Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи
In the World Ocean's bottom sedimentary sequence, the submarine gas hydrate reserves are fabulously tremendous. Best of all, they have been ready for commercial production on the Atlantic continental margin of the United States and in the Nankai Trough near the Honshu Island, the Japan, whereas...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1835 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи / Е.Ф. Шнюков, П.Ф. Гожик, В.А. Краюшкин, В.П. Клочко// Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 125–134. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860171234729263104 |
|---|---|
| author | Шнюков, Е.Ф. Гожик, П.Ф. Краюшкин, В.А. Клочко, В.П. |
| author_facet | Шнюков, Е.Ф. Гожик, П.Ф. Краюшкин, В.А. Клочко, В.П. |
| citation_txt | Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи / Е.Ф. Шнюков, П.Ф. Гожик, В.А. Краюшкин, В.П. Клочко// Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 125–134. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | In the World Ocean's bottom sedimentary sequence, the submarine gas hydrate reserves are fabulously tremendous. Best of all, they have been ready for commercial production on the Atlantic continental margin of the United States and in the Nankai Trough near the Honshu Island, the Japan, whereas the natural gas is already recovered from the gas-hydrate-bearing sequence in the Norwegian Sea.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:58:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 553.982.061.33
© 2007
Академик НАН Украины Е.Ф. Шнюков, академик НАН Украины
П.Ф. Гожик, В. А. Краюшкин, В. П. Клочко
Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи
In the World Ocean’s bottom sedimentary sequence, the submarine gas hydrate reserves are
fabulously tremendous. Best of all, they have been ready for commercial production on the
Atlantic continental margin of the United States and in the Nankai Trough near the Honshu
Island, the Japan, whereas the natural gas is already recovered from the gas-hydrate-bearing
sequence in the Norwegian Sea.
Изучением субмаринных зон газогидратообразования (ЗГО) занимаются ученые Европейс-
кого Союза (ЕС), Болгарии, Индии, Канады, США, России, Японии и Украины. Оценка
ресурсного потенциала известных ЗГО в Арктике была до 1991 г. одной из главных задач
совместной научно-исследовательской работы Геологической Службы США и бывшего Ми-
нистерства геологии СССР. Эта работа финансировалась Министерством энергии США по
межведомственному соглашению ДЕ-А121–83МС20422 [1]. Проект работы по европейской
окраине Северной Атлантики (ЕОСА), финансируемый с 1996 г. Европейской Комиссией
ЕС, служит мостом между академическими институтами и нефтегазовой промышленно-
стью ЕС по картированию и интерпретации данных о субмаринных газогидратах и подвод-
ных оползнях донных осадков на глубоководной континентальной окраине Норвегии [2].
Индия создала национальную научно-исследовательскую программу по субмаринным га-
зогидратам. В 1996 г. Департамент по развитию нефтегазовой промышленности Индии ас-
сигновал $ 56 млн на эту программу. Сейчас ее главным объектом является глубоково-
дно-акваториальная часть бассейна Кришна-Годавари, согласно данным переинтерпрета-
ции морской сейсмики и выявления очень ясных, четких сейсмоотражающих горизонтов,
симулирующих морское дно и пересекающих осадочные толщи Бенгальского залива там,
где его глубина равна 800–900 м. Геофизики государственной “Ойл энд Нейчрл Гэс Ко.”
использовали при этом интервальные сейсмоскорости 1500–1600 м/с для негидратоносных
отложений, подсчитав, что только на этой площади глубоководья Кришна-Годавари его
ЗГО содержит 350 млрд м3 метана [3]. В общем ЕС, Индия, Канада, США и Япония имеют
государственно финансируемые национальные программы изучения и освоения субмарин-
ных газогидратов. КНР, Мексика, Норвегия, Чили и Южная Корея тоже задумались над
аналогичным. В США есть Консультативный Комитет Минэнерго по метаногидрату и Га-
зогидратный Комитет Американской Ассоциации геологов-нефтяников, где уже обсужда-
ются вопросы о коэффициенте газоотдачи ЗГО, сколько всего можно добыть газа из ЗГО
каждой скважиной, каков ее ежесуточный дебит и каковы затраты. А Служба Управления
Минеральным Сырьем США, основываясь на стохастической и вероятностной методологии
изучает проблему освоения субмаринных ЗГО и оценивает их геологические и извлекаемые
запасы метана в прибрежном глубоководье Атлантики, Мексиканского залива, Тихого оке-
ана и на Аляске [1–5].
Природные газогидраты в донных отложениях Мирового океана на 93% его площади за-
легают на активных и пассивных краях континентов и литосферных плит, в высоких и низ-
ких широтах, в местах с большой скоростью седиментации и там, где эти скорости малы,
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 125
на материковом склоне, континентальном подножии и абиссальной океанической равнине,
согласно данным сейсморазведки и бурения многих морских скважин (табл. 1, 2).
По внешнему виду газогидраты — это агрегатные сростки прозрачных и полупрозрач-
ных, белых или серых, часто желтых кристаллов “горючего льда” неопределенного габитуса.
