Сырьевая база гелия Российской Федерации и перспективы ее развития Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Ключевые слова:

гелий,

сырьевая база,

фрактальное

распределение

запасов,

торнадо-

сопоставление.

Keywords:

helium,

resource base, fractal convergence of reserves, tornado-mapping.

УДК 553.98:546.291(470+571)

Г.Р. Пятницкая, Ю.Б. Силантьев

Сырьевая база гелия Российской Федерации и перспективы ее развития

По данным американской геологической службы, мировые запасы гелия в течение последнего десятилетия увеличились в два раза (таблица). Значительно увеличились оценки запасов гелия в Алжире и США, выявлены крупные запасы в Катаре и других странах [1]. Сопоставление оценки запасов гелия по данным государственного баланса Российской Федерации (РФ) с их оценкой USGS (Американская геологическая служба) позволяет сделать вывод о ее занижении (до 7 %). Отметим, что существенные расхождения в оценках запасов гелия, сделанных USGS и национальными агентствами, наблюдаются и по другим регионам мира.

Качество запасов гелия в США и достоверность их подсчета выше, чем в РФ. В США более 95 % запасов имеют концентрацию гелия выше 0,35 %, в том числе хранилище Клиффсайд (около 1,0 млрд м3) - до 70 %. В природном газе месторождений РФ его концентрация изменяется от 0,02 до 0,67 % (Среднеботуобинское нефтегазоконденсатное месторождение (НГКМ)) [2].

Гелиеносные провинции РФ связаны с нефтегазоносными бассейнами древних платформ - Восточно-Европейской и Сибирской. Из разведанных месторождений углеводородов (в основном природного газа) в качестве источника гелия может рассматриваться 171 месторождение. Отметим, что в 2004 г. эта цифра была выше (178). Сокращение фонда связано со списанием запасов газа и, следовательно, гелия на 7 месторождениях в результате их выработки (истощения запасов газа).

Структура запасов гелия представлена на рис. 1.

Большая часть начальных суммарных запасов (НСЗ) приходится на запасы категории С1 - 51 %, и менее 43 % - на запасы категории С2. Выработанность запасов промышленных категорий АВС1 не превышает 10 %. Запасы категории А + В и накопленная добыча составляют 6 % НСЗ. Около 70 % накопленной добычи приходится на Оренбургское НГКМ (его выработанность превышает 60 % ) [2].

Основной объем промышленных запасов (более 95 %) гелия сосредоточен в залежах уникальных (по его концентрации) месторождений Сибирского (большая часть запасов категории АВС1 - 55 %) и Дальневосточного (запасы категории С2 - 80 %) федеральных округов (ФО) (см. рис. 1).

В пределах европейской части страны основные запасы газа приурочены к Астраханской (6,2 %) и Оренбургской (4,8 %) областям, главным образом, за счет выявленных на их территориях Астраханского газоконденсатного (ГКМ) и Оренбургского НГКМ.

Распределение мировых запасов гелия

Страны Запасы, млрд м3 Прирост/сокращение запасов 2004 г. по отношению к 1994 г., % Содержание гелия в природном газе, %

1994 г. 2004 г.

РФ 4,0 9,2 130 0,05-0,06

США 8,5 8,5 0 0,1-1,9

Алжир 2,0 8,4 320 0,18

Канада 2,1 2,0 -5 0,05-0,19

Катар 1,0 10,0 900 0,15

Китай 1,1 1,0 -9 0,02

Другие страны 2,2 1,7 -26 -

Итого 20,9 40,9 95 -

№ 5 (16) / 2013

Проблемы ресурсного обеспечения газодобывающих районов России до 2030 г.

195

1 %

■ накопленная добыча

а

■ разрабатываемые ■ подготовленные

■ разведываемые ■ законсервированные

в

■ Уральский ■ Сибирский ■ Дальневосточный

б

1 % 1 %

■ Северо-Западный ■ Южный ■ Приволжский

■ Уральский ■ Сибирский ■ Дальневосточный

г

Рис. 1. Структура запасов гелия РФ:

а - НСЗ гелия РФ; распределение гелийсодержащих месторождений (всего - 171): б - по федеральным округам; в - по степени промышленного освоения; г - распределение промышленных запасов (ABC1) гелия по федеральным округам

Как было отмечено выше, фонд гелийсодержащих месторождений включает 171 объект, 70 % которых расположено в пределах Приволжского ФО. Напомним, что извлечение гелия началось на Московском газоперерабатывающем заводе, построенном на окончании газопровода Саратов - Москва. В настоящее время запасы Приволжского ФО выработаны на 61 %, в том числе Саратовской области - на 82 %. Основная часть запасов гелия в

этом ФО приурочена к Оренбургскому НГКМ, начальные суммарные запасы которого выработаны на 60 %. В настоящее время Оренбургское НГКМ обеспечивает сырьем единственный крупный гелиевый завод РФ [2].

