВОДОРОДОВ НА АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОМ
ШЕЛЬФЕ УКРАИНЫ
Ажермачев Г.А., к.т.н., профессор
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
На Украине ощущается острый дефицит газа и нефти. Собственные запасы их сосредоточены, в основном, на шельфе Черного и Азовского морей, однако они слабо осваиваются. В последние десятилетия на украинском шельфе Черного и Азовского морей открыты большие запасы газогидратов, разработка которых позволит полностью отказаться от импорта углеводородного сырья на ближайшие сто лет и более.
Углеводороды, запасы, газогидраты, разработка
Введение
В последние десятилетия абсолютное большинство стран в мире ощущает острый дефицит в углеводородном сырье. Только 20-25 стран могут обеспечить себя собственным добывающим объёмом углеводородов, а некоторые из них имеют возможность поставлять их и в другие страны. Особенно обострилась потребность в голубом топливе.
Наиболее крупными доказанными запасами газа и способные представить его на рынок на начало 2011 года обладали следующие страны: Россия - 44,8 трлн. м3 , Иран -29,6 трлн. м3, Катар - 25,2 трлн. м3, Туркмения - 8 трлн. м3, Саудовская Аравия - 8 трлн. м3, США - 7,7 трлн. м3, ОАЭ - 6 трлн. м3, Венесуэла - 5,5 трлн. м3, Нигерия - 5,3 трлн. м3, Алжир - 4,5 трлн. м3.
Несмотря на то, что добыча газа постоянно увеличивается, цены на газ всё время возрастают.
Украина относится к тем странам, которые почти полностью зависят от импорта углеводородов, несмотря на то, что собственные разведанные запасы могут оцениваться приблизительно в два миллиарда тонн условного топлива, правда основные запасы их располагаются на шельфе Черного и Азовского морей.
Способы решения проблемы
Многие страны западного и восточного полушария, даже те, которые имеют собственные месторождения нефти и газа, в том числе и европейские страны, ведут интенсивные поиски углеводородов. Все большее внимание обращается добыче сланцевых газов. Месторождения такого газа обнаружены в Англии, Франции, Польше и в других странах. Но мало обнаружить месторождения углеводородов и приступить к их добыче, необходимо четко представить и оценить, к каким геопоследствиям могут привести разработки этих месторождений
Например, США и Канада недавно открыли на своей территории большие запасы сланцевого газа, который находится на глубине 500-900 м. Для интенсивного извлечения газа предполагается использовать закачку воды под большим давлением для увеличения давления пластового газа на месторождении. Такой способ известен.
Однако ученые-сейсмологи США и общественность выступают против добычи сланцевого газа таким способом. У них еще на памяти закачка жидкости в глубокие скважины в 40-х - 60-х годах прошлого столетия в штате Колорадо, когда несейсмоопасный
регион превратился в сейсмоопасный. После закачки жидкости стали проявляться землетрясения с силой более 5 баллов.
Закачка воды ведет к повышению порового давления в породах, вызывает «смазку» пластов на расстоянии 1,5-5 км от скважины [1].
А ведь территория северной части Европы считается несейсмоопасной.
Следует отметить, что в настоящее время около 30% всех углеводородов, добываемых в мире, производится с морских месторождений.
Еще в 90-х годах прошлого столетия специалистами НАПКС была разработана концепция освоения морских месторождений углеводородов на шельфе Украины, которая к нынешнему времени могла обеспечить углеводородную независимость страны от других стран.
Разработанная концепция коллективом НАПКС получила высокую оценку комиссии Совмина Украины, отметившую существующий вклад в развитие энергетического потенциала страны наряду с разработками НАН Украины, института сварки им. Е.О. Патона и института «Коралл» (в конкурсных разработках принимали участие 14 коллективов Украины). Однако воз и ныне там [2,3,4].
Первостепенная цель перед специалистами Украины - решить проблему углеводородного сырья
А есть ли другие альтернативные источники, способные уменьшить «голод» в нефти и газе (уголь, торф, атомная энергия, солнечная, ветровая во внимание не принимаются)? Оказывается, есть.
Ученые многих стран в последние десятилетия ХХ века большое внимание стали уделять поиску промышленных месторождений газогидратов, которые всё чаще находят на морском дне в районах подводных вулканов и местах разломов земной коры, где выделяются подземные газы. Особенно интенсивные поиски ведут США, Канада, Япония, Индия, Южная Корея, Германия и другие страны. В этих странах существуют большие государственные программы изучения газогидратов наряду с ядерными и космическими исследованиями.
