Лед и пламень под землей. Теория «метаногидратного ружья» для геологов крайне сомнительна

Изменение климата приводит к таянию ледников и вечной мерзлоты, в результате чего происходят мощные выбросы в атмосферу метана, парникового газа, содержащегося в газогидратах, что ускоряет глобальное потепление. Метановых «выстрелов» становится больше, их площадь растет, и этот процесс уже не остановить... Такие страшилки помещают многие издания. Однако разбираются в газогидратах немногие. Отделить правду от вымыслов корреспонденту «СПб ведомостей» Виктору ЮШКОВСКОМУ помогла кандидат геолого-минералогических наук Татьяна МАТВЕЕВА, зав. сектором нетрадиционных источников углеводородов ВНИИ Океангеологии, ведущего в России научно-исследовательского института в области морской геологии.

Лед и пламень под землей. Теория «метаногидратного ружья» для геологов крайне сомнительна | В России для изучения морского дна в очагах разгрузки газа специалисты используют глубоководные обитаемые «Миры», а за рубежом для этих же целей чаще всего применяют автономные беспилотные аппараты. ФОТО Романа ДЕНИСОВА/ТАСС

В России для изучения морского дна в очагах разгрузки газа специалисты используют глубоководные обитаемые «Миры», а за рубежом для этих же целей чаще всего применяют автономные беспилотные аппараты. ФОТО Романа ДЕНИСОВА/ТАСС

Кто прессует «снег»

- Татьяна Валерьевна, что такое газогидраты?

- Это соединения газа со льдом, обладающие определенной молекулярной структурой: молекула газа помещается в полости кристаллической решетки воды, и при нужных условиях образуется твердое вещество - гидраты, - напоминающее спрессованный снег.

Газовые гидраты интересны прежде всего как дополнительный источник углеводородных ресурсов, да и субаквальные (подводные) рассматриваются как резерв такого сырья. Но они же являются фактором, осложняющим освоение традиционных запасов.

В природе гидраты метана встречаются в отложениях континентальных окраин, под океаническим дном и в районах вечной мерзлоты арктической зоны. Образуются они при низкой температуре и высоком давлении. Такие места в поддонных морских отложениях называют зоной стабильности: газ, попадающий к воде, застывает там в ледяном панцире. Чаще всего гидраты образуются в местах разгрузки газа на морском дне при глубине от 400 метров и ниже.

Гидраты могут образовывать различные вещества, например, хлор и кальций. В природе есть и газы, имеющие органическое происхождение. Гидраты разных газов можно синтезировать в лаборатории: впервые сделал это в 1861 году, получив гидрат хлора, британский химик Гемфри Дэви, что послужило началом дальнейших работ...

Математика плюс везение

- Они продиктованы научным интересом?

- В какой-то мере да, хотя такие рукотворные соединения газа и воды имеют практическое применение. Газ в гидратах «упакован» компактно: при нормальных условиях (атмосферное давление и комнатная температура) один кубометр гидрата метана содержит до 164 кубометра газа. А значит, используя известные методы, можно сжать газ, чтобы при транспортировке он занимал меньше места.

Промышленной добычей газогидратов никто в мире пока не занимается. Хотя это и самая большая кладовая углеводородов на Земле (до 1000 трлн кубометров только в Мировом океане), превышающая традиционные ресурсы природного газа по меньшей мере вдвое. Но вообще таких оценок, выполненных по разным методикам, немало.

- Есть своя и у вас?

- Конечно. Она основана на теоретических закономерностях образования гидратов газа, результатах мировых научных достижений, а также собственных исследований и натурных наблюдений в экспедициях, которых в последние годы, увы, становится меньше. Поэтому ученые часто применяют математическое моделирование.

Все ведущие компании, оценивая ресурсы нефти и газа, опираются на такой инструмент, как бассейновое моделирование: синтез математики и фактических данных. Он позволяет заглянуть на миллионы лет назад и понять, как формировалось месторождение. Применяются такие методы и в отношении гидратов метана. Мы тоже внедряем передовые зарубежные наработки, используем лучшие программные пакеты...

