Углеводороды

Углеводороды-нефть и газ, -несомненно, являются самым ценным минеральным сырьем, добываемым из пород морского дна. В настоящее время действуют сотни морских сква­жин, из которых в 1995 году было добыто около 20% всей нефти. Поисковые скважины пробуриваются под водой на глубинах свыше 650 м, а добыча нефти и газа ведется в промыш­ленных масштабах на участках дна с глубиной, превышающей 125 метров.

Чтобы нефть могла скопиться в необходимых для рентабель­ной добычи количествах, необходим ряд условий:

1. Нужен богатый источник органического вещества подходя­щего типа, которое в нетронутой форме должно быть захороне­но в донных отложениях.

2. Органическое вещество должно подвергнуться воздей­ствию таких температурных условий и такому давлению, при которых оно превращается в жидкие и газообразные углеводороды. Это достигается при мощности слоя отложений не менее 1000 м и в результате увеличения температуры с глубиной.

3. Жидкие или газообразные углеводороды должны перейти из тонкозернистого сравнительно непроницаемого материнского слоя в более крупнозернистые проницаемые породы-коллекторы, из которых их можно извлекать с приемлемой скоростью.

4. Углеводороды должны попасть в ловушку, исключающую возможность их утечки. Такие ловушки могут быть структурного (тектонического) или стратиграфического типа. Кро­ме того, поверх породы-коллектора должен располагаться непро­ницаемый покров, исключающий миграцию жидкостей и газов вверх.

5. Все необходимые элементы должны быть надлежащим образом совмещены во времени. Например, если углеводороды перейдут в породу-коллектор раньше, чем сформировалась ло­вушка, произойдет утечка и они будут потеряны. Кроме того, огромное количество углеводородов рассеивается в окружающей среде из-за разрушения комплекса вмещающих пород под влия­нием эрозии, тектонических и других природных процессов, о чем свидетельствует, например, выходы нефти на дне моря у берегов Калифорнии, нефтяные озера и реки Тринидада и смо­ляные пески р. Атабаска в канадской провинции Альберта. Чтобы вести разведку нефти и газа, необходимо сначала выя­вить бассейн с достаточно мощным слоем отложений, под ко­торым» могут образоваться месторождения углеводородов. Такие бассейны можно найти и на суше, и в море, и даже на глубоководном дне. После анализа имеющейся геоло­гической информации можно приступить к поиску подходящих ловушек с помощью геофизических методов, главным образом способом сейсморазведки. Ловушки встречаются не только в мелководных районах. На сейсмических профилях структуры типа соляных куполов обнаружены в самых глубоких местах Мексиканского залива, в Средиземном море и других районах.

Обнаружив ловушку, остается ответить на вопрос, содержатся ли в ней углеводороды в достаточном количестве, чтобы окупились расходы по бурению, подготовительным работам, добыче и транспортировке. Из-за больших затрат при разработке мор­ских месторождений нефти часто приходится отказываться от ос­воения таких запасов, которые на суше считались бы отличной находкой. Ответить на поставленный вопрос можно только с помощью бурения.

Если результаты поискового бурения указывают на наличие достаточных запасов углеводородов, в соответствующем месте устанавливается обычная платформа. Стоимость таких платформ очень велика. Например, в Северном море неко­торые из них стоят свыше миллиона долларов. Поэтому с ка­ждой платформы бурится сразу несколько скважин в разных на­правлениях. Это позволяет извлекать нефть из одного или нескольких пластов, расположенных на разной глуби­не, в большем количестве, чем в случае одной скважины. Обычно нефть и газ поступают на берег по трубопроводам. Однако в от­дельных случаях, когда строительство трубопровода обошлось бы очень дорого, углеводороды накапливают на платформе и перевозят танкерами.