Они могут “цементировать” псаммиты и алевролиты (если заполняют значительную часть
их порового пространства), придавая им заметную механическую прочность и акустиче-
скую жесткость, но могут присутствовать в виде частичного заполнения пор или отдельных
нодулей, не цементирующих всеобъемлюще морские осадки. В глубоководном же прибре-
жье Западной Африки выявлены мономинеральные, без примеси терригенного материала,
метаногидратные тела — “пагоды” и “елки” в полостях разломов и трещин, рассекающих
осадочную толщу вкрест и вдоль плоскостей напластования. При бурении газогидратных
скважин в самой западной части трога Нанкай, в тихоокеанском прибрежье японского о-ва
Хонсю, подняты многометровые керны, где среди алевролитов также наблюдались слои
мономинерального массивного газогидрата толщиной по несколько сантиметров. Известны
и более крупные межпластовые тела мономинерального “горючего льда”. Одно из них, лин-
зовидное и крупнейшее в мире, вскрыто скв. 84 из “Проекта глубокого морского бурения”.
Имея толщину около 4–5 м, оно содержит всего 5–7% негидратного, обломочного, мате-
риала и залегает в 15-метровом гидратоносном горизонте, подошва которого расположена
240–255 м ниже дна Тихого океана, на континентальном склоне Северной Америки, в Цент-
ральноамериканском глубоководном желобе, возле Гватемалы. Из другой же скважины,
пробуренной в том желобе, но мористее Коста-Рики, поднят 9-метровый керн вулканичес-
кого пепла, сцементированного “горючим льдом”. Пористость пепла равна 62% и заполнена
метаногидратом. Этот пепел залегает в 236-метровой газогидратной толще, средняя порис-
тость которой измеряется 60,1% [5–7].
Природный газогидрат (клатрат газа) — это кристаллический минерал из воды и газа,
т. е. кристаллическое минеральное твердое вещество (лед) в виде соединения включения,
Таблица 1. Особенности залегания субмаринных газогидратов, вскрытых бурением в Мировом океане [4]
Скважина
или местность
Глубина залегания, м Перепад давления для
диссоциации, МПа
Температура
газогидрата, ◦Cдна моря газогидрата ОСД∗
Блэйк Ридж-1 2790 2990–3220 3220 20 11
Блэйк Ридж-2 3500 3600–3700 3700 2,0 22
Буш Хилл 2420 2440–2480 — 9,5 4
Коста Рика 3100 3400–3439 — 26 10
Гватемала-1 2400 2750–2800 — 12,5 15,6
Гватемала-2 1720 1870–2120 — 12,5 9,5
Гватемала-3 2000 2450–2500 2500 2,7 18
Мехико-1 1770 1950–2170 2540 12,5 7
Мехико-2 2900 3000–3077 3700 25 5,2
Мехико-3 1950 2050–2212 2750 13 7,2
Миссисипи Каньон 1330 1365–1470 — 11,5 7
Нанкай-1 945 1141–1210 1210 4,5 11
Нанкай-2 4700 4800–4870 — 41,5 4
Перу/Чили-1 5070 5200–5260 5700 43 6,5
Перу/Чили-2 3900 3950–4000 4300 30,5 10
Черное море 2020 2030–2040 — 16 4
Японское море 2600 2600–2650 2650 9,5 17
∗ ОСД — отражающий сейсмогоризонт, симулирующий дно моря.
126 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
где молекулы гидратообразующего газа (например, азота, аргона, гелия, диоксида и окси-
да углерода, изобутана, кислорода, криптона, ксенона, метана, неона, озона, пропана, се-
роводорода, хлора и этана) втиснуты давлением в пустоты кристаллической решетки воды
(льда) без химического связывания их молекул. 1 м3 природного метаногидрата при его
“таянии” на уровне моря дает от 165 до 180–200 м3 газообразного метана и около 0,87 м3
пресной воды, если метаном было занято 90% и более упомянутых просветов. Вода у дна
океанов и глубоких морей имеет температуру не выше 1–4 ◦C, геотермический градиент —
около 0,1 ◦C и давление — 10–50 МПа на изобатах 1000–5000 м. Втискивание же под та-
кими давлениями молекул упомянутых углеводородов (УВ) в просветы между молекулами
воды отражается на энергоплотности (теплотворной способности, теплоемкости), которая
исчисляется 747458 ккал/м3 у метаногидрата, что в 73 раза больше энергоплотности га-
зообразного метана, равной 10233 ккал/м3 [6–8].
