CC BY
32
256
Научно-технический сборник ■ ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ
УДК 552.578.1
Подготовка ресурсов гидратного газа для развития минерально-сырьевой базы газодобычи ПАО «Газпром»
Е.В. Перлова
ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Российская Федерация, 142717, Московская обл., Ленинский р-н, с.п. Развилковское, пос. Развилка, Проектируемый пр-д № 5537, вл. 15, стр. 1 E-mail: [email protected]
Ключевые слова: Тезисы. Развитие минерально-сырьевой базы (МСБ) газодобычи в мире уже немыслимо без при-минерально- влечения трудноизвлекаемых и нетрадиционных ресурсов газа (угольных, сланцевых газов и др.). сырьевая база, Производители газа в России располагают существенными запасами традиционного газа, промыш-развитие, ленное освоение и эксплуатация которых обеспечивают долговременное эффективное развитие га-газодобыча, зовой отрасли. Однако в регионах с развитой инфраструктурой и налаженным рынком сбыта мно-ресурсы, гие базовые месторождения вступили в стадию падающей добычи (Надым-Пур-Тазовский регион гидратный газ, и др.). Расширение ресурсной базы таких месторождений и регионов с низким потенциалом тра-первоочередной диционного газа может быть достигнуто за счет освоения нетрадиционных газовых ресурсов. Наша объект, страна обладает значительным потенциалом всех коммерчески значимых трудноизвлекаемых и неопытно- традиционных источников газа (газы плотных и глубокозалегающих коллекторов, угольные, слан-промышленный цевые и гидратные газы).
полигон. В статье рассмотрены перспективы восполнения МСБ России и ПАО «Газпром» за счет ресур-
сов гидратного газа - специфического нетрадиционного источника, характерного для областей развития многолетнемерзлых пород на суше и для субаквальных условий под дном морей и океанов.
Газовые гидраты аккумулируют на Земле гигантское количество углеводородов в областях распространения многолетнемерзлых пород (ММП), под дном морей и океанов. Гидраты природных газов могут образовываться при определенных для каждого газа-гидратообразователя термобарических условиях внутри зоны стабильности газогидратов (ЗСГ). В настоящей статье речь пойдет о природных гидратах метана. Внутри ЗСГ газогидраты могут образовываться и аккумулироваться геологически длительное время, пока существуют необходимые для их образования геохимические условия. Именно к ЗСГ приурочены промышленно значимые скопления газогидратов - перспективные нетрадиционные газовые ресурсы будущего.
В 90-х годах прошлого века экспериментально показано существование эффекта самоконсервации газовых гидратов при термобарических условиях, отличных от равновесных. Это доказало возможность их сохранности при отрицательных температурах (при условии наличия изолирующей пленки льда) выше современной ЗСГ. Так называемые реликтовые, метастабильные, газогидраты были образованы в палео-зонах стабильности при других геолого-тектонических и климатических условиях. Реликтовые газогидраты широко распространены в криолитозоне на суше и на арктическом шельфе. Однако благодаря геолого-геохимическим особенностям метаста-бильные газогидраты не имеют практической значимости для развития минерально-сырьевой базы (МСБ) и пока могут рассматриваться лишь как серьезный осложняющий фактор эксплуатации объектов добычи, транспорта газа и других инженерных сооружений ПАО «Газпром» в северных широтах.
В континентальных условиях образование газогидратов всегда связано с многолетним охлаждением осадочной толщи и приурочено к северным приполярным регионам, в пределах которых распространены ММП мощностью не менее 250.. .300 м. Область распространения ЗСГ и ее мощность контролируются мощностью и температурным режимом ММП: чем глубже залегает нулевая изотерма, тем больше мощность ЗСГ. Помимо температурного режима на возникновение и сохранность газогидрат-ных скоплений влияют барические условия. Например, возможен переход в гидрат-ное состояние уже существующих газовых залежей в отрицательном температурном
Проблемы ресурсного обеспечения газодобывающих районов России
257
массиве в связи с изменением внешних барических условий. Возникновение внешнего дополнительного давления может быть связано с трансгрессиями морских бассейнов или великими оледенениями, когда внутримерзлот-ные газовые скопления могут попасть в зону стабильности гидратов. Таким образом, значительная мощность ММП и их сплошное распространение, низкие среднегодовые температуры, низкий геотермический градиент определяют возможность существования в разрезе пород мощной ЗСГ.
