CC BY
12
25.00.12 (1.6.11) ГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ УДК 665.62 МЕСТОРОЖДЕНИЙ (ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ)
Сунь Хаоюань Российский университет дружбы народов
статус-кво и рекомендации по технологии добычи газовых гидратов
В ЮжНО-КИТАйСКОМ МОРЕ
DOI: 10.37493/2308-4758.2022.3.1
Введение. Морские газовые гидраты являются нетрадиционным ресурсом при-
родного газа, который хранится в глубоководных отложениях в твердом состоянии. Он имеет широкое распространение и большие запасы, а также рассматривается как важный альтернативный источник энергии для нефти и природного газа в будущем. Соединенные Штаты, Япония, Китай и другие страны ввели соответствующие законы и нормативные акты в отношении этого источника энергии и провели достаточный ряд научных исследований. В настоящее время технологии добычи газовых гидратов на шельфе Китая в основном включают метод понижения давления и метод твердофазного псевдоожижения. Эти методы имеют свои преимущества и недостатки, но их трудно удовлетворить потребностям коммерческой добычи.
Материалы и методы
исследования. Газовые гидраты, широко известные как «горючий лед», в основном распространены в отложениях морского дна и вечной мерзлоте на суше. После разложения они могут образовывать такие газы, как метан, который является чистым источником энергии с богатыми ресурсами и различные страны рассматривают его как важный альтернативный источник энергии в будущем. Однако традиционные ресурсы природного газа в Китае с трудом удовлетворяют спрос на экологически чистую энергию в результате экономического развития, и добыча газовых гидратов обещает стать эффективным способом решения этой проблемы. Таким образом, изучение газовых гидратов может не только способствовать скорейшей коммерческой эксплуатации ресурсов газовых гидратов в Южно-Китайском море, но также позволяет надеяться на снижение стоимости глубоководных традиционных ресурсов природного газа.
Результаты исследования
и их обсуждение. В статье приведено подробное описание каждого метода технологии добычи газовых гидратов в Китае с сравнительным анализом их преимуществ и недостатков применения на практике. Также в пример приводятся испытания газовых гидратов в Южно-Китайском море с оценкой их результатов.
Выводы. В статье даны рекомендации касательно вопроса добычи газовых гид-
ратов в Южно-Китайском море. Даны рекомендации о необходимости одновременного проведения исследований традиционных технологий и прорывных технологий добычи, а также совершенствования технологии интерпретации и оценки газовых гидратов в районе моря, с последующим снижением затрат с точки зрения всего жизненного цикла и, как следствие, изучением ключевого оборудования и технологий для глубоководных операций.
Ключевые слова: газовый гидрат, преобразование энергии, полезные ископаемые, разработка, промышленная добыча. _
Peoples' Friendship University of Russia
Status Quo and Recommendations on the Technology of Gas Hydrate Production in technology in South China Sea
Marine gas hydrates are an unconventional resource of natural gas that is stored in deep-sea sediments in a solid state. It has a wide distribution and large reserves, and is also considered as an important alternative energy source for oil and natural gas in the future. The United States, Japan, China and other countries have introduced relevant laws and regulations regarding this energy source and have conducted a sufficient number of scientific studies. Currently, gas hydrate extraction technologies on the Chinese shelf mainly include the pressure reduction method and the solidphase fluidization method. These methods have their advantages and disadvantages, but they are difficult to meet the needs of commercial mining.
Materials and methods
of research. Gas hydrates, commonly known as «combustible ice», are mainly found in
the sediments of the seabed and permafrost on land. After decomposition, they can form gases such as methane, which is a clean energy source with rich resources and various countries consider it as an important alternative energy source in the future. However, traditional natural gas resources in China are struggling to meet the demand for clean energy as a result of economic development, and the extraction of gas hydrates promises to be an effective way to solve this problem. Thus, the study of gas hydrates can not only contribute to the early commercial exploitation of gas hydrate resources in the South China Sea, but also allows us to hope for a reduction in the cost of deep-sea traditional natural gas resources.
The results of the study
and their discussion. The article provides a detailed description of each method of gas hydrate extraction technology in China with a comparative analysis of their advantages and disadvantages of application in practice. Tests of gas hydrates in the South China Sea with an assessment of their results are also given as an example.
The article provides recommendations on the issue of gas hydrate production in the South China Sea. Recommendations are given on the need for simultaneous research of traditional technologies and breakthrough production technologies, as well as improving the technology of interpretation and evaluation of gas hydrates in the sea area, with subsequent cost reduction in terms of the entire life cycle and, as a result, the study of key equipment and technologies for deep-sea operations.
gas hydrate, energy conversion, minerals, development, industrial production.
Sun Haoyuan
Introduction.
Conclusions.
Key words:
Введение
В последние годы зеленая трансформация стала одним из важных направлений развития нефтегазовых компаний. Большинство крупных международных нефтяных компаний, таких как British Petroleum, сформулировали стратегии зеленого развития или провели соответствующие научно-технические исследования и разработки, а также подготовились к зеленой трансформации посредством их реализации, слияний и поглощений профессиональных компаний и т.д. В 2020 году, в связи со вспышкой эпидемии новой коронавирусной инфекции и воздействием низких цен на нефть, мировая нефтегазовая отрасль понесла беспрецедентный удар, и экономическая ситуация серьезно ухудшилась. Однако в результате крупные нефтяные компании не сократили свои инвестиции в область чистой энергетики. Напротив, они увеличили свои инвестиции и выразили твердую готовность к преобразованиям [4]. В будущем спрос на нефть будет продолжать снижаться, а спрос на природный газ, как важный альтернативный источник энергии, будет продолжать расти, что уже создало благоприятные условия для развития технологии добычи газовых гидратов. В статье анализируется исследовательская значимость газовых гидратов в морских районах Китая, их роль в преобразовании энергии и энергетической безопасности, а также стратегических потребностей глубоководья, описывается текущее состояние и ситуация с пробной добычей основных технологий добычи газовых гидратов в морских районах Китая и, наконец, приводится 4 рекомендации по технологиям добычи гидратов природного газа в морских районах Китая.