Таблица 2. Результаты разбуривания субмаринных газогидратов в тихоокеанском троге Нанкай [5]
Номер
скважины
Участок
Глубина, м
Проходка, м Время
бурения, сут
Скважинные исследо-
вания или работыдна океана скважины
1 К-1 2033 2450 417 3,4 КВБ
2 К-2 1862 2270 408 2,3 Те же
3 К-3 2010 2400 390 2,2 ”
4 К-2 1862 2193 331 2,8 Отбор керна
5 Тот же 1861 2192 331 1,7 Те же
6 К-1 2032 2380 348 1,4 ”
7 А-1 1007 1440 433 2,8 КВБ
8 А-2 1103 1495 392 2,0 Те же
9 А-3 1409 1860 451 2,6 ”
10 А-4 1186 1522 336 1,8 ”
11 Т-1 1060 1425 365 2,7 ”
12 Т-2 1153 1550 397 1,9 ”
13 Т-3 910 1300 390 1,8 ”
14 Т-6 722 1010 288 1,7 ”
15 Т-5 776 1100 324 2,9 ”
16 Т-7 747 1000 253 1,3 ”
17 Т-8 1356 1775 419 2,9 ”
18 Т-9 1345 1765 420 2,8 ”
19 Т-4 898 1240 342 1,6 ”
20 А-1 1008 1510 502 4,4 СК
21 Т-6 721 1125 404 3,4 Те же
22 Тот же 720 970 250 3,1 Отбор керна
23 ” 720 896 166 3,5 Те же
24 ” 720 883 163 2,0 ”
25 ” 720 891,5 171,7 1,9 ”
26 ” 720 885,5 165,5 1,5 ”
27 А-1 1006 1340 334 2,6 ”
28 Тот же 1005 1345 340 2,6 ”
29 ” 1006 1243,5 237,5 3,1 ”
30 ” 1006 1390 384 2,0 ”
31 ” 1002 1406 404 7,0 Обсадка ствола
32 ” 991 1563 572 8,5 Бурение горизон-
тального ствола
Пр и м е ч а н и е . КВБ — непрерывный каротаж без остановки бурения; СК — стандартный каротаж после
проходки всего ствола.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 127
Газогидратообразование в природе происходит при очень большой скорости движения
флюидов и определенном сочетании температуры и давления. Метаногидрат возникает, на-
пример, при температуре минус 236 ◦C и давлении 2 · 10
−5 МПа (почти вакуум), но может
образовываться при минус 15◦ и 0,1 МПа, при плюс 3 ◦C и чуть более 2 МПа, 10 ◦C и 7 МПа,
20 ◦C и 25 МПа, 40 ◦C и 120 МПа, а также даже при 57 ◦C и 1145,89 МПа. Гидрат же смеси
из метана, этана, пропана и изобутана, если ее плотность по воздуху равна 1,0, образуется
с водой при 2 ◦C и 0,5 МПа, при 10 ◦C и 1,3 МПа, при 20 ◦C и 8 МПа [1, 6–8]. Гидратообразо-
вание же из воды, метана, оксида углерода, сероводорода и пропана происходит при таких
температуре и давлении, что газогидрат этого состава образуется и существует в донных
осадках даже там, где глубина моря всего 50 м, например, в Каспийском море [8].
Метаногидратная субмаринная толща надежно выявляется и картируется сейсморазвед-
кой МОВ-ОГТ по чрезвычайно сильному отражателю сейсмоволн в подошве этой толщи.
Свидетельством наличия слоя “горючего льда” является и инверсия в скоростной структуре
сейсмоволн. Из ее анализа ясно видно, что в зоне над подошвой метаногидратной толщи
их скорость равна 2500–3300 м/с, а в осадочных породах под этим льдом — менее 1500 м/с,
т. е. меньше скорости звука в воде и здесь уже залегает всегда и везде “подледный” свобод-
ный метан. Часто субмаринные метаногидраты встречаются начиная с глубины 0,4–2,2 м
ниже дна, а подошва газогидратообразования — от 100 до 1100 м глубже (см. табл. 1,
2). Она, везде четко и резко охарактеризованная сильно отражающим сейсмогоризонтом,
всегда субпараллельна поверхности дна моря или океана и пересекает все антиклинали,
синклинали, моноклинали, тела оползней и разломы. Иногда в субмаринной ЗГО выяв-
ляются сейсморазведкой два сильно отражающих горизонта, симулирующих морское дно
и параллельных друг другу и дну моря [1, 2, 6–9].
Интерес к субмаринным и материковым газогидратам не случаен. Их суммарные ми-
ровые запасы впервые оценены 113,5 · 10
16 м3 метана А.А. Трофимуком, Н.В. Черским
и В.П. Царевым в 1975 г. [9]. По данным же Геологической Службы США за 1999 г., за-
пасы газогидратов на суше и в Мировом океане равны 113 · 10
17 м3 метана [10], тогда как
Министерство энергии США в 2003 г. определило их на уровне 172,75 ·10
16 м3 метана [1, 9].
Около 2% мировых запасов газогидратов — это ресурс материковых и островных вечно-
мерзлотных областей [1, 6–9], и за его вычетом суммарные мировые запасы субмаринных
газогидратов оказываются равными от 111,2 · 10
16 до 110,7 · 10
17 м3 метана. Под субмарин-
ными газогидратами всегда и везде залегает “подледный” (подгидратный) свободный газ,
запасы которого можно ориентировочно обозначить по итогам разработки западносибир-
ского Мессояхского газогидратного/газового месторождения, накопленная за 1970–2004 гг.