- Давно эта тема стала актуальной?

- В первые десятилетия наш институт, которому больше 70 лет, занимался геологией почти не изученной тогда Арктики. Затем академик Грамберг, возглавлявший его долгие годы, начал подтягивать нефтяную тематику и полезные ископаемые дна Мирового океана. А геологией газогидратов заинтересовались в начале 1980-х годов сотрудники института Габриэль Давыдович Гинсбург и Валерий Алексеевич Соловьев.

Первый исследовал условия нефтегазоносности северных районов Западной Сибири. Он одним из первых (1969 г.) рассмотрел феномен природного образования газогидратов и впервые охарактеризовал условия их стабильности. А другой был выдающийся мерзлотовед.

Они хорошо друг друга дополняли: один блестяще анализировал факты, другой умело их обобщал. Это были люди глубокого ума, с мощной научной базой, и я благодарна судьбе за то, что работала с ними и была их ученицей.

Они основали российскую школу геологии гидратов и выдвинули ряд важных постулатов о механизмах и условиях их образования. Сформулировали (в монографии «Субмаринные газовые гидраты») базовые вещи, которые студенты изучают до сих пор. Знаю об этом, поскольку читаю иногда лекции в Петербургском госуниверситете, своей альма-матер. Гидратчиков ведь мало, эту специальность выбирают химики, нефтяники, геофизики...

В подвальчике Шретера

- А как вы пришли к этой теме?

- Моя дипломная работа была посвящена высоковязкой нефти. Но, собираясь подобрать материал для диссертации, я попала в «гидратную» лабораторию нашего института, и мне предложили пойти в российско-норвежскую экспедицию. Я сразу окунулась в эту тематику: экспедиции, конференции, проекты. К нам приезжали (лаборатория находилась в подвале доходного дома академика Шретера на набережной реки Мойки) маститые ученые. Потом у меня были рейсы в Охотское, Чукотское, Карское моря. Диссертацию я защищала на материалах по исследованию хребта Блейк Аутер в северо-западной Атлантике. Это один из тех районов на Земле, с которого началось масштабное изучение газогидратов.

- Есть такие и в нашей стране?

- Да, только гидратная тема у нас всегда была сопутствующей и войти в международные программы удавалось лишь благодаря личному энтузиазму. Так, в 1991 году состоялась экспедиция в Охотское море, в которой участвовали американцы и канадцы: она положила начало исследованию газогидратов в прибрежной зоне Сахалина.

Были экспедиции в Каспийское море и черноморские исследования. Затем снова работали в Охотском море в рамках российско-японско-корейского проекта CHAOS, на Черном море (проект CRIMEA), в Кадисском заливе и т. д.

А в 2000-м отправились на Байкал, когда бельгийский ученый Ян Клеркс предложил искать на дне озера сипы и гидраты. Работая вместе с академическим Лимнологическим институтом (Иркутск) и бельгийским Центром морских исследований, мы первыми нашли там гидраты. Позже иркутяне, занявшись изучением байкальских гидратов, организовали погружение на дно озера Владимира Путина в глубоководном аппарате «Мир-1»: президент сам увидел, а затем подержал в руках метаногидраты.

- Выходит, в России вы не одни их изучаете?

- Если говорить о геологии подводных гидратов, практически никто, кроме нас, глубоко в эту тему не вовлечен. Но, так или иначе, пришли к ней лимнологи и океанологи (Тихоокеанский океанологический институт, ТОИ). Лабораторные эксперименты по кристаллохимии и термодинамике гидратов проводят новосибирцы и томичи. В московском «Сколково», Тюмени и Якутске изучают процессы гидратообразования в мерзлоте.

Они приезжают в Петербург на международные форумы (на секцию по газогидратам в рамках конференции, посвященной полезным ископаемым Мирового океана), которые проводит наш институт. Это, пожалуй, единственная в России площадка для обмена опытом российских и зарубежных ученых-гидратчиков.

Пионеры на обочине

- Вы упомянули сипы. Что это такое?