Газогидраты в океане.Если популярно говорить, это своеобразный лед, для образования которого не нужен мороз. Газогидраты возникают при определенных давлении и температуре, — именно таких, какие есть на дне Черного моря, на глубине свыше 700 метров. В их составе, в связанном состоянии, находится горючий газ метан. Если его оттуда освободить, — из одного кубометра «теплого льда» выйдет до 200 кубометров метана! Главное - какая часть этого газа пребывает не в рассеянном состоянии, а сконцентрирована в скопления, достаточно крупные для обеспечения рентабельности их разработки. На сегодня четкого представления о форме нахождения газогидратов в океане не существует. Предполагается весь спектр - от крупных пространственных полей массивных скоплений до рассеянного состояния, включая любые иные, доселе не известные формы. Предположение о том, что на глубине нескольких сотен метров ниже морского дна находится зона, содержащая газогидраты, впервые было высказано российскими океанологами. Позднее оно было подтверждено геофизиками многих стран. С конца 70-х годов в рамках международных океанологических программ начались целенаправленные исследования океанического дна на поиски газогидратов. Регионально-геофизические, сейсмические, геоморфологические, акустические исследования сопровождались бурением в общей сложности нескольких тысяч скважин на глубине воды в пределах до 7 000 м, из которых было отобрано 250 км керна. В результате этих работ, организованных научными институтами и университетскими лабораториями разных стран, на сегодня детально исследованы первые сотни метров дна Мирового океана суммарной площадью 360 млн км². В итоге обнаружены многочисленные свидетельства наличия газогидратов в придонной части осадочной толщи океанов, преимущественно вдоль восточной и западной окраин Тихого океана, а также восточных окраин Атлантического океана. Однако, в основном, эти свидетельства основываются на косвенных данных, полученных по результатам сейсмики, анализов, каротажа и других. К фактически же доказанным можно отнести лишь несколько крупных скоплений, наиболее известное из которых расположено в зоне океанической гряды Блейка у юго-восточного побережья США. Там в виде единого протяженного поля на глубине воды 2,5--3,5 км может содержаться около 30 трлн м3 метана. Резюмируя, можно сказать, что, несмотря на наличие в океане большого количества газогидратов, в качестве альтернативного источника природного газа они могут рассматриваться только в отдаленной перспективе. Мнение нефтяников, выраженное в докладе компании Chevron сенату США в 1998 году, звучит еще более жестко. Оно сводится к тому, что в пределах океана газогидраты находятся преимущественно в рассеянном состоянии или в небольших концентрациях и не представляют коммерческого интереса. К такому же заключению пришли и геологи российского "Газпрома". Все начиналось в России. В отличие от океанических, скопления газогидратов на суше и в зоне прилегающего шельфа рассматриваются в ракурсе вполне реальной перспективы. Впервые газогидратная залежь была открыта в 1964 году в России на месторождении Месуяха в Западной Сибири. Там же на протяжении первой половины 70-х годов проводилась и первая в мире опытная добыча. Позднее аналогичные залежи были обнаружены в районе дельты реки Маккензи в Канаде. Первые крупномасштабные исследования скоплений газогидратов на суше и прилегающем шельфе проводились под эгидой Департамента по Энергетике США в 1982--1991 годах. За десятилетие было установлено присутствие залежей твердого метана на Аляске, изучено 15 зон скопления газогидратов на шельфе, проведено моделирование процессов депрессирования гидратных соединений и термального извлечения газообразного метана. На месторождении Прадхо Бей на Аляске была осуществлена пробная добыча метана. Ресурсы газа газогидратных залежей in situ на суше и шельфе США оценены в 6 000 трлн м3. Это значит, что извлекаемые запасы, даже при коэффициенте извлечения не более 1%, составляют 60 трлн м3, что вдвое больше, чем суммарные доказанные запасы всех традиционных месторождений газа США. В самые последние годы, после опубликования результатов программы Геологической Службы США, интерес к залежам газогидратов на суше резко вырос и географически расширился. В 1995 году японское правительство инициировало аналогичную программу на шельфе страны. По утверждению японских геологов, к настоящему времени степень изученности выявленных ресурсов приближается к той стадии, когда их можно переводить в категорию запасов. В 1998 году в Канаде в дельте реки Маккензи была пробурена экспериментальная скважина Mallik, по данным которой было установлено наличие протяженного поля скоплений газогидратов, суммарный массив которых оценен в 4 млрд м3/км². Эти исследования проводятся Japan Petroleum Exploration Co. Ltd. и рядом японских промышленных компаний с участием Геологической Службы США, Канады и нескольких университетов. С 1996 