Материалы и методы исследования
Газовые гидраты, широко известные как «горючий лед», в основном распространены в отложениях морского дна и вечной мерзлоте на суше. После разложения они могут образовывать такие газы, как метан, который является чистым источником энергии с богатыми ресурсами. Подсчитано, что газовые гидраты в мире в основном распространены на морских склонах суши и вечной мерзлоте Арктики. Объем ресурсов примерно вдвое превышает объем всех других ископаемых источников энергии (из которых
на морскую акваторию приходится более 90% ресурсов) и различные страны рассматривают его как важный альтернативный источник энергии в будущем [5]. Южно-Китайское море богато ресурсами газовых гидратов и разделено в общей сложности на 11 районов ресурсного ведения с предполагаемым объемом ресурсов 88 х 1012 м3 [6].
В настоящее время экологическая защита окружающей среды стала общим консенсусом. Европейские страны, такие как Соединенное Королевство, Франция, Германия, Ирландия и Норвегия, установили подробные целевые показатели углеродной нейтральности, а некоторые даже прописали их в законе. Крупные европейские нефтяные компании, такие как British Petroleum и Total, разработали стратегии преобразования энергии и увеличили инвестиции в чистую энергетику [4]. Соединенные Штаты также поддерживают развитие зеленой охраны окружающей среды, и новый президент Байден вернется к Парижскому соглашению после вступления в должность [7]. В настоящее время такие нефтяные компании, как ExxonMobil и Chevron в Соединенных Штатах, разрабатывают технологии улавливания углерода и другие сопутствующие технологии.
В 2020 году Китай опубликовал план «достижения углеродной нейтральности к 2060 году», что является вызовом для энергетической структуры Китая, основанной на угле. Исходя из этой предпосылки, в будущем, до широкомасштабного применения Китаем возобновляемых источников энергии, природный газ будет играть роль непрерывного источника энергии. Однако традиционные ресурсы природного газа в Китае с трудом удовлетворяют спрос на экологически чистую энергию в результате экономического развития, и добыча газовых гидратов обещает стать эффективным способом решения этой проблемы.
Традиционной китайской нефти и газу трудно удовлетворить потребности быстро растущего экономического и экологически чистого развития. В целях обеспечения энергетической безопасности Китай принял множество мер, таких как диверсификация поставок нефти и газа и поиск наземных маршрутов их транспортировки, чтобы уменьшить свою зависимость от Малаккского пролива.
Скорейшая реализация коммерческой разработки газовых гидратов в районе моря является одним из эффективных способов решения энергетической дилеммы Китая. Газовые гидраты в Южно-Китайском море в основном распределены на его континентальном шельфе. Нет проблем с морскими перевозками на большие расстояния. Ресурсы природного газа могут быть предоставлены в обычном режиме для смягчения напряженности в области энергетической безопасности.
В 2016 году Китай сформулировал подробную глубоководную стратегию, предложив три требования: «глубоководный вход», «глубоководная разведка» и «глубоководная добыча полезных ископаемых» [8]. Отечественные нефтегазовые компании отреагировали положительно и сформулировали стратегию развития глубоководной нефтегазовой отрасли. В последние годы, в связи с непрерывным развитием технологий, стоимость глубоководной добычи нефти и газа значительно снизилась. Однако поскольку среда с низкой температурой и высоким давлением в трубопроводе создает условия для вторичного образования газовых гидратов, образующиеся газовые гидраты трудно извлекать, что создает проблемы для глубоководной добычи и транспортировки нефти и газа, и ограничивает дальнейшее снижение их стоимости. Таким образом, изучение газовых гидратов может не только способствовать скорейшей коммерческой эксплуатации ресурсов газовых гидратов в Южно-Китайском море, но также позволяет надеяться на снижение стоимости глубоководных традиционных ресурсов природного газа.
Результаты исследования и их обсуждение
В настоящее время технологии добычи газовых гидратов в Китае включают метод добычи, метод дробления и извлечения на месте, метод замещения CO2, метод нагрева и ингибиторы впрыска. Среди них метод добычи и метод дробления и извлечения на месте являются основными направлениями исследований, и пробные испытания на добычу достигли хороших результатов.
Метод понижения давления - это технология добычи газовых гидратов в морских районах, которая ускоряет разложение газовых
гидратов за счет снижения пластового давления для увеличения суточной добычи. В настоящее время технология была многократно протестирована и получила широкое признание на международном уровне [9]. Пробная добыча доказала, что эта технология может эффективно решать проблемы мирового уровня, такие как строительство скважин сложной конструкции в неглубоких и мягких пластах, увеличение добычи из одной скважины и возможность преобразования коллектора [10].