- С горением углеводородов это явление, концентрированный поток газа, не связано. Пузыри газа, поднимаясь со дна, создают «облако» факелоообразной формы. Эти акустические аномалии можно обнаружить с помощью эхолота, применяющегося для поиска рыбьих стай. На английском языке пузырьковая разгрузка газа называется seep («просачивание»).

Не умаляю заслуг океанологов, которые их фиксируют, но только геологи могут объяснить, в силу каких причин образовались такие выбросы. Это зависит от степени проницаемости горных пород, наличия тектонического стресса, масштабов образования, миграции газа и т. д.

- Стало быть, теория «метаногидратного ружья» не состоятельна?

- Эту гипотезу зарубежная наука давно всерьез не рассматривает. Если гидратные скопления, где метан находится в связанном состоянии, остаются в зоне стабильности, ничего не происходит. А при определенных условиях «горючий лед» может разлагаться на воду и газ, образуя сипы и вызывая дестабилизацию морских отложений, оползни. Но как метановое «ружье» может выстрелить? Условия стабильности гидратов могут быть нарушены из-за серьезного потепления климата или значительного понижения уровня Мирового океана.

Считается, уже сейчас мерзлота быстро тает и гидраты разлагаются, высвобождая огромные потоки метана (сотрудники ТОИ отмечали эти выбросы на шельфе Восточно-Сибирского моря). Но пока нет достоверных свидетельств и катастрофического таяния мерзлоты, и присутствия в ней гидратов. Нужны работы по определению границ подводной мерзлоты, ученые же опираются в своих выводах на отдельные полевые данные и математические модели. Скажу откровенно: гидраты в Российской Арктике еще не изучены и не обнаружены.

Можно строить разные гипотезы, но за последние 10 - 15 лет мало было экспедиций, посвященных изучению мерзлоты и гидратов. Когда-то россияне, пионеры этого направления, были тут впереди, а сегодня на обочине. Хотя нас приглашают на крупные гидратные конференции, последняя из которых проводилась в 2018 году в Денвере (США), где я выступала с докладом.

Изучение гидратов там узаконено на уровне важных государственных документов. Американцы собираются осваивать газогидратные залежи на Аляске для локальных нужд, это дешевле. Крупные средства в проекты по добыче гидратного метана вкладывают японцы и китайцы: они провели опытное бурение, получены первые притоки газа. Индусы изучают гидраты на континентальном склоне Индийского океана. Эти страны имеют национальные гидратные программы, и государство там поддерживает подобные работы.

Эти опасные Бермуды

- А что же Россия?

- Ни федеральной программы, ни нормативных документов по гидратам (кроме упоминания в Морской доктрине РФ и Стратегии развития минерально-сырьевой базы) в нашей стране нет. Да, она обеспечена запасами традиционных углеводородов, но дело не только в добыче. С гидратами связаны даже не климатические, а другие вызовы. Так, в магистральных трубопроводах на Севере образуются гидратные пробки: при высоком давлении конденсат внутри замерзает и газовикам приходится использовать реагенты, замедляющие этот процесс.

Но хуже другое. Если при бурении с морской платформы нарушить стабильность «горючего льда», высвободив газ, то малой искры будет достаточно, чтобы произошел взрыв. Авария в Мексиканском заливе произошла, видимо, по этой причине. Техногенные риски могут возникать при строительстве буровых платформ и портовых сооружений в пределах мерзлоты, где есть очаги разгрузки метановых пузырей.

Высокая насыщенность донных отложений газом изменяет их плотность и другие физические свойства, влияя на надежность морских конструкций. Да и на плавучесть судов, курсирующих по трассе Севморпути. Недаром существует гипотеза о «газогидратной» причине катастроф в районе Бермудского треугольника.

- Чем занимается ваш сектор?

- Изучаем образование гидратов, оцениваем количество в них газа, ведем мониторинг зарубежных исследований, прогнозируем зону стабильности и мерзлоты. В экспедициях сейчас мало участвуем, хотя в ходе прежних работ мы получили богатый материал для обоснования перспектив газогидратоносности. Свои изыскания мы проводим, привлекая средства международных и российских грантов. А в настоящее время, второй год, в рамках госзадания под руководством Роснедр (Федерального агентства по недропользованию) выполняем количественную оценку ресурсов газогидратов в акваториях российских морей, аккумулируя все доступные данные.