В субаквальных условиях ведущую роль в формировании и мощности ЗСГ играет барический фактор - создаваемое столбом воды давление. Температура на глубинах более 400.. .600 м, где распространены ЗСГ большинства природных газов, приблизительно постоянна и редко превышает 5.6 °С. В субаквальных условиях наблюдается закономерность изменения мощности ЗСГ в соответствии с увеличением глубины водоема - от шельфовых областей к абиссали.
Через двадцать-тридцать лет по мере усложнения структуры традиционной МСБ газодобычи в России как в северной стране с многочисленными глубоководными внешними и внутренними морями природные газогидраты смогут внести существенный вклад в развитие МСБ газодобывающей отрасли при условии проведения комплексных специализированных исследований начиная с текущего периода времени [1, 2].
Прежде всего это актуально для старых северных регионов газодобычи с развитой инфраструктурой и налаженным рынком сбыта, где многие базовые месторождения вступили в стадию падающей добычи (Надым-Пур-Тазовский регион и др.). Восполнить недостающие объемы газа на таких объектах можно, в частности, за счет освоения нетрадиционных газовых ресурсов (в том числе гидратного газа). В регионах с небольшими запасами традиционных углеводородов, но существующим рынком локального потребления освоение ресурсов нетрадиционных источников газа может стать решающим фактором газоснабжения (например, в Крымском федеральном округе и др.).
Суммарные ресурсы гидратного газа в России (без учета потенциальных ресурсов евразийского континентального склона в акватории Северного Ледовитого океана) могут достигать величины 472 трлн м3. Семьдесят
процентов прогнозных ресурсов гидратного газа связаны с нефтегазоносными провинциями, расположенными в областях распространения ММП (рис. 1).
Первоочередные объекты освоения ресурсов гидратного газа в России выделены на основе:
• оценки сырьевой базы газогидратных залежей по регионам России;
• анализа технологической готовности к освоению ресурсов гидратного газа;
• укрупненной геолого-экономической оценки перспективности освоения ресурсов гидратного газа по регионам России [2].
Анализ и оценка проводились для регионов европейского севера России, Западной и Восточной Сибири (рис. 2), арктического и дальневосточного шельфов (рис. 3), Черного моря (рис. 4).
Отложения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (НГП) малоперспективны с газогидратной точки зрения главным образом из-за незначительной площади территорий, где мощность ЗСГ превышает 400.500 м, и малой эффективной мощности коллекторов в этих интервалах разреза. Восточно-Сибирская НГП, напротив, характеризуется значительным потенциалом мощных, широко распространенных зон возможного гидратообразования. Однако эта территория пока крайне слабо исследована даже с точки зрения традиционной нефтегазоносности.
Наиболее перспективные объекты в континентальной части расположены в пределах Западно-Сибирской НГП на территориях месторождений с падающей добычей газа на севере Надым-Пур-Тазовского региона, где общие ресурсы гидратного газа оцениваются в 13 трлн м3 из суммарных 30 трлн м3 для Западной Сибири (см. рис. 2б). Помимо перспективных геолого-геохимических и термобарических условий, а именно значительных по площади и мощности ЗСГ, регионально распространенных потенциально гидратоносных коллекторов значительной эффективной мощности - отложений тибейсалинской свиты и др., важными факторами являются наличие в регионе развитой инфраструктуры добычи и транспорта газа, а также более высокая изученность природных газогидратов. В качестве полигона для постановки специализированных работ с целью опытно-промышленной добычи гидратного газа здесь можно рекомендовать
Объект Прогнозные ресурсы, трлн м3
Тимано-Печорская НГП 13
Западно-Сибирская НГП 30
Восточно-Сибирская НГП 282
Баренцево море 5,5
Карское море 9,5
Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское моря 2
Берингово море 64
Охотское море 17
Черное море 49
Итого 472
нгп
зоны возможного гидратообразования
граница Северного Ледовитого океана первоочередные объекты освоения
Рис. 1. Прогнозные ресурсы гндратного газа и первоочередные объекты для постановки на суше и шельфе России специализированных работ,
включая опытно-промышленную добычу гндратного газа
а
б
в
Мощность ЗСГ, м:
Границы распространения I1
> 1200
1000... 1200
800...1000
600...800
400...600 200...400 0...200
ЗСГ отсутствует
прерывистого (~ 50 %) островного (10 %)
Рис. 2. Распространение и мощность ЗСГ метана в континентальной части России: а - европейский север; б - Западная Сибирь; в - Восточная Сибирь
области, где гидратообразование метана невозможно
находки газогидратов
районы, наиболее перспективные \___для поиска газогидратов
Рис. 3. Распространение и мощность ЗСГ метана на арктическом (а) и дальневосточном (б) шельфах
262
Научно-технический сборник ■ ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ
Ямбургское нефтегазоконденсатное месторождение (НГКМ).
