Сотрудники тюменской научной лаборатории занялись изучением топлива будущего

Грядет ли за сланцевой революцией газогидратная и насколько быстро она изменит баланс мировой энергетики углеводородов? Этим вопросом задаются отечественные ученые, пристально наблюдая за настойчивыми и небезуспешными попытками ряда государств подобрать технологические ключи к месторождениям газогидратов. Хотя их открыли как источник горючего сырья именно в нашей стране, а на заполярном Мессояхском месторождении полвека назад начали, судя по всему "нечаянно", добывать вместе с обычным природным газом, практического интереса к ним в России почти не наблюдается. Одни эксперты не видят в их добыче экономического смысла, другие же считают такой подход по меньшей мере недальновидным.

Углеводород в ловушке

В Институте криосферы Земли в Тюмени есть лаборатория, исследующая кристаллические соединения воды и газа. В помещении, где получают газогидраты, микроволновка, чайник, шкаф с пробирками, набор гаечных ключей, тиски, массивный баллон с метаном и скромная, размером с буржуйку, установка реактора.

- Чтобы получить в нем из метана семь граммов искомого вещества, еще недавно требовалось двое суток, - поясняет Андрей Драчук, свежеиспеченный кандидат наук.

Манипуляция может показаться странной забавой: на планете, по некоторым оптимистичным прогнозам, газогидратов настолько много, что их хватит человечеству в качестве универсального топлива на столетия, причем о нефти, угле можно вообще забыть. Но попробуй-ка возьми эти богатства, даже если они под ногами, в земной толще! Научиться извлекать на поверхность гидратный газ без сверхусилий и сверхзатрат  - одна из сложнейших технологических задач мирового ТЭК. В Японии, Китае, Корее десятки передовых компаний объединяют усилия для ее решения, инвестиции измеряются сотнями миллионов долларов. Если справятся, то крупнейшие ныне экспортеры углеводородного топлива сведут его покупки к минимуму. Ведь в наличии свое - на шельфах. И это будет событие куда масштабнее сланцевой революции. (Кстати, в энергетической стратегии РФ разработка газогидратных месторождений за рубежом охарактеризована как возможная угроза энергетической безопасности.)

Гидраты распространены повсеместно. Внушительны залежи в районах вечной мерзлоты, потрясающе велики - в донных глубинах морей, включая теплые, к примеру, Черное, Южно-Китайское. По словам академика РАН Владимира Мельникова, Россия обладает завидными запасами в десятки триллионов кубометров.

Гидраты называют "горючим льдом": на вид это рыхловатая леденистая масса, в которой сконцентрирован метан великолепного качества. В кубометре гидрата умещается около 170 кубов газа. Поднеси спичку к шипящим ледышкам - вспыхнут. Образуется гидрат при определенном сочетании отрицательной температуры и высокого давления - метан "прессуется" в твердых кристаллах. При попадании же в теплый воздух или воду быстро улетучивается.

Рефрижератор для газа

Как, разлагая горючий лед в его подземных скоплениях на воду и метан, эффективно собирать последний, направляя в скважинную трубу? За рубежом ответ на этот вопрос ищет множество инженеров. Ну а чего же добиваются тюменские исследователи, совершая обратный процесс - "загоняя" метан в кристаллическую решетку?

- В таком состоянии газ можно транспортировать. Сжижают же природный газ на Ямале для перевозки в танкерах. А переведенный в газогидраты вообще мало места займет. Но мы озабочены не способами транспортировки, а проблемой ускоренного превращения газа в гидратное состояние. Двое суток - экономически неприемлемый срок. Мы сумели сократить его до нескольких часов, - рассказывает работающая в паре с Андреем Надежда Молькитина.

Она в 2015 году защитила кандидатскую по сухой воде (крупинчатой влажной субстанции), не имеющей прямого отношения к гидратам, однако позволившей резко сократить путь к их получению. Надежда, ныне президентский стипендиат, погрузилась в тему настолько глубоко, что теперь вместе с коллегами из других академических учреждений РФ представляет Россию на международных научных конференциях по газогидратам.

В РФ о потенциале транспортировки больше всех знает, наверное, профессор университета нефти и газа имени Губкина, доктор геолого-минералогических наук Владимир Якушев. Он обращает внимание на свойство самоконсервации газогидратов: при атмосферном давлении и отрицательных температурах метан закупоривает ледяная оболочка. Когда явление обнаружили, стало ясно, что в высоких широтах зимой гидраты можно перевозить открытым способом. А для предотвращения таяния при плюсовых температурах - брикетировать и доставлять потребителям в рефрижераторах по сухопутным и водным дорогам. В Японии проектируют специальный морской танкер. Ранее в этой стране разрабатывали автомобильные контейнеры для доставки в них гидратного топлива в негазифицированные поселки.