Она обладает большим потенциалом для индустриализации и очевидными преимуществами в технических запасах. Однако метод понижения давления все еще находится на некотором расстоянии от коммерческого применения и ему необходимо решить проблемы добычи из одной скважины, расширенного производственного цикла, динамической стабильности при добыче полезных ископаемых, укрепления пласта и восполнения энергии [11]. В настоящее время ведутся отечественные и зарубежные исследования по решению проблем низкой эффективности метода понижения давления и периодического снижения добычи газа за счет расширения зоны снижения давления и дренажа эксплуатационных скважин, улучшения проницаемости за счет преобразования пласта и тепловой компенсации разложения гидрата в пласте [12]. Расширение открытой площади пласта является эффективным способом увеличения дебита одной скважины. Поэтому эффект от использования метода понижения в горизонтальных скважинах значительно лучше, чем у вертикальных скважин. Однако из-за проблем рыхлых осадочных горных пород на поверхности земной коры и плохой геотехнической цементации в глубоководных и неглубоких пластах стабильность горизонтальных скважин трудно гарантировать [13]. Кроме того, длина горизонтальной скважины также связана со скоростью добычи газа.
В определенном диапазоне длин они имеют линейную зависимость роста, но как только длина горизонтальной скважины превысит предел, скорость добычи газа будет снижена [14]. В ответ на это Геологическая служба Китая предложила план разработки горизонтальных скважин для увеличения добычи, сформировав набор технологических систем бурения глубоководных неглубоких гори-
зонтальных скважин с мягким несоответствием, которые включают в себя крепление всасывания, сильный наклонный пласт, нижнюю обсадную колонну с электроприводом и другие технологии. Были проведены прикладные испытания в ходе пробных горных работ в Китае в 2020 году, которые показали идеальные результаты исследования и оправдали всевозможные ожидания.
Причины низкой проницаемости коллекторов газовых гидратов включают в себя геологические факторы или повреждение коллектора, вызванное при добыче полезных ископаемых. Низкая проницаемость уменьшит канал транспортировки свободных газовых гидратов, уменьшит эффект методов нагрева или снижения давления, и в конечном итоге приведет к снижению добычи из одной скважины. Использование технологии преобразования коллектора может значительно решить проблему плохой проницаемости коллекторов газовых гидратов. Самым распространенным является метод гидравлического разрыва пласта (ГРП), который включает в себя следующие разновидности: гидравлический разрыв пласта под высоким давлением, с подкислением, пенной жидкостью, гибридный и т.д. [15]. Данный метод считается достаточно эффективным для применения, за счет создаваемых сетей трещин, которые улучшают гидравлическую проводимость пласта с последующим увеличением зоны дренирования скважины, что приводит к увеличению эффективности конечной нефтеотдачи. Однако стоит помнить об экологической опасности данного метода, в результате применения которого возможно загрязнение грунтовых вод различными химическими веществами, что, несомненно, сказывается не самым благоприятным образом для окружающей среды. В 2017 году Китай внедрил операции по гидравлическому разрыву пласта при пробной добыче и засыпке гравием вне обсадной колонны в процессе завершения, что эффективно увеличило производительность одной скважины [16]. Кроме того, ключевыми направлениями текущих исследований являются следующие причины: как обеспечить стабильность скважины, уменьшить снижение добычи, вызванное засорением песка и засорением льда, и как использовать различные методы добычи с использованием метода сжатия в качестве основного [17].
Метод дробления и извлечения на месте включает метод псевдоожижения в твердом состоянии и комбинированный механико-термический метод добычи. Метод твердофазного псевдоожижения был впервые предложен Китаем [18]. Данная технология добычи полезных ископаемых выходит за рамки «нефтяного мышления». Породы, содержащие газовые гидраты, извлекаются путем бурения из пласта, а затем мусор поднимается на поверхность моря и вода повторно используется для изменения давления и температуры гидрата, а затем разлагает гидрат, полностью избегая проблем засорения песком, засорения льдом и обрушения скважин, с которыми сталкиваются традиционные методы добычи [19]. По сравнению с методом понижения давления, самой значимой особенностью этой технологии является то, что газовый гидрат разлагается в скважине, в то время как метод понижения разлагается в пласте.
В 2017 году китайская нефтегазовая компания China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) использовала метод псевдоожижения твердого вещества для проведения пробных горных работ в Южно-Китайском море и результаты применения доказали целесообразность и превосходство технологии. Однако у этой технологии есть такие проблемы, как высокие эксплуатационные расходы и низкая производительность одной скважины [1]. Она не позволила реализовать коммерческую добычу газовых гидратов в районе моря и ее необходимо развивать и совершенствовать.
В настоящее время Китай проводит исследования по комбинированной механико-термической технологии добычи полезных ископаемых. Разница между этой технологией и методом псевдоожижения твердого вещества заключается в том, что обломки коллектора не поднимаются непосредственно на поверхность моря для разложения, а смешиваются с морской водой в скважине, и температура морской воды используется для разрушения баланса температуры и давления гидрата [2]. После разложения гидрата в скважине, обломки непосредственно засыпаются обратно в пласт, а разложившийся природный газ поднимается на поверхность моря для хранения [20]. Технология более безопасна и экономична, чем метод твердофазной псевдоожижения, но она по-прежнему сталкива-
№ 3 , 2022
15
ется с некоторыми проблемами, включая теоретические вопросы, такие как анализ состояния многофазного потока гидратов и термодинамические характеристики разложения гидратов, инженерные проблемы, такие как дробление гидрата на морском дне, транспортное оборудование и технологии [21], а также вопросы безопасности, такие как стабильность морского дна в районе гидратного месторождения и восстановление окружающей среды морского дна [22]. В настоящее время Китай изучает возможность использования комбинированного механико-термического метода добычи с другими технологиями добычи, такими как метод бака [23]. Перечислим другие технологии.
