Тюменский индустриальный

МЕЛЬНИКОВ П.Р.
 
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ОСНОВНЫЕ РИСКИ 
РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ 
Мельников П.Р., аспирант, [e-mail] 
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
Аннотация.
В работе были проанализированы основные условия образования 
отложений гидратов в продуктивных пластах месторождений, обозначены 
термобарические условия и представлена классификация залежей, сформулированы 
основные экологические риски разработки гидратных залежей и некоторые возможности 
их предупреждения. Целью работы является конкретизация первоочередных опасностей 
экологической сферы, связанных с разработкой залежей газовых гидратов с 
применением методов анализа, классификации и систематизации. Объектом 
исследования выступают залежи природных газовых гидратов.
Ключевые слова:
природные газовые гидраты, экологические риски, окружающая 
среда, разработка месторождений, парниковый эффект 
По мнению исследователей, основные залежи гидратов 
сконцентрированы на территориях Западной и Восточной Сибири и 
относятся преимущественно к сеноманским и вендским отложениям. [1].
В 2010 году богатые запасы гидратов были обнаружены и дне о. Байкал, 
319 

---

обладающего повышенной экологической ценностью, так как является 
крупнейшим природным резервуаром пресной воды.
На данный момент в отрасли отмечается повышенный интерес к 
природным газогидратам, как к основной альтернативе добываемым 
ресурсам, способной устранить дефицит углеводородного сырья в 
будущем. Интерес стимулирован, прежде всего, предполагаемым 
огромным количеством сосредоточенного в них газа. Вопрос об объемах 
концентрации залежей природных гидратов на территории РФ в разное 
время рассматривался в материалах за авторством Г.Д, Гинсбурга, А.А. 
Новожилова, Ю.Ф. Макогона, А.А. Трофимука и д.р. [2].
Природные газовые гидраты (далее ПГГ) представляют собой 
твердые кристаллические вещества, внешний вид которых напоминает 
снег или лед. В структуре вещества находится клатратный каркас, в 
полостях которого находятся молекулы воды и газа. Молекула воды, 
выступая в роли молекулы-хозяина, формирует каркас вокруг гостевых 
молекул газа. Стабильность образованной структуры обусловлена вандер-
ваальсовым характером взаимодействия между элементами. [3,4] 
Скопление газовых гидратов — некоторый объем породы, в котором 
гидраты заполнили доступное пространство в порах. Размеры скоплений 
ПГГ не ограничены, единственным лимитирующим фактором выступает 
область распространения предельно газонасыщенной поровой воды.
Гидраты не образуются в условиях недостаточной насыщенности породы.
Скопления гидратов формируют залежь, которую можно отнести к 
одной из нескольких существующих категорий. Первичные залежи 
характеризуются большей площадью протяженности. На нижней границе 
образующейся первичной залежи нет больших емкостных изменений, 
пористость и проницаемость пород остается практически неизменной и 
высокой, что необходимо учитывать при выборе методов разработки. 
Залежи, находящиеся на территории о. Байкал и на прилежащих 
территориях Красноярского края можно отнести к категории первичных 
залежей. [5]. 
Расположение вторичных залежей обычно концентрируется на 
материковой части планеты. Они формируются из скоплений свободного 
газа, который расположен под непроницаемыми литологическими 
покрышками, при понижении температур в разрезе пород ниже 
равновесной для данного газа. Запасы ПГГ, сконцентрированные в толщах 
сеноманских и вендских свит характеризуются как вторичные залежи. [5]. 
Выработка залежей ПГГ осуществляется методом разгерметизации 
залежи, введения ингибиторов или термического влияния на залежь. 
Больший приоритет отдается разгерметизации, так как метод по снижению 
давления в пласте вокруг скважины позволяет не только снизить 
экономические затраты на проведение операции, но и обеспечить большой 
объем добываемого сырья. Вместе с этим, данный метод нуждается в более 
320 