Арктический шельф мало перспективен для первоочередных прикладных исследований с целью добычи субаквального гидратно-го газа. В мелководных арктических бассейнах ЗСГ мощностью более 200... 300 м занимают малую площадь. Максимальные мощности зон возможного гидратообразования связаны с отложениями удаленного континентального склона в акватории Северного Ледовитого океана. На арктическом шельфе, скорее, остро стоит проблема реликтовых газогидратов, распространенных в субаквальной криолитозоне Карского, Восточно-Сибирского морей и моря Лаптевых.
ЗСГ в поддонных отложениях Берингова моря значительны по площади и в разрезе, однако их нефтегазоносность (а значит, и потенциальная гидратоносность) пока не изучены.
В Охотском море прогнозные ресурсы гид-ратного газа могут превышать 17 трлн м3. При этом континентальная окраина о. Сахалин достаточно хорошо изучена, в том числе в плане гидратоносности отложений (рис. 3). В качестве опытного полигона для постановки поисков и разведки субаквальных газогидратов здесь можно рекомендовать глубоководную впадину Дерюгина, где известны находки гидратонасы-щенных кернов и многие годы проводятся специализированные геофизические и геохимические исследования [3], а территория попадает в ареал интересов ПАО «Газпром». При этом следует отметить, что тяжелая природно-климатическая обстановка в регионе может существенно осложнить масштабные комплексные исследования.
Другими перспективными полигонами для отработки методов поисков, разведки и разработки субаквального гидратного газа с более благоприятными природно-климатическими условиями являются глубоководный прогиб Сорокина и Туапсинский прогиб черноморского шельфа.
Признаки гидратоносности Черного моря -как прямые (находки гидратов метана в колонках осадков), так и косвенные (по геофизическим данным) - выявлены по всей периферии черноморского бассейна, в том числе на керченско-таманском шельфе и вдоль берегов Кавказа [4]. Ресурсы гидратного газа в глубоководной впадине Сорокина (южный берег
п-ова Крым) могут достигать 1,3 трлн м3, а с учетом перспективных областей Черного моря на юг от Крымского п-ова общий ресурсный потенциал гидратного газа в черноморском регионе может составлять 7.10 трлн м3.
Кроме того, дополнительным фактором в пользу первоочередности опытно-промышленного субаквального газогидратно-го полигона на Черном море является развивающийся рынок локального потребления газа в Крымском федеральном округе при незначительных запасах традиционных углеводородов. ***
С учетом значительных запасов у ПАО «Газпром» традиционного газа перспективы вовлечения в промышленную разработку нетрадиционных газовых ресурсов, в том числе ресурсов гидратного газа, будут определяться их способностью конкурировать с традиционным газом и наличием потребителя этого ресурса.
Природные газогидраты в настоящее время значительно уступают другим коммерчески значимым нетрадиционным газовым источникам (газам плотных коллекторов, угольному и сланцевому газу) в плане наличия мировой практики опытно-промышленной добычи. Однако уже сейчас не вызывает сомнения, что природные газогидраты представляют собой стратегический энергетический ресурс будущего и Россия благодаря геолого-климатической специфике может лидировать в добыче этого нетрадиционного газового ресурса, для чего имеются все геолого-геохимические предпосылки.
Как у нас, так и за рубежом начало промышленного освоения гидратного газа пока сдерживается отсутствием кондиционных методов его поисков, разведки и разработки. По мере развития наукоемких инновационных технологий на основе опытно-экспериментальных работ (Ямбургское НГКМ, охотоморский или черноморский шельфы) промышленное освоение га-зогидратных залежей в России может начаться через 15.20 лет, когда прогресс технологий газодобычи обеспечит экономическую целесообразность их разработки, а гидратный газ будет способен составить конкуренцию традиционному газу в отдельных регионах. К 20402050 гг. использование гидратного газа может стать рентабельным для добычи на всей территории России.