1. Метод нагрева.
Газовые гидраты могут сохранять стабильность только при определенной температуре и давлении окружающей среды. Метод понижения давления способствует их разложению за счет изменения окружающего давления гидрата, в то время как метод нагрева способствует их разложению за счет изменения температуры окружающей среды. Путем нагнетания высокотемпературного пара или жидкости в резервуар для газового гидрата или непосредственного нагрева резервуара с использованием электромагнитных и других технологий, достигается цель изменения температуры окружающей среды, а затем получают гидрат в свободном состоянии для добычи. Технология проста и эффективна, но она имеет высокую стоимость, высокое энергопотребление, медленную скорость разложения [24] и предъявляет определенные требования к пористости пласта. В настоящее время метод нагрева развился от первоначального метода гидротермальной инъекции до нагрева электромагнитными волнами, микроволнового нагрева, солнечного нагрева и других методов энергоснабжения, но пока он все еще находится в стадии исследований и разработок (табл. 1).
2. Метод замещения С02.
При определенных условиях температуры и давления, в дополнение к метану, такие газы, как С02, могут вступать в реакцию с водой с образованием гидратов. Метод замещения С02
Таблица 1. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДОВ НАГРЕВА ГИДРАТА
ПРИРОДНОГО ГАЗА [25]
Table 1. Advantages and disadvantages of natural gas hydrate heating methods [25]
Метод Преимущества Недостатки
Теплоноситель Пригоден для вторичной переработки, низкая эффективность Высокие теплопотери
Электромагнитный нагрев Быстрый, простой в управлении Сложное оборудование, высокое энергопотребление
Микроволновое отопление Простой в управлении, с волноводной передачей Высокое энергопотребление, отсутствие высокоэнергетического магнетрона
Солнечное отопление Чистый, эффективный, не загрязняет окружающую среду Сильно зависит от погоды
основан на этом принципе. При впрыске газа CO2 в резервуар для газового гидрата метан в гидрате замещается с образованием свободного метана. Эта технология безопасна и экологична, а стоимость ниже, чем метод теплового впрыска, но проблема низкой скорости замены еще не преодолена. Такие технологии, как смешивание ^ и N с CO2 изучаются в стране и за рубежом для повышения эффективности замещения, но стоимость производства замещающего газа высока.
3. Метод химического ингибитора.
Впрыскивание определенных жидких химических ингибиторов, таких как метанол, в резервуар для гидратов может
привести к тому, что исходные условия равновесия газового гидрата не смогут соответствовать термодинамическим условиям, необходимым для стабильности гидрата, тем самым вызывая разложение гидрата на поверхности контакта, обеспечивая благоприятные условия для последующей добычи [3].
Инвестиции в предварительные операции с использованием этого метода очень малы, но ввиду высокой стоимости химических реагентов долгосрочные затраты на добычу высоки, а закачка химических ингибиторов в пласт может вызвать проблемы с загрязнением окружающей среды. В настоящее время основными направлениями исследований являются снижение себестоимости производства ингибиторов, повышение эффективности разложения и снижение загрязнения окружающей среды.
На сегодняшний день технология добычи газовых гидратов в отечественных и зарубежных водах является незрелой, и, как правило, существуют такие проблемы, как низкая добыча из одной скважины, высокие затраты на добычу и низкая эффективность добычи, а также сложность поддерживать коммерческую добычу. Преимущества и недостатки различных методов добычи газовых гидратов показаны в таблице 2.
К концу 2020 года Китай провел два испытания газовых гидратов в морских водах. В 2017 году Китай провел первую пробную добычу газовых гидратов с глубиной залегания 1266 м и глубиной залегания 200 м. В пробной добыче использовался метод извлечения насыщенного пластом флюида для сбора свободного газа и водного газа. Время составило около 60 дней, а общая добыча газа составила около 30 х 104 м3. С 10 по 18 мая среднесуточная добыча газа превысила 1,6 х 104 м3, превысив целевой показатель «10 000 кубических метров в день в течение одной недели» и достигла ряда крупных прорывных достижений, таких как длительная непрерывная добыча газа, стабильный поток воздуха и экологическая безопасность [26], и в то же время полностью доказала целесообразность метода понижения давления.
В 2020 году Китай провел вторую пробную добычу с использованием ряда передовых технологий, включая метод горизонтальной скважины + метод понижения давления. Эта пробная добы-
18 «НАУКА. ИННОВАЦИИ. ТЕХНОЛОГИИ» Стрпп-Кямсаяпкмй Жрлрпапкный VHURpnn*T¥*r
ТАБЛИЦА 2. СРАВНЕНИЕ ПРЕИМУЩЕСТВ И НЕДОСТАТКОВ ТЕХНОЛОГИЙ
РАЗРАБОТКИ ГИДРАТОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА [25]
Table 2. Comparison of advantages and disadvantages of natural gas
hydrate development technologies [25]
Технология Преимущества Недостатки
добычи
полезных
ископаемых
Метод понижения Высокая чувствительность Он более эффективен,
давления к температуре и давлению, когда находится на границе
низкая стоимость добычи. равновесия между температурой
и давлением.