газодобыча которого состоит из 6,514 млрд м3 “ледяного” (гидратного) газа и 5,664 млрд м3
свободного “подледного” (98,6% метана, 0,1% этана, 0,1% пропана, 0,5% СО2 и 0,7% азо-
та) [4]. Доля гидратного газа в общей накопленной газодобыче (12,178 млрд м3) этого ме-
сторождения соответствует, таким образом, 53,5%, а свободного “подледного” — 46,5%. Если
это соотношение считать уместным и для субмаринных ЗГО, то суммарные мировые запа-
сы субмаринного подгидратного газа определяются от 51,7 ·10
16 до 51,5 ·10
17 м3, что вместе
с субмаринными газогидратами составляет их совокупный мировой ресурс от 162,9 · 10
16
до 162,4 · 10
17 м3 метана.
На 1 января 2004 г. суммарные мировые извлекаемые запасы природного газа в обычных
месторождениях измерялись 172086 млрд м3, а нефти — 201,251 млрд м3 [11], т. е. совокуп-
но — 172287 млрд м3, что в 9455 — 9426 раз меньше вышеупомянутого совокупного мирового
субмаринного ресурса газогидрата и подгидратного газа. Суммарная же мировая годовая
128 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
добыча газа 2005 года достигла 2783 млрд м3, а нефти — 4,160 млрд м3 (3583 млн т) [12],
т. е., в сумме — 2787,16 млрд м3. И, если на эту газонефтедобычу 2005 года разделить
суммарный мировой ресурс субмаринных газогидратов и подгидратного газа (от 162,9 ·10
16
до 162,4 · 10
17 м3), то последних хватило бы всему миру на 584460–5826710 лет (!?).
Субмаринные газогидраты и подгидратный газ лучше всего и дольше всего (23 года)
изучались США в ЗГО Аутер Блэйк Ридж, выявленной в Атлантике глубиной 1000–5000 м
южнее мыса Гаттерас, в прибрежье штатов Вирджиния, Джорджия, Северная и Южная
Каролина. В течение почти 15 лет до 1992 г. эту ЗГО изучали на площади от 26 тыс. до
100 тыс. км2 сейсморазведкой и бурением трех скважин из “Проекта глубокого морского
бурения”, а после 1992 г. — на площади только 3 тыс. км2 с 15 скважинами, прошедшими
по донным отложениям по 50–750 м. Запасы ЗГО Аутер Блэйк Ридж до 1992 г. оценива-
лись от 10 трлн до 120 трлн м3 гидратного метана. В 1993 г. Геологическая Служба США
подсчитала, что эта ЗГО на площади 3 тыс. км2 содержит 18 трлн м3 гидратного метана,
а в 1999 г. — уже 28,4 трлн м3 метана [6, 8]. Это тело “горючего льда” в миоцен-голоцено-
вых отложениях осложнено Норфолкским подводным каньоном и гигантскими подводными
оползнями Кэйп Лукаут, Кэйп Фир и Эбимали-Карритак шириной по 25–80 км, длиной по
170–180 км и возрастом 16 тыс. — 18 тыс. лет. Оно прорвано насквозь и 23 соле- или гли-
нодиапирами протыкания, образующими “отверстые дыры” через “горючий лед” в полосе,
простирающейся на 44 км при ширине 11–18 км в юг-юго-западном направлении от травер-
за мыса Лукаут до траверза Чарльстона, и рассечено густой сетью вертикальных сбросов,
по которым “подледный” метан еще и сейчас активно мигрирует вертикально вверх сквозь
его “покрышку” — рыхлый “горючий лед”, как через “решето” [6, 7]. Сейчас в ЗГО Аутер
Блэйк Ридж подготовлены к разработке геологические запасы 36,8 трлн м3 метана в его
газогидратном виде и 19,3 трлн м3 “подледного” метана, в сумме — 56,1 трлн м3 [4]. Однако
газодобыча здесь еще не ведется, и это при том, что на 1 января 2006 г. запасы природного
газа США в его обычных месторождениях были равны 5,452 трлн м3 [11], а суммарная
газодобыча США за 2005 г. — 540 млрд м3 [12].
Сейчас на поприще освоения запасов субмаринных газогидратов наиболее активна Япо-
ния. Она разработала национальную программу по газогидратам и создала для ее выпол-
нения консорциум из отечественных нефтяных компаний — “Джапэн Нейшнл Ойл”, “Джа-
пэн Петролеум Эксплорейшн” и “Тейкоку Ойл”. В партнерстве с Геологической Службой
Канады, ее Национальным Исследовательским Советом и университетами — Британской
Колумбии, Виктории, Калгэри и Оттавы, Геологической Службой и Минэнерго США, Мин-
нефтегазом Индии, Потсдамским Геопоисковым Центром и Токийским университетом этот
японский консорциум выделил деньги, разбурил и испытал на приток ЗГО в канадском
газовом месторождении Маллик. Позднее он пробурил на газогидраты первые две сква-
жины и в тихоокеанском троге Нанкай мористее о-ва Хонсю, после этого — еще 32 сква-
жины (см. табл. 2) там же, где в ЗГО — 50 трлн м3 метана, а затем вернулся на место-
рождение Маллик для начала в нем первой в мире опытно-промышленной газогидратодо-
бычи [1, 5, 8, 14].