В конце XVIII века видный английский естествоиспытатель Джозеф Присли обратил внимание на необычные кристаллические соединения, образующиеся из воды и газа при определенных давлениях и температуре.
Впервые свойства полученного таким образом вещества описаны в 1810 году Гемфри Деви, который указал, что благодаря своей структуре один объем такого газового гидрата может содержать до 160-180 объемов чистого газа.
Ученые предполагают, что наиболее благоприятные условия для образования газогидратов могут наблюдаться при извержении вулканов. Ни одного извержения вулканов не обходится без выделения газов. В основном они состоят из паров воды, хлора, водорода, углерода, сероводорода, азота и других элементов, а также сернистых и других соединений
Вулканов на земле - тысячи. Особенно много их в прибрежных районах Тихого океана - у Камчатки, Аляски, Курильских островов, Японии, Филиппин, Индонезии, Новой Зеландии, западного побережья Америки и в других районах земного шара. Это «отдушины» земных недр. Исследования вулканологов показали, что в земных толщах на глубине 20-100 км при определенных условиях создаются очаги магмы. Образующиеся газы, находящиеся под большим давлением, просачиваются вверх через толщу земных пластов. Если выход газов затруднен или невозможен, то давление газов еще сильнее возрастает и становится выше давления окружающих пластов, происходит взрыв -извержение вулкана. При этом выбрасывается большой объем газа, пепла, разрушенных пород, выливается магма в виде лавы. Химический состав извергнутого вещества содержит 70-80 различных химических элементов [5].
При подводных извержениях вулканов выброшенный пепел не «путешествует» в атмосфере, а оседает на дно (а это миллионы тонн), постепенно создавая многометровые запасы полезных ископаемых газогидратов.
В разведке и разработке газогидратных месторождений в настоящее время больше всех преуспела Япония. Она создала целую индустрию по добыче газа из газогидратов. Пробурено более 30 скважин в прибрежном шельфе и с 2007 года осуществляет добычу газа. Программой предусматривается, что в 2017 году Япония выйдет на газовый рынок со своими предложениями.
Ученые НАН Украины пришли к выводу о наличии нового газового потенциала на шельфе Черного и Азовского морей. Наличие большого объема сероводорода в водах Черного моря известно давно. Предполагается, до 87 % объема воды насыщены этим газом. Многие являлись свидетелями образования горящих факелов на поверхности моря.
Наиболее крупным факелом, который наблюдался современниками, был в сентябре 1927 года, во время Крымского землетрясения. В ночь с 11 сентября на 12 сентября во время землетрясения в 30 километрах к западу от Севастополя на поверхности моря выросли огромные огненные столбы. В 3 часа 30 минут служба маяка Севастополя установила по пеленгу 255° целую стену пламени высотой 400-500 м и шириной около трех километров. Вспышки огня были видны даже в Евпатории.
В течении еще нескольких месяцев огненные фонтаны наблюдались над поверхностью моря напротив Судака, Феодосии и даже Анапы.
Это, по-видимому, не первое проявление природы такого рода.
Черноморский регион находится в зоне высокой сейсмической активности. Здесь неоднократно наблюдались сильные землетрясения. Так при описании историками катастрофического Пантикопийского землетрясения, которое произошло в 63 году до новой эры, мы находим, что дворец Митридада был разрушен, море буквально горело большим пламенем.
В 1902 году у берегов Болгарии наблюдалось большое количество огненных факелов над поверхностью моря.
Коллектив ученых НАН Украины под руководством академика Е. Ф. Шнюкова, изучая процессы, происходящие в глубинах Черного моря, пришли к выводу, что газы метана, постоянно выделяясь из недр моря через земную кору, при определенных условиях могут образовывать огненные факелы. Наблюдения дали возможность предположить, что в течение года объем выделенных газов может составлять 30 млрд. м3 и более. Это примерно половина нынешнего потребления газа Украиной. Невышедший на поверхность газ консервируется в верхних донных породах в виде газогидратов. Значительная концентрация газогидратов обнаружена в выделениях грязевых вулканов, которые имеются в Черном и Азовском морях, а на суше на Керченском и Таманском полуостровах. Обнаруженных грязевых вулканов в этих районах многие десятки.