Оборудование относительно Медленная скорость
простое разложения
Метод Добыча полезных Низкая производительность,
псевдоожижения ископаемых низкие полезные запасы и
в твердом на месте высокое энергопотребление
состоянии
Метод нагрева Процесс прост, Плохая теплопроводность,
скорость майнинга высокая, большие потери
а управляемость хорошая на нагнетание тепла,
низкий коэффициент
использования энергии
Метод Высокая эффективность Процесс строительства
замещения добычи полезных ископаемых, сложен, технология незрелая, и
С02 безопасная окружающая среда требуется источник газа С02
и возможность хранения CO2
Метод Простой метод, Дорого, медленно действует
химического удобен в использовании и загрязняет окружающую среду
ингибитора
ча установила два мировых рекорда по общей добыче газа 86,14 х 104 м3 и среднесуточной добыче газа 2,87 х 104 м3, достигнув значительного скачка от «разведочной пробной добычи» к «экспериментальной пробной добыче» [27].
№ 3 , 2022
19
Два успешных испытания доказали, что технология добычи газовых гидратов на шельфе Китая находится на передовом мировом уровне, но она еще не достигла коммерческого уровня добычи, и необходимо продолжить исследования по снижению затрат, повышению эффективности, безопасности и охране окружающей среды.
Канада, Соединенные Штаты, Япония и другие страны также провели пробную добычу газовых гидратов в морских водах. Среди них Соединенные Штаты имеют самую низкую стоимость и самые передовые технологии для пробной добычи, но в то же время не располагают достаточными условиями для коммерческой добычи.
Выводы
Перейдем к рекомендациям. Необходимо: 1. Одновременно проводить исследования в области
традиционных технологий добычи полезных ископаемых и прорывных технологий добычи полезных ископаемых. Метод понижения давления предложен на основе традиционного опыта добычи нефти и газа, который эффективно способствовал технологическому развитию добычи газовых гидратов в морских районах. Технология в настоящее время является относительно зрелой и, как ожидается, будет коммерчески применена в ближайшие несколько лет. Однако все еще существуют некоторые проблемы, которые трудно решить с помощью этой технологии, такие как плохое сцепление коллекторов газовых гидратов с обычными коллекторами нефти и газа, а операции по бурению горизонтальных скважин, используемые при обычной добыче нефти и газа, подвержены разрушению ствола скважины, что повлияет на производственные операции. Кроме того, явление «блокирование песка + блокирование льда», возникающее в процессе производства гидратов, также является одной из сложных проблем, которые необходимо решить. В настоя-
щее время данные решения изучаются с разных точек зрения в стране и за рубежом с целью завершения коммерческой добычи газовых гидратов в морских районах на основе традиционных технологий добычи нефти и газа. Метод твердофазного псевдоожижения, предложенный академиком Чжоу Шо-увэем и другими, предлагает новые идеи для добычи гидратов природного газа в морских районах. Поэтому, с одной стороны, Китаю следует продолжать изучать ключевые вопросы на основе существующих результатов исследований, с другой стороны, ему следует изменить свое мышление и активно изучать прорывные технологии. Развитие технологий добычи полезных ископаемых различными способами способствует максимально быстрой коммерческой добыче гидратов.
2. Усовершенствовать технологию интерпретации и
оценки гидратов и провести скрининг «десертной зоны». В коллекторах газовых гидратов существуют неоднородности, исходя из того, что современные технологии добычи полезных ископаемых еще не достигли значительных успехов. Если мы хотим соответствовать требованиям экономичной добычи полезных ископаемых, нам необходимо увеличить усилия по разведке и добыче полезных ископаемых, найти богатые ресурсами районы, увеличить добычу из одной скважины и, в конечном счете, достичь цели снижения затрат. Для определения «зоны десерта» требуются передовые технологии разведки, включая глубоководное бурение и каротаж, а также трехмерную сейсморазведку. Существует большой разрыв между технологией бурения и каротажа в Китае и зарубежными странами. Более зрелая технология бурения и каротажа Рей"оСЫпа включает только гамма-излучение и удельное сопротивление,
а эффект применения других технологий невелик. CNOOC быстро развивалась благодаря бурению и лесозаготовкам, и некоторые их передовые технологии начали внедряться в промышленность. Китайская трехмерная высокоточная сейсмическая технология является относительно зрелой и в основном может удовлетворить потребности в точном обнаружении гидратов природного газа. Однако с точки зрения интерпретации и оценки гидратов, исследований явно недостаточно, а некоторые области даже пусты. Поэтому необходимо активизировать исследования по интерпретации и оценке газовых гидратов и дальнейшему совершенствованию системы интерпретации и оценки.
3. Снизить затраты с точки зрения всего жизненного
цикла. Из-за низкой экономичности добычи газовых гидратов в морских районах, необходимо проводить исследования по снижению затрат на протяжении всего жизненного цикла разведки, разработки, хранения и транспортировки, а характеристики гидратов используются для минимизации общей стоимости добычи. Если взять в качестве примера буровые работы, то затраты на бурение составляют значительную долю от общих затрат на добычу полезных ископаемых. В настоящее время при бурении в стране и за рубежом используются крупномасштабные буровые суда, буровые установки двойного действия, стальные подъемники и подводные устройства предотвращения выброса для глубоководных работ на несколько километров. Они имеют высокий технический уровень и высокую стоимость, но низкую прикладную ценность. Газовые гидраты обычно распределены на морском дне континентального шельфа от 300 до 500 м. Использование буровых установок среднего размера + буровые
установки для непрерывного бурения композитных труб + композитные стояки, бурение без стояков + группы превенторов сухого выброса, подходящие для непрерывного бурения труб, и недорогие группы превенторов подводного выброса могут удовлетворить потребности [28].