Маллик — это полуморское гигантское (420 млрд м3) в песчаниках нижнего мела, палео-
гена и неогена газовое месторождение, находящееся частично в море Бофорта и частично
на о-ве Ричард, что в дельте Маккензи. В Маллик пробурены на глубину более 1168 м три
скважины — одна параметрически-поисковая и две наблюдательные. Выполнен каротаж
в открытом стволе скважин и непрерывный отбор керна из газогидратной толщи. Испыта-
телем пластов фирмы “Шлюмберже” измерены электрические сопротивления пластового
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 129
флюида, температура, давление и отобраны пробы флюида, а наблюдательные скважины
использованы для томографических экспериментов до, во время и после испытания сква-
жин на приток. Освоение скважин имело место с декабря 2001 по март 2002 г., и испытания
на приток из газогидрата давали до 285 тыс. м3/сут метана, открывая этим крупную ре-
сурсную базу, которая вполне выглядит промышленно жизнеспособной [1, 8, 14, 15].
В троге Нанкай условия для бурения скважин иные. Здесь глубоководность Тихого оке-
ана — от 722 до 4700 м (см. табл. 1 и 2), механически неустойчивые донные осадки, выходы
газа на океанском дне, и бурить скважины глубиной от 883 до 4870 м пришлось в океанском
течении Куросио там, где его скорость 3–5 узлов (5,5–9,3 км/ч). Вследствие этого все сква-
жины пробурены с арендованного бурового судна “JOIDES Resolution”, которое, обладая
буровым станком и запасом бурильных труб для бурения на глубину до 9156 м, ранее про-
бурило по “Программе Океанского Бурения” уже 1742 скважины с января 1985 до сентября
2003 г. Первую в троге Нанкай скв. 1-Нанкай глубиной 3302 м пробурили в ноябре 1999 г.
с этого судна в океане глубиной 945 м у м. Омаэзаки, исходя из данных морской сейсмо-
разведки МОВ-ОГТ о наличии и глубине залегания здесь отражающих сейсмогоризонтов,
симулирующих дно океана. Бурением вскрыты газогидраты и отобраны их керны в интер-
вале глубин 200–270 м ниже океанского дна, а газогидратонасыщенность этих кернов была
до 60–80% от имевшейся пористости донных осадков. Аналогичные, в общем, результаты
бурения и скв. 2-Нанкай [4, 14].
В начале 2004 г. Япония закончила полевые операции по второй программе разведки
газогидратов в троге Нанкай и в течение 122 суток с того же бурового судна пробурила 32
скважины глубиной от 883 до 2450 м в океане глубиной от 720 до 2033 м с проходкой от 163
до 572 м в донных осадках. 16 скважин каротировались во время их непрерывного бурения
(КВБ). В двух скважинах на бурильной трубе устанавливались датчики высокоточного
замера температуры, а две скважины закаротированы и в обсадной колонне для отбивки
положения и качества цементного кольца в затрубном пространстве и особенно в ЗГО. В 12
скважинах отобран керн, а две скважины обсажены колонной труб и использовались в эк-
спериментах по подбору технологий будущей газогидратодобычи. Образцы метаногидрата
отобраны в виде керна колонковым долотом и боковым грунтоносом. Все скважины закла-
дывались на участках, выбранных по данным сейсморазведки 2D и 3D 2001–2002 гг., а все
те скважины, где был КВБ, пробурены на 100 м ниже подошвы ЗГО.
КВБ осуществлялся с помощью датчиков и приборов, установленных на бурильной тру-
бе над долотом. Они измеряли плотность буримого, сейсмо- и акустические свойства, хара-
ктеристику разреза ГК, НК, ЯМР и либо сразу же передавали на борт судна информацию
о буримости горных пород, давлении и температуре при углублении забоя скважины, либо
хранили эту информацию в своей электронной “памяти” до подъема трубы на борт судна.
Диаметр ствола у 32 скважин — от 216 мм (8,5 дюймов) до 305 мм (12,25 дюйма), а скорость
бурения скважин — 60 м/ч, но, когда КВБ в режиме реального времени показывал высокое
сопротивление буримого, скорость бурения уменьшали до 20 м/ч. Отбор кернов газогидра-
та выполнен в скв. 6, а также скв. 4 и 5. В скв. 6 пройдено с отбором метаногидратного
керна 36,1 м и поднято 29,3 м его (вынос керна 81,2%), в скв. 4 пройдено с отбором керна
метаногидрата 79 м, поднято 42,5 м (вынос — 53,8%) и в скв. 5 — соответственно 29 и 21,1 м
(вынос — 72,8%). В шести скважинах образцы метаногидрата отобраны боковым грунтоно-
сом. Из скв. 23 отобрано, в сумме, 30,6 м образцов метаногидрата, из скв. 24 — 32,9 м, из
скв. 25 — 25,5 м, из скв. 26 — 16,3 м, из скв. 27 — 29,8 м и из скв. 28 — 26,2 м. Большин-
ство этих образцов представлено песчаниками, у которых поровое пространство заполнено
130 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
метаногидратом. Исключением оказался метаногидрат из самой западной скважины, где
среди алевролитов наблюдались слои массивного мономинерального газогидрата толщиной
по несколько сантиметров.