Более 96 % запасов гелия РФ сосредоточены в 16 основных гелийсодержащих месторождениях России (с начальными извлекаемыми запасами гелия категорий АВС1 более 30 млн м3). К ним относятся: Ковыктинское

№ 5 (16) / 2013

196

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

ГКМ (Иркутская область), Чаяндинское НГКМ, Среднеботуобинское НГКМ, Тас-Юряхское НГКМ (Республика Саха (Якутия)), Собинское НГКМ (Эвенкийский АО), Астраханское ГКМ (Астраханская область), Оренбургское НГКМ (Оренбургская область). Запасы этих месторождений оцениваются в 0,4-3,8 млрд м3 гелия [1].

Большая часть (115) гелийсодержащих месторождений, мелких по величине запасов (менее 30 млрд м3), представляет собой находящиеся в консервации скопления газа (см. рис. 1), что обусловливает субэкономический характер их освоения.

Значительный объем промышленных запасов гелия (более 7,4 млрд м3) содержится в месторождениях, подготовленных к освоению. К ним относятся прежде всего Ковыктинское, Чаяндинское, Собинское и другие месторождения, разработка которых начнется после сооружения газотранспортных систем, гелиехранилищ на месторождениях-сателлитах (Атовское, Отраднинское и др.) и решения вопросов, связанных с последующей газохимической утилизацией гелия. Следует отметить высокую разведанность выявленных запасов ряда скоплений: запасы категорий АВС1 превышают запасы категории С2 в 3-4 раза.

Основная часть запасов гелия категорий АВС1 заключена в залежах свободного газа -73 %, газе газовых шапок - более 26 %, растворенном состоянии (нефть) - менее 1 % [2].

В отличие от Сибирского, Приволжского и Южного ФО, где основные запасы гелия сосредоточены преимущественно в свободном газе месторождений, в пределах Дальневосточного ФО, прежде всего в Республике Саха (Якутия), этот газ находится в газовых шапках (23,6 % запасов гелия РФ). Более 80 % запасов гелия, находящегося в растворенном состоянии, приходится на Приволжский ФО, главным образом, на Оренбургское НГКМ.

В стратиграфическом отношении запасы гелия Северо-Западного, Южного, Приволжского и Сибирского ФО приурочены в основном к палеозойским нефтегазоносным комплексам (НГК). В пределах Дальневосточного ФО запасы гелия сконцентрированы в залежах докембрийских НГК (рифейском, вендском и венд-раннекембрийском). На долю палеозоя приходится около 59 % всех запасов гелия, а на докембрий - 41 %. Запасы гелия в отложениях мезозоя составляют менее 0,03 % запасов гелия РФ.

Громадные ресурсы и запасы природного газа Уральского ФО, в том числе ЯНАО, практически не содержат гелий.

Анализ данных о степени освоения ресурсов гелия позволяет объединить субъекты РФ в три группы.

Первую группу составляют субъекты Сибирского и Дальневосточного ФО с крупнейшими (более 3 млрд м3) запасами гелия, вторую - субъекты Южного и Приволжского ФО, запасы которых не превышают 1 млрд м3, и третью - субъекты Уральского и Северо-Западного ФО, запасы гелия которых не превышают 0,6 млрд м3.

Почти все выявленные запасы гелия связаны с углеводородными газами и лишь 0,4 % запасов категорий АВС1 - с азотными. Все месторождения азотного газа, содержащие гелий, расположены на территории Удмуртии и Башкортостана. Содержание гелия в азотном газе в этих регионах изменяется от 0,044 % (месторождение Гремизинское) до 0,146 % (месторождение Сундурско-Нязинское). Продуктивными являются отложения среднего карбона и нижней перми.

Содержание гелия в газах месторождений Оренбургской и Астраханской областей в среднем составляет 0,05 %.

Природные и попутные газы месторождений Саратовской и Самарской областей и республики Коми содержат 0,3-0,4 % гелия, однако его общие запасы относительно невелики. Газы Западной Сибири небогаты гелием (0,01-0,02 %).

Максимальные объемы гелия сконцентрированы в пределах месторождений УВ Иркутской области, Красноярского края и Республики Саха (Якутия), где его концентрация изменяется от 0,09 % (Юрубчено-Тохомская зона) до 0,71 % (Собинское НГКМ). В пределах Ковыктинского ГКМ, Чаяндинского НГКМ и Чикан-ского ГКМ среднее содержание гелия в пластовом газе составляет соответственно 0,21; 0,52 и 0,12 % [1].