года исследования шельфовой зоны и картирование выявленных скоплений, под эгидой правительства и силами государственной газовой компании страны, ведутся в Индии. Недавно Европейский Союз принял решение о создании специальных фондов по финансированию аналогичных программ, а в США интерес к газогидратным залежам приобрел законодательный статус: в 1999 году Конгресс США одобрил специальный Акт, касающийся разработки широкомасштабной программы поисков и разработки метан-гидратных залежей на суше и шельфах страны. Геополитический аспект И все же приходится констатировать, что сегодня в промышленном масштабе добыча газа из газогидратных залежей нигде в мире не только не ведется, но в ближайшей перспективе, по причинам преимущественно технологического характера, и не планируется. Точка зрения нефтегазовой индустрии, основывающаяся на историческом опыте, достаточно оптимистична: когда энергетические нужды цивилизации востребуют разработку газогидратов, тогда появятся и соответствующие технологии. Аналитики энергетического рынка смотрят на эту проблему под другим углом. Они полагают, что выход ресурсов метана газогидратных залежей на коммерческий уровень приведет к кардинальному преобразованию действующей геополитической парадигмы. Дело в том, что специфика залежей газогидратов диктует необходимость добычи метана из этого источника только в очень крупных объемах, то есть по принципу "все или ничего". Востребованность газа в таком количестве возможна только тогда, когда к этому будет готов мировой энергетический рынок. Под жестким прессингом экологических требований основой мировой энергетики к тому времени должна стать электроэнергия, вырабатываемая на газовом топливе. Значение нефтяного топлива, а вместе с ним и тех наций, которые правят нефтяной бал, начнет сокращаться. В результате ряд стран, например, США, Япония и Индия, полностью освободятся от импортной зависимости в сфере энергетики. Этот фактор окажет существенное влияние на перераспределение акцентов в проводимой ими иностранной политике и, как следствие, в международной обстановке в целом. Побочный эффект Итак, метан из газогидратных залежей - энергоноситель будущего, которое, по самым оптимистичным оценкам, наступит не ранее второго десятилетия грядущего века. Вообще надежным показателем степени перспективности всякого нового направления служат крупные иностранные компании: интерес, который они начинают проявлять к той или иной области нефтегазового бизнеса, обычно является первым симптомом появления новых тенденций. Не случайно в реестре большинства majors за последние годы выросла доля активов, связанных с газом; именно крупные нефтяные компании ведут массированное наступление на глубоководный шельф; закономерно и то, что в новом, пока мало коммерческом направлении, связанном с переработкой природного газа в жидкое топливо (Gas to liquids, GTL) фигурируют компании ARCO, BP Amoco, Chevron, Exxon, Shell и другие (См. "Нефтегазовая вертикаль", #9-10,1998). А вот к природным газогидратам нефтяные компании пока интереса не проявляют. В то же время на рынке технологий в скором времени появится новый продукт, основанный на свойстве природного газа в определенных условиях образовывать твердые соединения (кстати, до сих пор это свойство приносило одни хлопоты и расходы, так как благодаря ему в газопроводах в зимнее время нередко возникают газогидратные пробки). К разработке этого продукта причастны сразу несколько крупных компаний, включая Shell, Total, Arco, Phillips и другие. Речь идет о преобразовании природного газа в газогидраты, что обеспечивает его транспортировку без использования трубопровода и хранение в наземных хранилищах при нормальном давлении. Разработка этой технологии явилась побочным продуктом десятилетних исследований природных газогидратов в норвежских научных лабораториях. В последние два года эти исследования приняли форму коммерческого проекта, поддерживаемого cовместно Научно-исследовательским Советом Норвегии и транснациональными нефтяными компаниями. Практическая ценность данной технологии в том, что она обеспечивает возможность разработки отдаленных газовых месторождений и утилизации попутного газа одиночных месторождений нефти, в частности на шельфе, для которых прокладка специального газопровода не рентабельна. Суть технологии в том, что газ преобразуется в замороженный гидрат, смешивается с охлажденной нефтью до консистенции жидкой глины и в таком состоянии перевозится, например, танкером на берег. По сравнению с результатами предыдущих исследований в этой области, изобретение расценивается как технологический прорыв. Его преимущество в том, что полученная газонефтяная смесь, охлажденная до температуры минус 10--20 градусов, сохраняет стабильность при нормальном атмосферном давлении. Научная часть проекта закончилась в 1999 году, на следующем этапе начнется строительство пилотного завода и затем выход на коммерческий уровень к 2003 году.