Скв. 32 (см. табл. 2) пробурена с проходкой горизонтального призабойного ствола дли-
ной 100 м, и он весь расположен в ЗГО. Экспериментальные работы в этой скважине
и скв. 31 выясняли, обязательно ли обсаживать скважины в интервале глубин ЗГО и следо-
вало ли ЗГО разбуривать скважинами с горизонтальными призабойными стволами длиной
100 м с целью увеличения добычи газа из газогидрата. Успешный цементаж обсадных ко-
лонн скважин в крайне рыхлых донных отложениях океана требует, чтобы диаметр ствола
скважин, бурящихся в них, не увеличивался за счет кавернообразования во время бурения.
За этим следили с помощью кавернометрии ствола скважин, замера давления бурильного
инструмента на забой и использования ингибирующих буровых растворов по всему стволу
каждой скважины. Измерялось также и давление растрескивания буримого от действия на
него массы тяжелого бурового раствора [5].
На 1 января 2006 г. суммарные запасы нефти в Японии измерялись 9,3 млн м3,
а природного газа — 39,65 млрд м3 [11]. Годовая добыча нефти за 2005 г. в Японии была
равна 928,5 тыс. м3 и природного газа — 3,002 млрд м3 [12], тогда как спрос на него —
70 млрд м3/год [14]. Запасы метана в ЗГО трога Нанкай определяются 50 трлн м3 [1], что
при нынешнем спросе на него в Японии их хватило бы ей на 714 лет без всякого импорта
СПГ и др. Вот поэтому ЗГО трога Нанкай уделяется такое большое внимание и поэтому на-
чиная с декабря месяца с. г. Министерство экономики, торговли и промышленности Японии
вместе с ее Национальной корпорацией по нефти, газу и металлам планирует предварить
разработку ЗГО трога Нанкай опытно-промышленной добычей метана из ЗГО месторож-
дения Маллик в дельте Маккензи совместно с правительством Канады. Если опытно-про-
мышленная добыча там осуществится хорошо, то Япония к 2009 финансовому году уже
начнет опытно-промышленную добычу метана из метаногидрата и на дне Тихого океана.
Японское правительство, стремящееся начать к 2017 г. промышленную добычу тихоокеан-
ского метаногидрата, полагает, что она может стать реальностью, если будут разработаны
дешевые методы крупномасштабной газогидратодобычи. И это касается не только ЗГО
трога Нанкай, ведь в феврале с. г. группа ученых из Токийского университета и Японского
агенства по морской геологии и технологии сообщила, что нашла газогидратную залежь,
находящуюся близко от дна Японского моря 30 км севернее Дзьоцу, что в префектуре
Ниигата. Эта ЗГО под морскими водами глубиной 800–1000 м содержит 7 трлн м3 метана,
чего Японии хватило бы на 100 лет при ее нынешнем потреблении природного газа [14].
Не безразлична к вышеупомянутому и КНР. На 1 января 2006 г. ее суммарные запасы
нефти исчислялись 2901,6 млн м3, а природного газа — 1510 млрд м3 [11], что при суммар-
ной нефтедобыче 202,2 млн м3 за 2005 г. и газодобыче 50,5 млрд м3 [12] дает обеспеченность
упомянутыми запасами нефти и газа, соответственно, на 14 и 30 лет. Китай уже планирует
в следующем десятилетии направить $ 100 млн на газогидратные исследования, предвку-
шая, что опытно-промышленная разработка субмаринного метаногидрата станет жизнесп-
особной уже между 2010 и 2017 гг. КНР открыла колоссальные запасы метана в ЗГО на
дне своей морской акватории, и те, которые находятся в северной части Южно-Китайского
моря, содержат запасы не менее половины материковых запасов нефти и газа [14], т. е. не
менее 756,45 млрд м3.
По-видимому, Норвегия избрала иной путь разработки ЗГО, сперва начав в глубоко-
водном гигантском (396,5 млрд м3 газа и 29 млн м3 конденсата) месторождении Урмен
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 131
Ланге (“Длиннющий Змий”) добычу природного газа, залегающего глубже ЗГО. Это ме-
сторождение открыто в 1997 г. в прибрежье западной Норвегии, 100 км северо-западнее
Аукры и 120 км западнее Кристианзунда, в пределах доисторического (возраст 8200 лет)
и самого крупного в мире подводного оползня Сторегга площадью 90 тыс. км2, равной
одной трети площади Норвегии. В Урмен Ланге — очень сильные морские течения, на
которые сильно влияет расчлененный рельеф дна, вызывая водовороты. Аккумуляция га-
за находится 1900 м ниже дна Норвежского моря. Разработка уже начата, но столкнулась
с многочисленными техническими проблемами: в Урмен Ланге волны высотой 30 м и ветры
скоростью 40 м/с. Месторождение оконтурено пятью скважинами, и уложены на морское
дно две донные плиты-“темплаты” размером 44 × 33 м каждая для бурения 16 первых га-
зовых скважин. Позднее будут уложены еще две такие плиты и пробурены 16 следующих
эксплуатационных газовых скважин. Их подводно-донные головки горизонтальные. Время
бурения скважины — 78 сут, а стоимость — $ 33 млн Восемь первых скважин обсаживаются
обсадными трубами диаметром 244,5 мм суммарной стоимостью $ 264 млн.