4. Исследование ключевого оборудования и техноло-
гий для глубоководных операций. Существует большой разрыв между ключевым оборудованием и технологиями глубоководных операций Китая и зарубежных стран. Например, 86% оборудования полупогружной глубоководной буровой платформы «Blue Whale II» зависит от импорта, а время сохранения теплоизоляции и технологии отбора проб под давлением слишком короткое, и такие материалы, как высокопрочная сталь, не отвечают потребностям морских операций. Существует явный разрыв между характеристиками антикоррозионных красок и зарубежными странами. Мы должны сосредоточиться на исследованиях в области технологии подъема шеи для обеспечения долгосрочного стабильного развития отрасли.
Библиографический список
1. Дуань И . , Шнип О .А . Газовые гидраты в Южно-Китайском море . Теоретические основы и технологии поисков и разведки нефти и газа . М . : Изд-во: Научно-исследовательский проектный институт нефти и газа, 2013, №4, с . 41-43 .
2 . Шиц Е . Ю . , Корякина В . В . Газогидраты: краткий информа-
ционный обзор современных зарубежных исследований // Газовая промышленность . №12. 2020 . С . 1-13 .
3 . Шнюков Е . Ф ., Гожик П .Ф ., Краюшкин В .А ., Клочко В . П .
В трех шагах от субмаринной добычи газогидратов // Геология и полезные ископаемые мирового океана 2020 №2 . Т. 16 . С . 32-51.
4 . Hou L. , Sun N . D ., Zhang H . Z . World's major oil companies'
basic predictions on the industry development prospects in the post-COVID-19 epidemic era // World Petroleum Industry, 2020 . Vol . 27 . No . 5 . P. 36-41.
5 . Lee J . Y., Ryu B . J ., Yun T. S . et al . Review on the gas hydrate
development and production as a new energy resource // KSCE Journal of Civil Engineering, 2011. Vol . 15 . No . 4 . P. 689-696. https://doi . org/10. 1007/s12205-011-0009-3 .
6 . Wu X . S ., Huang W. B . , Liu W. C . , et al . World-wide progress
of resource potential assessment, exploration and production test of natural gas hydrate // Marine Geology Frontiers, 2017 . Vol . 33 No . 7 . P. 63-78 .
7 . President Biden orders U . S . to rejoin Paris Agreement on cli-
mate change . URL: http://www. xinhuanet . com/english/2021-01/21/c_139685346 . htm (Дата обращения: 22 .06 .2022) .
8 . From «deep sea entry» to «deep sea exploration anddevel-
opment» . URL: www. sohu . com/a/199422623_120702 (Дата обращения: 22 06 2022)
9 . Yu T., Guan G . Q ., Abdula A . Production performance and nu-
merical investigation of the 2017 offshore methane hydrate production test in the Nankai Trough of Japan // Applied Energy, 2019 . No . 251. P. 113338 . https://doi . org/ 10 .1016/j . ap-energy.2019 .113338 . 10 . Liang Y. P., Tan Y. T., Luo Y. J . et al . Progress and challenges on gas production from natural gas hydratebearing sediment // Journal of Cleaner Production, 2020. No . 261. P. 121061. https://doi . org/ 10 .1016/j .jclepro .2020 .121061. 11. Li S . D ., Li X ., Wang S . J . et al . A novel method for natural gas hydrate production: depressurization and backfilling with in-situ supplemental heat // Journal of Engineering Geology, 2020 . Vol . 28 . No. 2 . P. 282-293. https://doi .org/10 .1021/ acsomega . 1c01143 .
12 . Chen Q ., Hu G . W. , Li Y. L . et al . A prospect review of new
technology for development of marine gas hydrate resources // Marine Geology Frontiers, 2020 . Vol . 36 . No . 9 . P. 44-55. https://doi . org/ 10 .16028/j .1009-2722.2020 .081.
13 . Li N ., Wang X. H . , Lyu Y. N . et al . Challenges and key tech-
nologies in development of natural gas hydrates // Petroleum Science Bulletin, 2016 . Vol . 1. No . 1. P. 171-174 . https://doi . org/ 10 . 3389/fenrg .2022 .860591.
14 . Lu Q . P. Study on multiphase flow in wellbore of deepwater gas
hydrate coiled tubing horizontal well // China Petroleum and
Chemical Standard and Quality, 2019 . Vol . 39 . No . 5 . P. 7071, 74 . https://doi . org/ 10. 1088/1755-1315/632/2/022049 .
15 . Pan D . B . , Chen C . , Yang L . et al . Physical simulation ex-
periment system for jet erosion of natural gas hydrate // Drilling Engineering, 2018 . Vol . 45 . No . 10 . P. 27-31. https://doi . org/10. 3969/j . issn .1672-7428.2018 .10. 006 .
16 . Li J . F. , Ye J . L ., Qin X . W. et al . The first offshore natural gas
hydrate production test in South China Sea // China Geology, 2018 . No . 1. P. 5-16 . https://doi . org/10 .31035/cg2018003 .
17 . Wang Z . G ., Zhang Y. Q ., Liang J ., et al . Theoretical study on
the application of SAGD technology in exploitation of natural gas hydrate in land permafrost region // Exploration Engineering (Rock & Soil Drilling and Tunneling), 2017 . Vol . 44 . No . 5 . P. 14-18 . https://doi . org/10 .3969/j . issn .1672-7428 .2017. 05 .003 .
18 . Zhou S . W., Chen W. , Li Q . P. et al . Research on the solid flu-
idization well testing and production for shallow non-diagenet-ic natural gas hydrate in deep water area // China Offshore Oil and Gas, 2017 . Vol . 29 . No . 4 . P. 1-8 . https://doi . org/10 .1007/ s11708-020-0684-1.