Проблемы ресурсного обеспечения газодобывающих районов России
263
Список литературы
1. Перлова Е.В. Коммерчески значимые нетрадиционные источники газа - мировой опыт освоения и перспективы для России / Е.В. Перлова // Территория нефтегаз. - 2010. -№ 11. - С. 14-19.
2. Перлова Е.В. Приоритетные направления освоения газогидратных залежей России / Е.В. Перлова, С.А. Леонов, Д.Я. Хабибуллин // Вести газовой науки: Проблемы ресурсного обеспечения газодобывающих районов России. - 2017. - № 3 (31). - С. 224-229.
3. Обжиров А.И. Метан нефтегазсодержащих пород - основной источник формирования газогидратов в Охотском море / А.И. Обжиров, Ю.А. Телегин // Газохимия. - 2011. - № 1. -
С. 44-49.
4. Василев А. Оценка пространственного распространения и запасов газогидратов
в Черном море / А. Василев, Л. Димитров // Геология и геофизика. - 2002. - Т. 43. - № 7. -С. 672-684.
Preparation of hydrated gas resources for developing mineral and raw material base of gas production at the Gazprom PJSC
Ye.V. Perlova
Gazprom VNIIGAZ LLC, Bld. 1, Estate 15, Proyektiruemyy proezd no. 5537, Razvilka village, Leninsky district, Moscow Region, 142717, Russian Federation E-mail: [email protected]
Abstract. Further development of world mineral and raw material base of gas production is unreal without engagement of difficult and alternative gas resources (coal and shale gases etc.). Domestic Russian gas producers possess considerable reserves of traditional gas, which commercial exploitation provides durable effective development of the gas industry. However, in the regions with mature infrastructure and smooth-running outlet many basic fields Однако в регионах с развитой инфраструктурой и налаженным рынком сбыта многие базовые месторождения have entered a stage of dropping production (e.g. Nadym-Pur-Taz region etc.). Enlargement of resource base for such fields and regions lacking traditional gas could be achieved due to development of non-traditional gas resources. Our country has considerable potential of all commercially important difficult and alternative gas sources (gases of tight and deep reservoirs; coal, shale and hydrated gases).
The paper reveals outlooks for compensation of domestic, and in particular Gazprom mineral and raw material base using resources of hydrated gas, which is a specific alternative source being common for onshore permafrost and subaquatic conditions under the floor of oceans and seas.
Keywords: mineral and raw material base, development, gas production, resources, hydrated gas, paramount object, pilot test ground.
References
1. PERLOVA, Ye.V. Commercially minded alternative gas sources: global practice of development and outlooks for Russia [Kommercheski znachimyye netraditsionnyye istochniki gaza - mirovoy opyt osvoyeniya i perspektivy dlya Rossii]. Territoriya Neftegaz. 2010, no. 11, pp. 14-19. ISSN 2072-2745. (Russ.).
2. PERLOVA, Ye.V., S.A. LEONOV, D.Ya. KHABIBULLIN. Primary trends in development of gas hydrate deposits in Russia [Prioritetnyye napravleniya osvoyeniya gazogidratnykh zalezhey Rossii]. Vesti Gazovoy Nauki: collected scientifi c technical papers. Moscow: Gazprom VNIIGAZ LLC, 2017, no. 3 (31): Issues for resource provision of gas-extractive regions of Russia, pp. 224-229. ISSN 2306-9849. (Russ.).
3. OBZHIROV, A.I., Yu.A. TELEGIN. Methane in oil-gas rocks as the basic source of gas hydrates generation in Okhotsk Sea [Metan neftegazosoderzhashchikh porod - osnovnoy istochnik formirovaniya gazogidratov v Okhotskom more]. Gazokhimiya. 2011, no. 1, pp. 44-49. ISSN 2075-0218. (Russ.).
4. VASILYEV, A., L. DMITROV. Estimation of spatial spreading and reserves of gas hydrates in Black Sea [Otsenka prostranstvennogo rasprostraneniya i zapasov gazo-gidratov v Chernom more]. Geologiya i Geofizika. 2002, vol. 43, no. 7, pp. 672-684. ISSN 0016-7886. (Russ.).