Стоимость разработки Урмен Ланге — $ 9,5 млрд, и к октябрю 2007 г. добыча газа в нем
достигнет 71 млн м3/сут, а позднее — 105 млн м3/сут. Сначала газ по двум многофазным
подводно-донным газопроводам диаметром 762 мм транспортируется на газоперерабатыва-
ющий завод в Ныхамна на западном побережье Норвегии. Эти газопроводы пересекают
морское дно, испещренное обрывистыми холмами-пиками высотой до 61 м, и масштабную
стенку верховья оползня Сторегга под углом 25–35◦. Наклон каждого газопровода — бо-
лее 2,5◦ на 10% расстояния, более 1,5◦ на 20% и 1◦ на 30% расстояния. От берега и до
изобаты 550 м газопровод имеет цементную оболочку, а на остальной части его трассы —
полипропиленовое покрытие. Для предотвращения или уменьшения возможности газоги-
дратообразования в скважинах, манифольдах и газопроводах проложены от берега к Урмен
Ланге два трубопровода диаметром по 152,4 мм для подачи метилэтилгликоля через подво-
дную систему дозирования в каждую скважину. Управление работой газовых скважин,
манифольдов и газопроводов осуществляется электронной подводной системой без плаву-
чей платформы, которую установят в море только для компрессоров семью годами после
начала разработки Урмен Ланге.
Разработка этого газового месторождения является одним из самых продвинутых в мире
газопромысловых проектов. Она осуществляется группой норвежских и зарубежных ком-
паний — “Нурск Хидру” (18%), “Петоро” (36%), “Статойл” (10,8%), “Бритиш Петролеум”
(10,9%), “Роял Датч/Шелл” (17,2%) и “ЭксонМобил” (7,2%). Вследствие трудных условий
на дне моря для прокладки газопроводов использовался принципиально новый вид по-
дводного гусеничного экскаватора-робота Он обеспечил ровную укладку подводно-донных
газопроводов в море глубиной до 1000 м. В газе Урмен Ланге нет сероводорода, но есть срав-
нительно высокая концентрация СО2. Когда уложат на дно газопроводы диаметром 762 мм
отсюда до платформы в североморском месторождении Слейпнер, а оттуда в Изингтон
Соединенного Королевства, вот тогда-то газ, подающийся по самому длинному (1200 км)
в мире подводному газопроводу “Лангелад”, начнет из Урмен Ланге удовлетворять до 20%
спроса Соединенного Королевства на природный газ в течение 30–40 лет [15].
Глубина Норвежского моря в Урмен Ланге равна 800–1006,5 м, что создает давление
более 8–10 МПа на дно, где температура воды от -1 до -2 ◦C. Таким образом, вся верх-
няя часть осадочного разреза толщиной 800–1000 м является ЗГО, а разрабатывающиеся
396,5 млрд м3 газа — “подледным” (подгидратным) газом. Следовательно, Норвегия реши-
ла, по-видимому, не объявляя во всеуслышание, разрабатывать Урмен Ланге по техноло-
132 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
гии Мессояхского месторождения — сначала добывать свободный, т. е. “подледный”, приро-
дный газ, затем добывать его вместе с “ледяным” (гидратным) метаном и в конце — толь-
ко “ледяной”. Не случайно, по-видимому, и применение донных плит-“темплат” размером
44×33 м для эксплуатационных газовых скважин Урмен Ланге, ведь пористость газоносной
толщи 28% при ее проницаемости 6,25–35 дарси и дебиты от 8,5 млн до 12,7 млн м3/сут в ка-
ждой скважине приведут при таянии ЗГО к образованию проталин-провалов сперва вокруг
наиболее высокодебитных скважин, затем к слиянию-объединению этих проталин в одну
общую с возможным проседанием-обрушением морского дна. А экскаватор-робот может
там не только выравнивать дно под укладку газопроводов, но и экскавировать (добывать?)
субмаринный газогидрат из ЗГО, доходящей до самой поверхности дна.