- На мой взгляд, таким образом можно обеспечить газовым топливом отдаленные селения в российской арктической зоне, а также создать сеть хранилищ в вечномерзлых породах. Но пока в этом направлении и шага не сделано. Хотя разработка технологии хранения и транспорта газа в гидратах значилась в инновационной программе Газпрома, хотя в РФ выданы патенты на промышленное использование законсервированных гидратов. Как мне помнится, проект национальной программы по их изучению обсуждался в госкомитете по науке и технике при Совмине СССР еще в 1988-м. На ней в итоге поставили крест. За эти годы мы во многом утратили научный, кадровый потенциал. Оставшиеся профильные лабораторные центры в Новосибирске, Москве, Тюмени выжили исключительно благодаря энтузиазму и преданности делу моих коллег, - с горечью констатирует Владимир Якушев.

Разморозить проекты

В Тюмени лабораторию возглавляет доктор химических наук Анатолий Нестеров. Он радуется, что привлек молодых в академическую науку, и надеется, что лед тронется-таки.

- В России группы, изучающие газогидраты, работают разрозненно. Договорились через три-четыре месяца собраться, обсудить координацию действий, целевые установки. Те же государства Азиатско-Тихоокеанского региона демонстрируют, насколько успешно могут идти исследования, если в них заинтересованы правительства, а главное - промышленники. Преимущественно именно они финансируют теоретические и практические разработки, - подчеркивает Надежда Молокитина.

Анатолий Нестеров напоминает о банальном: мир меняют технологии, кто ими владеет, тот и определяет будущее.

- Впервые сланцевый газ получили два века назад. К его добыче приступили только спустя 180 лет, когда появились технологии наклонного бурения. Случилась та самая сланцевая революция, которая когда-то многим представлялась бредовой идеей, - говорит ученый. - Неразумно жить сегодняшним днем, нужно просчитывать будущее. В США доля нефти на рынке энергоносителей составляет около 40 процентов, а доля инвестиций бизнеса в исследования по ее добыче - смешных два процента. Зато в область возобновляемых источников энергии идет свыше двух пятых всех капиталовложений в НИОКР. Да, падение цены барреля снизило интерес к газогидратам как полезному ископаемому: пока их извлечение обходится чрезмерно дорого. Но это не остановило поиск оптимальных технологий.

Азиатские драконы вплотную возьмутся за разработку газогидратов в ближайшие 5-7 лет. Россия пока в роли наблюдателя

Прошлой осенью агентство Синьхуа известило о мировом рекорде КНР по продолжительности и объему опытного извлечения метана из гидратов. Спустя 10 лет после их обнаружения в Южно-Китайском море с глубины 1266 метров в течение 60 дней шла добыча. О себестоимости, правда, ни слова. В 2013-м сравнительно успешно провела эксперимент по добыче в водах Тихого океана Япония. Она планировала уже в нынешнем году приступить к опытно-промышленному этапу. Вероятнее всего, это произойдет позже. По оценке Владимира Якушева, два азиатских дракона вкупе с Южной Кореей вплотную возьмутся за разработку гидратов в ближайшие 5-7 лет.

- Россия пока в роли наблюдателя. С 1970 года, когда у нас открыли природные гидраты, на суше не пробурено ни одной специализированной скважины. Воспроизводство квалифицированных исследователей в этой сфере практически замерло. Материальная база лабораторий, их финансирование скудное. Отсюда понятно, что требуется прежде всего, - резюмирует профессор.

Деньги на технологию

А как же быть с историей разработки Мессояхского месторождения, расположенного на стыке ЯНАО и Красноярского края и получившего известность благодаря беспрецедентной для мирового ТЭК практике попутной добычи гидратного газа? Его удельная доля в общем объеме извлекаемого сырья превышала треть, утверждает академик Нью-Йоркской академии наук Юрий Макогон, в прошлом заведующий лабораториями ВНИИгаза, нетрадиционных источников углеводородов Института проблем нефти и газа РАН. Коллеги Макогона подтверждают уникальную геохимию Мессояхи и присутствие в залежах разлагаемых гидратов, но сомневаются, что их объем был столь значительным. В интересах науки и отрасли хорошо бы пробурить скважину для исследования керна. "Только кто ж на нее деньги даст?" - заранее сожалеет Якушев.

Может, и вправду нет смысла изучать нечто загадочное и невостребованное в силу значительных запасов обыкновенного газа? Его на текущий век хватит, вопрос добычи из гидратов станет для России важным в следующем столетии, полагает академик РАН Алексей Конторович. "Газогидраты - не актуальная тема в течение ближайших 50-100 лет", - вторит ему руководитель Росгеологии Роман Панов.

- С практической точки зрения гидраты нам пригодились только как природный инструмент, помогающий решать отдельные проблемы при разработке газоконденсатных месторождений в Восточной Сибири. Сомневаюсь, что удастся найти дешевую технологию добычи. Однажды мы рассчитали себестоимость добычи природного газа с шельфового месторождения Карского моря. Оказалось, нерентабельно. К чему тогда мечтать о гидратах? - не скрывает скепсиса эксперт НОВАТЭКа, доцент Тюменского индустриального университета Иван Синцов.

Взвешенную позицию занял глава Минприроды Сергей Донской, комментируя направления сотрудничества между РФ и Японией в сфере геологии и недропользования. "Газогидраты - не только перспективный вид сырья, но и, скажем, один из элементов формирования будущего рынка энергоресурсов и технологий… Нам интересно обменяться опытом", - сказал министр. В самом деле, без международного партнерства прорывы здесь вряд ли возможны.