Почему это важно? Ресурсный аспект гидратной проблемы имеет геополитическое значение. К тому времени, когда появится рентабельный метод добычи метана из гидратных скоплений (США, Япония и Китай к этому близки), конъюнктура цен на мировом рынке углеводородов изменится. Надеюсь, по завершении этой трехлетней программы нам удастся продолжить работу в рамках нового госзадания. Ведь метановые гидраты не только интересный феномен, но и форма существования природного газа, стратегически важного сырья.

#глобальное потепление #метан #интервью

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 110 (6708) от 29.06.2020 под заголовком «Лед и пламень под землей».


Комментарии



Загрузка...

Самое читаемое

#
#
Новые предметы и знания. Что изменится в российских школах с 1 сентября 2019 года
26 Августа 2019

Новые предметы и знания. Что изменится в российских школах с 1 сентября 2019 года

Рассказываем, что ждет учащихся уже через несколько дней.

Вода из колодца - по лицензии. На кого распространяется новый закон?
26 Августа 2019

Вода из колодца - по лицензии. На кого распространяется новый закон?

С 1 января пользование скважинами и колодцами будет разрешено только по документу.

Белые – в Лосево, маслята – в Синявино. 8 самых грибных мест Ленобласти
20 Августа 2019

Белые – в Лосево, маслята – в Синявино. 8 самых грибных мест Ленобласти

Помогаем не очень опытным грибникам и любителям пробовать новое разобраться, в какие леса лучше всего выходить с ножом и лукошком.

В таких туфлях лететь нельзя! Курьезные случаи с пассажирами самолетов
08 Августа 2019

В таких туфлях лететь нельзя! Курьезные случаи с пассажирами самолетов

Как обувь приняли за взрывчатку, а на борт пронесли летучую мышь.

Финляндия объяснила ужесточение визовых правил для петербуржцев
05 Августа 2019

Финляндия объяснила ужесточение визовых правил для петербуржцев

С первого сентября туристам надо показывать план поездки и подтверждения наличия финансовых средств.

Спасибо, нам не надо. Китай не хочет присоединяться к новому договору о ликвидации ракет
05 Августа 2019

Спасибо, нам не надо. Китай не хочет присоединяться к новому договору о ликвидации ракет

Пекин еще раз официально заявил, что выступает против превращения ДРСМД в многостороннее соглашение.

Демографический сюрприз. Как меняется численность населения Петербурга и Ленобласти
02 Августа 2019

Демографический сюрприз. Как меняется численность населения Петербурга и Ленобласти

В черте Северной столицы и области вызревают города-стотысячники.

Перевозчики экономят. Еще одна авиакомпания отказалась от бесплатного питания для пассажиров
08 Июля 2019

Перевозчики экономят. Еще одна авиакомпания отказалась от бесплатного питания для пассажиров

На борту самолетов будут предлагаться только прохладительные напитки.

В «Сестрорецком болоте» проложат 3 км экотроп
02 Июля 2019

В «Сестрорецком болоте» проложат 3 км экотроп

Здесь сохранились такие растения и мхи, которых не встретишь больше нигде в окрестностях Петербурга.

Женский вопрос. Эксперт – об использовании феминитивов в юридическом языке
25 Июня 2019

Женский вопрос. Эксперт – об использовании феминитивов в юридическом языке

Суды активно используют слова «истица» и «заявительница», а слово «юристка» встречается лишь однажды.

Как грамотно уйти с работы? Советы юриста
13 Июня 2019

Как грамотно уйти с работы? Советы юриста

При увольнении «по собственному» человек помимо положенной зарплаты получает лишь компенсацию за неиспользованный отпуск.

Открывайте двери! В квартирах россиян будут искать незаконную перепланировку
03 Июня 2019

Открывайте двери! В квартирах россиян будут искать незаконную перепланировку

Верховный суд РФ решил: управляющая компания имеет право доступа на жилплощадь с целью проверки.