В общем, геологи более 30 лет говорили о колоссальных объемах природного метана
в газогидратах Мирового океана и вечномерзлотных регионов, но добыча газа из этого
нетрадиционного источника не казалась выгодной, как было в течение минувших 20 лет
и с добычей метана из пластов каменных углей. Изучение субмаринных и материковых
газогидратов уже прогрессирует, к счастью, быстрее, чем многие отказываются от ста-
рых взглядов и ошибочных понятий и убеждений. Экономически выгодная промышленная
разработка субмаринных ЗГО больше не кажется очень далекой целью, и этому, конечно,
способствовало и увеличение мирового спроса на природный газ в последние пять лет и рост
на него мировых цен. Опыт разработки Мессояхского газогидратно-газового месторожде-
ния Западной Сибири показал, что добывать нужно не газогидрат, ибо это экономически
невыгодно, а свободный, “подледный”, природный газ. В процессе этой добычи падает пла-
стовое давление, повышается пластовая температура и начинает “таять” газонасыщенный
лед ЗГО, превращаясь в экономически выгодную и долговременную газодобычу, согласно
известным публикациям [1, 4, 6–10]. Индия наметила промышленно добывать газ к 2010 г. из
субмаринных ЗГО Бенгальского залива, а Геологическая Служба США и “Шеврон Корп.” —
в 2007 г. из ЗГО Мексиканского залива. “Бритиш Петролеум Эксплорейшн (Аляска) Ин-
корп.” и Минэнерго США надеются, что в ограниченном объеме смогут начать промышлен-
ную газодобычу из ЗГО Аляски где-то в течение 2007–2011 гг. Япония сделает аналогичное
в тихоокеанском троге Нанкай мористее о-ва Хонсю к 2017 г., но в декабре с. г. уже начала
опытно-промышленную разработку ЗГО Маллик, частично находящейся на о-ве Ричард
и частично в море Бофорта у дельты Маккензи [13]. В общем, образно говоря, наш мир
действительно находится всего в трех шагах от субмаринной добычи газогидратов.
1. Collett T. S., Kuuskraa V.A. Hydrates contain vast store of world gas resources // Oil and Gas J. – 1998. –
96, No 19. – P. 90–95.
2. Mienert J., Bryn P. Gas hydrate drilling conducted on the European margin // EOS. – 1997. – Dec. 9. –
P. 565–571.
3. Rach N.M. Vibrant activity emerging in India to meet rising oil demand // Oil and Gas J. – 2004. – 102,
No 31. – P. 55–59.
4. Makogon Y. F., Holditch S. A., Makogon T.Y. Russian field illustrates gas-hydrate production // Ibid. –
2005. – 103, No 5. – P. 43–47.
5. Takahashi H., Tsuji Y. Japan explores for hydrate in the Nankai Trough // Ibid. – No 33. – P. 48.
6. Гожик П.Ф., Краюшкин В.А., Клочко В.П. К проблеме промышленного освоения черноморских
газогидратов в прибрежье Украины // Геол. журн. – 2004. – № 2. – С. 7–20.
7. Шнюков Е.Ф., Кенни Дж.Ф., Краюшкин В.А. К природе газогидратов и нефти // Там же. – 2002. –
№ 3. – С. 11–18.
8. Lowrie A., Max M.D. The extraordinary promise and challenge of gas hydrates // World Oil. – 1999. –
220, No 9. – P. 49–55.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 133
9. Трофимук А.А., Черский Н.В., Царев В.П. Ресурсы биогенного метана Мирового океана // Докл.
АН СССР. – 1975. – 225, № 4. – С. 936–943.
10. Syntroleum unveils hydrate recovery process // Oil and Gas J. – 1999. – 97, No 44. – P. 40–42.
11. Worldwide look at reserves and production // Ibid. – 2005. – 103, No 47. – P. 24–25.
12. Worldwide crude oil and gas production // Ibid. – 2006. – 104, No 10. – P. 68.
13. Dittrick P. New look at gas hydrates // Ibid. – No 40. – P. 17.
14. Watkins E. Japan exploring methane hydrate // Ibid. – No 39. – P. 26.
15. Petzet A.G. ОТС: Ormen Lange field development continues apace // Ibid. – 2004. – 102, No 19. –
P. 26–27.
Поступило в редакцию 01.12.2006Отделение морской геологии и осадочного
рудообразования Национального научно-природоведческого
музея НАН Украины, Киев
Институт геологических наук НАН Украины, Киев
134 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1835 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:58:37Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шнюков, Е.Ф. Гожик, П.Ф. Краюшкин, В.А. Клочко, В.П. 2008-09-02T17:58:54Z 2008-09-02T17:58:54Z 2007 Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи / Е.Ф. Шнюков, П.Ф. Гожик, В.А. Краюшкин, В.П. Клочко// Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 125–134. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1835 553.982.061.33 In the World Ocean's bottom sedimentary sequence, the submarine gas hydrate reserves are fabulously tremendous. Best of all, they have been ready for commercial production on the Atlantic continental margin of the United States and in the Nankai Trough near the Honshu Island, the Japan, whereas the natural gas is already recovered from the gas-hydrate-bearing sequence in the Norwegian Sea. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Науки про Землю Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи Article published earlier |
| spellingShingle | Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи Шнюков, Е.Ф. Гожик, П.Ф. Краюшкин, В.А. Клочко, В.П. Науки про Землю |
| title | Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи |
| title_full | Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи |
| title_fullStr | Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи |
| title_full_unstemmed | Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи |
| title_short | Накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи |
| title_sort | накануне мировой субмаринной метаногидратодобычи |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1835 |
| work_keys_str_mv | AT šnûkovef nakanunemirovoisubmarinnoimetanogidratodobyči AT gožikpf nakanunemirovoisubmarinnoimetanogidratodobyči AT kraûškinva nakanunemirovoisubmarinnoimetanogidratodobyči AT kločkovp nakanunemirovoisubmarinnoimetanogidratodobyči |