19 . Li Y. L ., Liu C . L ., Liu L . L . et al . Mechanical properties of
methane hydrate-bearing unconsolidated sediments //Journal of China University of Petroleum . Edition of Natural Science, 2017 . Vol . 41. No . 3 . P. 105-113 .
20 . Zhang X . H ., Lu X . B . A new exploitation method for gas hy-
drate in shallow stratum: mechanical-thermal method // Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2016 . Vol . 48 . No . 5 . P. 1238-1246 .
21 Wei N Charts of cuttings carrying capacity in different hole enlargement modes for drilling horizontal wells in marine gas hydrate reservoirs // Oil Drilling & Production Technology, 2019 . Vol . 41. No . 4 . P. 435-440. https://doi . org/10 .3390/ en13051129 .
22 . Wu N . Y. , Huang L ., Hu G . W. et al . Geological controlling
factors and scientific challenges for offshore gas hydrate exploitation // Marine Geology & Quaternary Geology, 2017 . Vol . 37 . No . 5 . P. 1-11. https://doi . org/ 10. 16562/j . cnki .02561492 .2017 .05 .001.
23 Fu Q , Wang G R , Zhou S W et al Development of marine natural gas hydrate mining technology and equipment // Strategic Study of CAE, 2020 . Vol . 22 . No . 6 . P. 32-39 . https://doi . org/10 .15302/J-SSCAE-2020 .06 .005 .
24 . Li F. G ., Yuan Q ., Li T. D . et al . A review: Enhanced recovery of
natural gas hydrate reservoirs // Chinese Journal of Chemical Engineering, 2018 . Vol . 27 . No . 9 . P. 2062-2073. https://doi . org/ 10 . 1016/j . cjche .2018 .11. 007 .
25 . Liang Y. P. , Tan Y. T., Luo Y. J . et al . Progress and challenges
on gas production from natural gas hydratebearing sediment // Journal of Cleaner Production, 2020 . Vol . 261. P. 121061. https://doi . org/10 . 1016/j .jclepro .2020 .121061.
26 . The first successful trial production of natural gas hydrate
(combustible ice) in China . URL: http://www. gmgs . cgs . gov. cn/tbzl/ shwsc /201801/t20180103_448661. html (Дата обращения: 22 06 2022)
27 Chen H L , Wan X M , Chen J et al Record of the second round of trial production of natural gas hydrate in China . URL: https:// www. cgs . gov. cn/gzdt/zsdw/202004/t20200403_629610 . html (Дата обращения: 22 06 2022)
28 . Yang J . H ., Hou L ., Guo X . X . et al . Prospect for lowcost de-
velopment of marine gas hydrate // World Petroleum Industry, 2020 . Vol . 27 . No . 4 . P. 22-26. https://doi . org/ 10 .1051/e3s-conf/202020801002 .
References
1. Duan Y. , Shnip O .A . Gas hydrates in the South China Sea . Theoretical foundations and technologies of oil and gas prospecting and exploration . M .: Publishing house: Scientific Research Design Institute of Oil and Gas, 2013 . No . 4, p . 41-43 . (In Russ . )
2 . Shits E . Yu . , Koryakina V. V. Gas hydrates: a brief informa-
tion review of modern foreign studies // Gas Industry, No . 12, 2020, p . 1-13 . (In Russ .)
3 . Shnyukov E . F., Gozhik P. F., Krayushkin V.A ., Klochko V. P.
Three steps from the submarine production of gas hydrates // Geology and minerals of the world ocean, 2020, No 2, volume 16, p . 32-51. (In Russ .)
4 . Hou L. , Sun N . D ., Zhang H . Z . World's major oil companies'
basic predictions on the industry development prospects in the post-COVID-19 epidemic era // World Petroleum Industry, 2020 . Vol . 27 . No . 5 . P. 36-41.
5 . Lee J . Y., Ryu B . J ., Yun T. S . et al . Review on the gas hydrate
development and production as a new energy resource //
KSCE Journal of Civil Engineering, 2011. Vol . 15 . No . 4 . P. 689-696 . https://doi . org/10 .1007/s12205-011-0009-3 .
6 . Wu X . S . , Huang W. B ., Liu W. C ., et al . World-wide progress
of resource potential assessment, exploration and production test of natural gas hydrate . Marine Geology Frontiers, 2017 . Vol 33 No 7 P 63-78
7 . President Biden orders U . S . to rejoin Paris Agreement on cli-
mate change . URL: http://www.xinhuanet. com/english/2021-01/21/c_139685346 . htm . (Accessed 22 .06 .2022) .
8 . From «deep sea entry» to «deep sea exploration anddevel-
opment» . URL: https:// www. sohu . com/a/199422623_120702 (Accessed 22 06 2022)
9 . Yu T., Guan G . Q . , Abdula A . Production performance and nu-
merical investigation of the 2017 offshore methane hydrate production test in the Nankai Trough of Japan // Applied Energy, 2019 . No . 251. P. 113338 . https://doi . org/ 10 . 1016/j . ap-energy.2019 .113338 . 10 . Liang Y. P., Tan Y. T. , Luo Y. J . et al . Progress and challenges on gas production from natural gas hydratebearing sediment // Journal of Cleaner Production, 2020 . No . 261. P. 121061. https://doi . org/ 10 .1016/j .jclepro .2020. 121061. 11. Li S . D ., Li X . , Wang S . J . et al . A novel method for natural gas hydrate production: depressurization and backfilling with in-situ supplemental heat // Journal of Engineering Geology, 2020. Vol . 28 . No . 2 . P. 282-293 . https://doi . org/10 .1021/ acsomega 1c01143
12 Chen Q , Hu G W , Li Y L et al A prospect review of new technology for development of marine gas hydrate resources // Marine Geology Frontiers, 2020. Vol . 36 . No . 9 . P. 44-55 . https://doi . org/ 10 .16028/j . 1009-2722 .2020 .081.