Обычно это спокойно булькающие образования, но известны и катастрофические проявления, например, у села Вулкановка (1909 и 1914 гг.), около Керчи (1927 и 1982 гг.) и др.
В Азовском и Черном морях грязевые вулканы встречаются как на мелководных акваториях, так и в глубинных зонах. За некоторыми из них ведутся многолетние наблюдения.
В 2000 году в Азовском море произошло сильное извержение вулкана Голубицкий. Это было уже десятое его извержение с 1795 года, когда свидетелями впервые были переселившиеся запорожские казаки.
В 2002 и 2003 годах наблюдалось пробуждение вулкана Двуреченского к юго-востоку от Алушты. Эхолот обнаружил фонтан газа диаметром 300 м и высотой 800-850 м. Очевидно, примерно такие вулканы были «разбужены» при Крымском землетрясении 1927 года. Одновременный выброс газа в таких случаях может значительно превышать 200-300 млн. м3, часть которого выходит в виде огненного факела на поверхность моря, а часть
консервируется вокруг вулкана в виде газогидратных выделений в верхних слоях донных грунтов.
После многочасовых выделений газа иногда образуются подводные острова диаметром несколько сот метров, которые постепенно размываются, образуя многометровые залежи газогидратов с илами. На протяжении многих тысячелетий толщина обогащенных иловых отложений увеличивается и может достигать 300-500 м и более.
А что думают те подразделения в стране, от которых зависит развитие собственной энергетической отрасли, способной обеспечить необходимый объем углеводородов и снять зависимость от других стран?
Кабинет Министров Украины в начале 90-х годов прошлого века принял постановление: «Про пошуки газопдратно'1 сировини в Черному морi i створення ефективних технологш п видобутку та переробки». С припиской «Взяти до вщома, що виконання програми здшснюватиметься без долучення бюджетних коштiв».
Выводы
1. Украина ощущает острый дефицит в углеводородах в настоящее время и эта проблема еще будет стоять много лет.
2. Государство тратит большие народные средства на закупку углеводородов, при этом не уделяет должного внимания на разработку и эксплуатацию собственных месторождений на морском шельфе.
3. Разработка собственных углеводородных запасов на Азово-Черноморском шельфе позволит полностью устранить дефицит в углеводородном сырье Украины.
Список используемых источников
1. Гир Дж. М., Шах Хар. Ч. Зыбкая твердь. / Перевод с англ. - М.: Мир. 1988. - 220 с.
2. Ажермачёв Г.А. Стратегия увеличения добычи углеводородов на шельфе Украины. / Г. А. Ажермачёв, С.И. Иванов // Строительство и техногенная безопасность: Сб. научных трудов. В. 6. КАПКС. - Симферополь. 2002. - с. 144-147.
3. Ажермачёв Г. А. Пути повышения добычи углеводородов на Азово-Черноморском шельфе / Г. А. Ажермачёв // Строительство и техногенная безопасность.: Сб. научных трудов. В. 32. НАПКС. - Симферополь. 2010. - с. 21-26.
4. Ажермачёв Г.А. Разработка морских месторождений углеводородов на шельфе Черного моря и вопросы экологии/ / Г.А. Ажермачёв, С.Г. Ажермачёв, В.В. Молошный. // Збiрник наукових праць Украшського шституту сталевих конструкцш iменi В.М. Шимановського. В.7. Видавництво «Сталь». Кшв. 2011. - с. 12-18.
5. 100 великих рекордов стихии./ Н.Н. Непомнящий. // М., Вече, 2008. - 432 с.
УДК 515.2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНИИ КАУСТИКИ ДЛЯ СОСТАВНОЙ КРИВОЙ С ИРРЕГУЛЯРНОЙ ВЕРШИНОЙ
Митрофанова С.А.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
С целью определения геометрии карстовой области для отражающих поверхностей в виде поверхности вращения и цилиндрических, образующей которых является составная кривая с иррегулярной вершиной, рассмотрено определение линии каустики для данного вида кривой при решении плоской задачи аппарата отражения. В качестве сторон составной кривой были взяты кривые с изученными свойствами. Компьютерная визуализация решения плоской задачи аппарата отражения получена с использованием программы МаШСАО.
Иррегулярная вершина, каустика, отраженный луч, радиус кривизны, составная отражающая кривая, стороны составной кривой
