CC BY
97
УДК 330.131.5:662.279.72
А. А. Шацкая*, С. М. Ходченко
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9 * e-mail: [email protected]
АНАЛИЗ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОГИДРАТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Приведена оценка запасов природных газогидратов в России и за рубежом. Показано, что в настоящее время для России разработка газогидратных месторождений нерентабельна. Рассмотрены перспективы применения газогидратных технологий для транспортировки и хранения природного газа.
Ключевые слова: газовые гидраты; технологии; экономическая эффективность; альтернативные источники энергии, нетрадиционные источники сырья, топливо, газ, наноструктуры.
На сегодняшний день всё чаще стала подниматься тема поиска альтернативных источников энергии. И это не удивительно, ведь уже в недалеком будущем человечество может исчерпать все месторождения природного газа, позволяющие его добычу традиционными способами. Тогда останется два пограничных варианта: переход на альтернативные виды топлива и поиск альтернативных источников традиционных видов топлива.
В мире пока ещё не изобретён вид топлива, способный стать достойной заменой традиционным, поэтому основным направлением поиска источников энергии становится разработка новых способов добычи топлива традиционного. Одним из таких источников являются залежи газовых гидратов. Газовые гидраты, которые в первой половине прошлого века были большой проблемой газопроводов, превратились сегодня в один из перспективных источников углеводородного сырья.
Гидраты газа представляют собой кристаллические соединения, так называемые клатраты ( от лат. сЫЬга^ - «сажать в клетку»), в которых молекулы газа при определенных давлении и температуре заполняют структурные пустоты кристаллической решетки, образуемые молекулами воды с помощью водородных связей. Внешне они похожи на непрозрачный лед. Благодаря своей клатратной структуре единичный объем газового гидрата может содержать до 160180 объемов чистого газа. Плотность гидрата метана около 900 кг/м3.
Интерес, проявляемый в настоящее время к газовым гидратам, в первую очередь обусловлен значительными ресурсами природного газа, находящегося в земной коре в газогидратной форме. По экспертным оценкам, только в России ресурсы метана в залежах газовых гидратов многократно (примерно на три порядка) превышают количество разведанных запасов и прогнозных ресурсов традиционного природного
газа.
К настоящему времени в мире открыто уже более 220 месторождений газогидратов (рис. 1.). Они обнаружены в США, Канаде, Гватемале, Мексике, Японии, Южной Кореи, Индии и Китае; в России - в Охотском, Черном, Каспийском, Южно-Китайском морях, в глубинах озера Байкал. Также высказываются предположения, подтверждаемые теоретической аргументацией, о наличии большого числа месторождений газогидратов на всей площади арктического шельфа России.
В промышленном масштабе добыча метана из газогидратных залежей нигде в мире не ведется, и запланирована она только в Японии — на 20182019 годы. Тем не менее ряд стран реализуют исследовательские программы. Наиболее активны здесь США, Канада и Япония.
На сегодняшний день дальше всех в изучении потенциала разработки залежей газогидратов продвинулась Япония. В начале 2000-х годов страна начала реализацию программы по освоению газогидратов. В феврале 2010 года Японская национальная корпорация по нефти, газу и металлам (ГОвМЕС) начала пробное бурение скважин в Тихом океане, в 70 км к югу от полуострова Ацуми, для получения гидратов метана. А в марте 2013 года Япония первой в мире приступила к тестовому извлечению метана из газогидратов в открытом море.
Стоимость добычи газа из газогидратных залежей на данный момент велика. Так, например, при средней цене добычи традиционного газа в 50 долл. США за тысячу кубометров и себестоимости извлечения сланцевого газа в 120 долл. США, получение аналогичных объемов газа из газогидратных залежей оценивается пока в 200350 долл. США. При этом нужно учитывать, что пока предпринимаются лишь первые попытки применения далеко несовершенных технологий. А ведь прогресс не стоит на месте.
Подтвержденные и предполагаемые месторождения газовых гидратов в мире
Источники: Council of Canadian Academies. Kvenmlden and Hogers Рис. 1. Подтвержденные и предполагаемые месторождения газовых гидратов в мире
Сейчас мнения специалистов относительно разработки месторождений газовых гидратов расходятся. Некоторые видят в этом большие перспективы, другие относятся к этому с неодобрением.
На пути к новым нетрадиционным источникам сырья полезно вспомнить о допущенных отдельными компаниями и специалистами России первоначальных негативных оценках стартового этапа сланцевой революции. Еще не так давно можно было услышать, что промышленная добыча сланцевого газа - это фантастика. Однако современные технологии и рост спроса на топливо превратили фантастику в реальность менее чем за 10 лет. Хотя следует отметить, что пока ещё сланцевый газ не может быть достойной альтернативой природному газу, так существующие технологии его добычи оказывают серьёзное негативное воздействие на окружающую природную среду.