Распределение месторождений гелия РФ по крупности запасов имеет логнормальный характер (рис. 2). Пространство между фрактальной кривой и выявленной структурой распределения скоплений гелия по крупности указывает на возможности открытия до 60 месторождений с запасами более 30 млн м3. Однако основной фонд (95 %) ожидаемых к открытию месторождений гелия будет включать скопле-

№ 5 (16) / 2013

Проблемы ресурсного обеспечения газодобывающих районов России до 2030 г.

197

Рис. 2. Распределение гелийсодержащих месторождений РФ по крупности запасов

ния субэкономического характера - с запасами менее 10,0 млн м3. Современный фонд последних уже сейчас включает 154 месторождения.

В настоящее время крупнейшие запасы гелийсодержащего газа сконцентрированы в Астраханской области и восточных регионах РФ. Наиболее крупные осредненные запасы (категория С2) прогнозируются в пределах Республики Саха (Якутия) (рис. 3). Приведенное торнадо-сопоставление указывает на необходимость доразведки месторождений Восточной Сибири с целью создания крупной гелиевой индустрии.

На рис. 3 сопоставлены начальные суммарные запасы гелия и их современный ресурсный рейтинг (% от запасов РФ) десяти наиболее крупных гелийсодержащих месторождений. В эту выборку попали лишь два уникальных скопления Европейской части РФ -Оренбургское НГКМ и Астраханское ГКМ.

Относительно высокой выработанностью запасов помимо Оренбургской области характеризуются гелийсодержащие углеводород-

ные скопления республик Татарстан, Коми, Калмыкии, а также Волгоградской, Самарской и Саратовской областей. В пределах остальных субъектов РФ запасы газа значительно выше объемов накопленной добычи гелия.

В ближайшей перспективе прирост запасов промышленных категорий (АВС1) гелия связан исключительно с доразведкой месторождений газа, в первую очередь Астраханского ГКМ, Оренбургского НГКМ, Собинского НГКМ, Чаяндинского НГКМ и Ковыктинского ГКМ.

Низкая разведанность начальных суммарных ресурсов (НСР) газа восточных регионов РФ указывает на вероятность обнаружения на их территории крупных скоплений газа и значительного прироста промышленных запасов гелия. Проведенное моделирование показывает возможность увеличения запасов гелия промышленных категорий на 3,4^4,3 млрд м3, т.е. увеличить НСЗ гелия РФ на 35^45 %. Отметим, что данный прирост сопоставим с суммарными запасами гелия таких стран, как Китай и Австралия.

№ 5 (16) / 2013

№5(16)/2013

Промышленные запасы гелия (АВС,) по субъектам РФ

Субъект Кол-во месторождений 30 20 10 Запасы, млн м3 ОД 1,0 10,0 100,0 1000,0

Иркутская обл. 1

Респ. Саха (Якутия)

Эвенкийский АО

Астраханская обл. \

Оренбургская обл.

Ненецкий АО 1 1

Респ. Коми

Удмуртская респ.

Пермский край

Респ. Башкортостан

Ростовская обл.

Саратовская обл. 1

Самарская обл.

Респ. Татарстан

Респ. Калмыкия

ЯНАО

Свердловская обл. 1

Волгоградская обл. [j

Предварительно оцененные запасы гелия (С2) по субъектам РФ

Субъект

Кол-во месторождений 30 20 10

Респ. Саха (Якутия) Иркутская обл. Эвенкийский АО Астраханская обл. Оренбургская обл. Респ. Коми Пермский край Ненецкий АО Саратовская обл. Ростовская обл. ЯНАО

Самарская обл. Респ. Башкортостан Респ. Татарстан Удмуртская респ. Волгоградская обл. Респ. Калмыкия Свердловская обл.

Запасы, млн м3

ОД 1,0 10,0 100,0 1000,0

Распределение начальных промышленных запасов гелия десяти крупнейших месторождений и их доля в запасах РФ

Месторождения Начальные запасы (млн м3) 1000,0 2000,0 3000,0 %поРФ (01.01.2007 г.)

Ковыктинское ГКМ 39,95

Чаяндинское НГКМ 18,80

Собинское НГКМ 8,09

Астраханское ГКМ 6,27

Среднебогуобинское НГКМ 6,14

Оренбургское НГКМ 4,47

Тас-Юряхское НГКМ 4,16

Юрубчено-Тохомское НГКМ 2,20

Верхневилючанское НГКМ 1,85

Дулисьминское НГКМ 1,79

Итого 93,22

Сопоставление объемов накопленной добычи и промышленных запасов

Накопенная добыча, млн м3 Промышленные запасы, млн м3

Субъект 100,0 10,0 1,0 ОД ОД 1,0 10,0 100,0 1000,0

Оренбургская обл.