13 . Li N . , Wang X . H ., Lyu Y. N . et al . Challenges and key tech-
nologies in development of natural gas hydrates // Petroleum Science Bulletin, 2016 . Vol . 1. No . 1. P. 171-174 . https://doi . org/ 10 .3389/fenrg .2022. 860591.
14 . Lu Q . P. Study on multiphase flow in wellbore of deepwater gas
hydrate coiled tubing horizontal well // China Petroleum and Chemical Standard and Quality, 2019 . Vol . 39 . No . 5 . P. 7071, 74 . https://doi . org/ 10. 1088/1755-1315/632/2/022049.
15 . Pan D . B ., Chen C ., Yang L . et al . Physical simulation ex-
periment system for jet erosion of natural gas hydrate // Drilling Engineering, 2018 . Vol . 45 . No . 10 . P. 27-31. https://doi . org/10. 3969/j . issn .1672-7428 .2018 .10 .006 .
16 . Li J . F., Ye J . L . , Qin X . W. et al . The first offshore natural gas
hydrate production test in South China Sea // China Geology, 2018 . No . 1. P. 5-16 . https://doi . org/10. 31035/cg2018003 .
17 . Wang Z. G ., Zhang Y. Q . , Liang J ., et al . Theoretical study
on the application of SAGD technology in exploitation of natural gas hydrate in land permafrost region // Exploration Engineering (Rock & Soil Drilling and Tunneling), 2017 . Vol . 44 . No . 5 . P. 14-18 . https://doi . org/10. 3969/j . issn .16727428 .2017 .05 .003.
18 . Zhou S . W., Chen W., Li Q . P. et al . Research on the solid flu-
idization well testing and production for shallow non-diagenet-ic natural gas hydrate in deep water area // China Offshore Oil and Gas, 2017 . Vol . 29 . No . 4 . P. 1-8 . https://doi . org/10. 1007/ s11708-020-0684-1.
19 . Li Y. L . , Liu C . L . , Liu L . L . et al . Mechanical properties of
methane hydrate-bearing unconsolidated sediments //Journal of China University of Petroleum . Edition of Natural Science, 2017 . Vol . 41. No . 3 . P. 105-113 . https://www. sciencedirect . com/science/article/pii/S2096519219300060 (Accessed 22 . 06 2022)
20 . Zhang X . H ., Lu X . B . A new exploitation method for gas hy-
drate in shallow stratum: mechanical-thermal method // Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2016 . Vol . 48 . No . 5 . P. 1238-1246 .
21 Wei N Charts of cuttings carrying capacity in different hole enlargement modes for drilling horizontal wells in marine gas hydrate reservoirs // Oil Drilling & Production Technology, 2019 . Vol . 41. No . 4 . P. 435-440 . https://doi . org/10. 3390/ en13051129.
22 Wu N Y , Huang L , Hu G W et al Geological controlling factors and scientific challenges for offshore gas hydrate exploitation // Marine Geology & Quaternary Geology, 2017 . Vol . 37 . No . 5 . P. 1-11. https://doi . org/ 10 .16562/j . cnki .02561492 .2017. 05 .001.
23 Fu Q , Wang G R , Zhou S W et al Development of marine natural gas hydrate mining technology and equipment // Strategic Study of CAE, 2020. Vol . 22 . No . 6 . P. 32-39 . https://doi . org/10 .15302/J-SSCAE-2020 . 06 .005.
24 . Li F. G ., Yuan Q . , Li T. D . et al . A review: Enhanced recovery of
natural gas hydrate reservoirs // Chinese Journal of Chemical Engineering, 2018 . Vol . 27 . No . 9 . P. 2062-2073 . https://doi . org/ 10 . 1016/j . cjche .2018 .11.007 .
25 . Liang Y. P., Tan Y. T. , Luo Y. J . et al . Progress and challenges
on gas production from natural gas hydratebearing sediment // Journal of Cleaner Production, 2020 . Vol . 261. P. 121061. https://doi . org/10 .1016/j .jclepro .2020 .121061.
26 . The first successful trial production of natural gas hydrate
(combustible ice) in China . URL: http://www.gmgs . cgs .gov. cn/tbzl/ shwsc /201801/t20180103_448661. html (Accessed 22 06 2022)
27 Chen H L , Wan X M , Chen J et al Record of the second round of trial production of natural gas hydrate in China . URL: https:// www. cgs . gov. cn/gzdt/zsdw/202004/t20200403_629610 .html (Accessed 22 06 2022)
28 Yang J H , Hou L , Guo X X et al Prospect for lowcost development of marine gas hydrate // World Petroleum Industry, 2020. Vol . 27 . No . 4 . P. 22-26 . https://doi . org/ 10 . 1051/e3s-conf/202020801002 .
Поступило в редакцию 15.07.2022, принята к публикации 15.09.2022.
Сведения об авторе
Сунь Хаоюань, аспирант Российского университета дружбы народов . E-mail: sunhaoyuan@mail . ru
About the authors
Sun Haoyuan, postgraduate student of the Peoples' Friendship University of Russia
E-mail: sunhaoyuan@mail . ru