Целесообразно отметить, что тема газовых гидратов не исчерпывается только их сырьевым использованием. В области технических приложений у газовых гидратов богатые перспективы. Газогидратные технологии можно применять для опреснения воды, для хранения и транспортировки газа. Технологические предложения по хранению и транспортировке природного газа в гидратном состоянии появились еще в 40-х годах ХХ века. Внимание специалистов привлекает свойство газовых гидратов при относительно небольших давлениях
концентрировать значительные объемы газа.
В последнее время появляются технологии, позволяющие обеспечить возможность разработки отдаленных газовых месторождений и утилизации попутного газа одиночных месторождений нефти, в т.ч. и на шельфе, для которых прокладка специального газопровода нерентабельна. В основе этих технологий лежит способ создания замороженного гидрата газа, смешанного с некоторой буферной средой. При этом полученная «газо-буферная» смесь охлаждается до температур близких к нулю градусов, и сохраняет стабильность при нормальном атмосферном
давлении. Очевидно, что оптимизация буфера и технологии смешения, позволит прежде всего, решить задачи транспортировки газа без использования трубопровода и безопасного хранения газогидратной смеси при нормальном давлении и температуре. Однако, если сравнивать при указанных условиях плотность упаковки метана в сжиженном состоянии и в газогидратной форме, то тут газогидраты уступают -концентрация газа в этом случае в 3,5 раза меньше.
Российские ученые изобрели способ для более плотной упаковки метана в газогидратной форме. В основе этого способа лежит применение наноструктур. Использование данной технологии дает возможность безопасно хранить и транспортировать примерно в 3-4 раза большее количество газа по сравнению с традиционным газогидратом. Кроме того, структура предложенного учеными гибридного
наноматериала позволит хранить и транспортировать метан в газогидратной форме при температурах близких к 0°С, что практически не требует затрат энергии.
Еще одним аспектом применения газогидратных технологий является возможность хранения природного газа в виде газовых гидратов
- организации газогидратных хранилищ газа в равновесных условиях (под давлением) вблизи крупных потребителей газа. Сооружение подобного хранилища не является сложным: хранилище представляет собой батарею газгольдеров, размещенных в котловане или ангаре, и соединенную с газовой трубой. В весеннее-летний период хранилище заполняется газом, формирующим гидраты, в осеннее-зимний
- отдает газ при разложении гидратов с использованием низкопотенциального источника теплоты. Строительство подобных хранилищ вблизи теплоэнергоцентралей может существенно сгладить сезонную неравномерность в производстве газа и, в ряде случаев, представлять собой реальную альтернативу строительству подземных хранилищ газа.
Анализ современного состояния разработки и практического применения газогидратных
технологий в мире показывает, что на данный момент для России освоение газогидратных месторождений нерентабельно Однако разработанные российскими учеными
нанотехнологии перевода газа в газогидратное состояние, транспортировка и хранение метана в
форме газогидратов с использованием наноструктур представляют весьма перспективное направление в развитии топливно-
энергетического и нефтегазохимического комплексов РФ.
Шацкая Анна Андреевна - студентка 5-го курса кафедры Логистики и экономической информатики РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Ходченко Светлана Михайловна - доцент кафедры Логистики и экономической информатики РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Толкачев В. Газовые гидраты — важный очередной нетрадиционный ресурс природного сырья и топлива [Электронный ресурс] / Сайт компании NAC. Раздел ГАЗОГИДРАТЫ. http://www.llcnac.com/news/gas-hydrates-as-an-important-alternative-source-of-natural-resources-and-fuel.html (дата обращения 5.05.2014).
2. Квачева Л. Д., Червонобродов С. П., Хавкин А. Я. Графеновые наноструктуры для хранения и транспортировки газогидратов / II Международная Конференция «Наноявления при разработке месторождений углеводородного сырья: от наноминералогии и нанохимии к нанотехнологиям» / НОР, ЕЛвЕ, ПЦ ФС РФ «НТИС», Фонд Байбакова, ЦМТ, под ред. Сафаралиева Г.К., Хавкина А.Я., Изотова В.Г. / Материалы II Международной Конференции в г. Москва, 21-22 октября 2010г. - М.: Нефть и газ, 2010. - С.380-383.
Shatskaya Anna Andreevna*, Khodchenko SvetlanaMikhaylovna D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: [email protected]
ECONOMIC EFFICIENCY ANALYSIS OF GAS-HYDRATES TECHNOLOGIES APPLICATION
Abstract
Assessment of gas-hydrates reserves in Russia and abroad has been done. It is shown, that at present the development of
gas-hydrates reserves in Russia is not economically rational. Perspectives of gas-hydrates technologies application for
transportation and storing of natural gas are discussed.
Key words: gas-hydrates; technologies; economic efficiency; alternative energy sources; non-traditional raw materials sources; fuel; gas; nanostructures.