Энергетические ресурсы океанапредставлены энергией волнения, разностью температуры воды на различных горизонтах, осмотическим давлением в районах смешения пресных и соленых вод и энергией приливов. На практике реально существуют пока лишь приливные электростанции (ПЭС). Первая построена в 1967 г. во Франции в устье р. Ране, впадающей в пролив Ламанш, мощность ее 240 тыс. кВт. В нашей стране обсуждается постройка ПЭС в устье Мезени и в Пенжинском заливе, а пока работает опытная ПЭС в губе Кислой (район Кольского залива).

Использование других источников энергии в Мировом океане пока находится в стадии научных исследований или опытных инженерных разработок.

Несмотря на огромные размеры океана, человек все сильнее влияет на его природные условия. Если раньше негативные последствия хозяйственной деятельности проявлялись лишь в прибрежных районах океана, то теперь они сказываются и в открытых его частях. Неблагоприятное влияние человека на океан заключается прежде всего в загрязнении его вод и чрезмерной добыче промысловых морских организмов.

Главная опасность для морских экосистем заключается в нефтяном загрязнении вод. Ежегодно в океан попадает не менее 10 млн. т нефти. Главные источники нефтяного загрязнения—это морской транспорт (сброс промывочных вод с танкеров, утечки при разгрузочно-погрузочных работах и транспортировке нефти, аварии крупнотоннажных танкеров); промышленные и коммунально-бытовые стоки, поступающие с берегов и из устьев рек; утечки и аварии при нефтедобыче на морском дне. Большой общественный резонанс вызвала, например, авария танкера “Амоко Кадис” в 1978 г. у берегов Бретани (Франция). Вылившаяся нефть образовала пятно размером 50х7 км, нефть попала на пляжи; ущерб для животных был огромен. Приобрела известность и авария на нефтяном месторождении Экофиск в 1975 г. в Северном море, нанесшая большой ущерб районам нереста и нагула промысловых рыб. Наиболее сильно загрязнена нефтью Северная Атлантика. Страдают от нефтяного загрязнения и некоторые прибрежные районы и портовые акватории в России и Украине.

Разливающаяся по поверхности моря нефть (1 т нефти может покрыть около 12 км² морской поверхности) создает пленку, затрудняющую газообмен воды с атмосферой; разложение нелетучих и нерастворимых фракций нефти требует больших количеств кислорода; нефтяные включения в воде губительны для морской флоры и фауны.

Очень вредны для морских организмов и другие антропогенные загрязнители—ядохимикаты (например, ДДТ), детергенты, тяжелые металлы и др. Оказалось, что некоторые рыбы накапливают в своем теле вредные вещества, что таит в себе опасность и для человека. Встречаются, например, рыбы, в теле которых содержится ДДТ, запрещенный для употребления международной конвенцией. Большую опасность и для морских организмов, и для самого человека представляет захоронение в океанах и морях промышленных отходов, в том числе радиоактивных, и других вредных веществ. Такое захоронение должно быть запрещено международными соглашениями.

Огромный вред морской фауне нанесла чрезмерная и неконтролируемая добыча промысловых рыб и некоторых других животных. Полностью истреблены морские коровы на Командорских островах, сократилась численность китов, нарушено воспроизводство сельди в Атлантике.

Угроза, которой подвергаются океаны и моря от загрязнения вод и хищнического вылова некоторых видов морских организмов, имеет глобальный характер. Ее предотвращение требует международных усилий в сокращении сбросов загрязняющих веществ в океаны и моря, в регулировании промысла морских организмов с полным запретом вылова некоторых видов.