Респ. Татарстан 1 1

Респ. Коми

Саратовская обл.

Астраханская обл.

Самарская обл.

Волгоградская обл. 1

Респ. Саха (Якутия)

Респ. Башкортостан

Пермский край

Ростовская обл.

Иркутская обл. 1 1

Респ. Калмыкия

Удмуртская респ.

Ненецкий АО

ЯНАО |_

Эвенкийский АО

Свердловская обл. 1

Рис. 3. Сопоставление промышленных запасов (ABCj) гелия по субъектам РФ

Научно-технический сборник - ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Проблемы ресурсного обеспечения газодобывающих районов России до 2030 г.

199

Представленная информация указывает на значительные перспективы развития сырьевой базы гелия в РФ и ее высокий потенциал в формировании мирового рынка гелия, ежегодный объем которого оценивается в 140^160 млн м3 [3].

В настоящее время крупнейшими районами добычи гелия в мире являются месторождения Хьюготон/Панхендл, Моаб, Юго-Восточное Колорадо, Вайли Ридж (США), Хасси Р'Мель (Алжир), Сычуань (КНР), Одоланов (Польша), Оренбургское (РФ) и др. [3].

В последние десятилетия благодаря ресурсному потенциалу уникального месторождения Северный Купол Катар опередил США по запасам гелийсодержащего газа и занимает ведущее место в мире [3].

При сравнении оценок 2004 и 1994 гг. установлен девятикратный прирост запасов гелия в Катаре и трехкратный в Алжире (см. таблицу).

На 01.01.2008 г. мировые ресурсы гелия увеличились более чем в два раза. Отметим, что в 2003-2008 гг. USGS резко увеличила запасы гелия в США, в основном за счет их адаптации (трансформации) под осредненное (мировое) содержание. Кроме США ресурсами гелия более 9^10 млрд м3 располагают РФ и Катар.

За период 1994-2004 гг. запасы гелия ряда стран (США, Канада, КНР и др.) практически не изменились [3]. Отмечается увеличение запасов гелия в РФ, Катаре и Алжире. Следовательно, с истощением (объемным) сырьевой базы природного газа в США происходил прирост запасов гелия в РФ (за счет уникальных месторождений УВ Восточной Сибири), Катаре (за счет оценки запасов месторождения

Список литературы

1. Якуцени В.П. Сырьевая база гелия: состояние, перспективы освоения и использования» /

B. П. Якуцени // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 2001. - № 2. -

C. 10-22.

2. Конторович А.Э. Сырьевая база и перспективы развития гелиевой промышленности России

и мира / А.Э. Конторович // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. -2007. - № 3. - С. 12-17.

Северный Купол) и Алжире (за счет открытия ряда крупных гелийсодержащих месторождений природных газов).

Запасы гелия в Нидерландах снизились с 0,7 до 0,6 млрд м3, в Польше - с 0,8 до 0,3 млрд м3.

Наибольшее количество гелийсодержащих месторождений выявлено в США, значительная часть которых характеризуется концентрацией гелия свыше 0,3 %. Отмечается высокая (до 45 %) разведанность НСР гелия. Это указывает на возможность прироста его запасов до 5^6 млрд м3. Большая часть (свыше 50 %) запасов гелия приурочена к месторождениям штата Вайоминг. На штаты Канзас и Техас приходится соответственно 22 и 20,3 % запасов. Промышленные гелийсодержащие месторождения установлены в 11 штатах США, общее их количество превышает 4,5 тыс. (в основном мелкие месторождения) [3].

Промыслово-добычная инфраструктура

сырьевой базы гелия США обеспечивает 99 % внутреннего спроса и до 80 % мирового потребления [3]. Отметим, что основной объем закачки гелия в подземные хранилища газа приходился на 1963-1976 гг. В последующем основные объемы гелия, поставляемого на рынок, обеспечивались этими накопленными объемами (гелиехранилище Клиффсайд).

Представленная информация указывает на значительные возможности расширения географии и увеличения объемов добычи гелия и коренного изменения современной структуры его глобального (и регионального) рынка, в формировании которой значительная роль должна отводиться гелию РФ.

3. Иванов Б. А. Проблемы добычи

и использования гелия / Б. А. Иванов // Холодильное дело. - 1996. - № 2. - С. 26-31.

№ 5 (16) / 2013