---

серьезном контроле, так как неконтролируемая диссоциация гидратных 
соединений способна привести к серьезным экологическим осложнениям.
Особый подход к разработке залежей ПГГ обусловлен спецификой 
физико-химической связи в гидратном веществе. Как и соединения 
подобного 
клатратного 
типа, 
ПГГ 
характеризуются 
слабой 
термодинамической устойчивостью, и, следовательно, чрезвычайно 
чувствительны к изменениям условий равновесия. Даже незначительное 
нарушение стабильности залежей газовых гидратов может привести к 
мгновенному разрушению этих залежей. Причинами подобных 
разрушений являются природные факторы (тектоническая активность, 
глобальное потепление, изменение химического состава прилегающих вод 
и др.) [5]. 
Наиболее серьезную угрозу для окружающей среды представляет 
содержащийся в нефтегазопродуктах метан. Как и углекислый газ, метан 
способен оказывать ингибирующее воздействие на процесс глобального 
потепления и усиление парникового эффекта. Пусть на данный момент 
концентрация метана в атмосфере не превышает 1%, его радиоактивность 
в разы выше показателей CO
2
. Искусственно вызванная диссоциация 
гидратов приводит к освобождению метана, объемы которого в несколько 
тыс. раз превышают его количество в атмосфере. С учетом нестабильной 
структуры гидратов, разработка тесно сопряжена с риском высвобождения 
огромного количества вещества с разрушительным воздействием. 
Потепление может вызвать разложение гидратов, а освобождающийся при 
этом метан приведет к ускорению уже существующего процесса. [6].
Геоэкологическая проблема изменения ландшафта подконтрольных 
добывающим предприятием территории, которое происходит в виду 
оттаивания залегающих мерзлых пород, также связана с залежами 
гидратов. Современные технологические реалии не позволяют отличить 
отложения ПГГ от мерзлых пород современными средствами полевой и 
скважинной геофизики.
Определенную информацию о присутствии газогидратов может дать 
каротажное устройство ядерного магнитного резонанса, но оно весьма 
дорогостояще и применяется крайне редко в практике геолого-
разведочных работ.
Уже сейчас разработка донных месторождений на северных 
территориях сопровождается активным тепловым воздействием на 
породы, насыщенные гидратами. Недостаточный контроль над подобными 
промышленными процессами может привести к таким последствиям, как 
осадка земной поверхности ввиду снижения давления в разрабатываемом 
пласте. Если представить, что термическое воздействие будет оказано не 
на скопление ПГГ, а на массив мёрзлых пород, последствия такого 
искусственного терраформинга могут быть катастрофичными.
321 

---

Один из рисков при освоении залежей гидратов можно связать с 
такими технологическими осложнениями как грифонообразование, 
заключающееся в перераспределении давлении в геологической структуре 
и повышенным воздействием нагрузок. Данный аспект особенно актуален 
для морских платформ, как, например, Штокмановская платформа в 
Баренцевом море. Из-за нарушений соответствующих условий возможен 
прорыв газа с последующим ростом риска возникновения пожаров, а также 
разрушительными последствиями в экологической системе водоемов.
Методы добычи, существующие на сегодняшний день, хоть и 
действенны, но не совершенны по причине высоких экономических затрат 
на установку оборудования и необходимость осуществлять усиленный 
контроль при добыче газа в холодных районах, чтобы предотвратить 
экологические последствия в виде оттаивания пород и опускания грунтов 
за пределами разрабатываемых участков. На данный момент, ряд стран 
реализуют исследовательские программы и усиливают международное 
законодательство в экологической сфере. Не стоит забывать и об 
отечественных мерах в виде законодательных актов и регламентов. 
Предприятия нефтегазодобывающего сектора активно работают и 
совершенствуют корпоративные экологические стандарты работы. Так, 
например обновляемая и актуальная «Экологическая политика ОАО 
«Газпром» на сегодня реализует всестороннее управление вопросами по 
снижению негативного воздействия на окружающую среду и соблюдение 
правил экологической безопасности на всех уровнях взаимодействия. 
Отмеченные в работе факты могут привести к серьезным 
геоэкологическим катастрофам. В связи с этим необходимо продолжить 
специальные исследования, касающиеся распространения рассеянных 
реликтовых газогидратов и связанных с ними геологических процессов в 
породах зоны вечной мерзлоты, а также осуществлять мониторинг этих 
явлений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. 
Громовых, С. А. Гидратообразование при освоении нефтегазовых 
месторождений Восточной Сибири / С. А. Громовых, А. Е. Нечепуренко. – 
Тюмень: Вектор Бук, 2005. – 80 с. 
2. 
Присутствуют ли природные газовые гидраты в сеноманской 
залежи Мессояхского газового месторождения? / Г. Д. Гинсбург [и др.] // 
Геология и геофизика. - 2000. - Т. 41, № 8. - С. 1165-1177. 
3. 
Дядин, Ю. А. Газовые гидраты / Ю. А. Дядин, А. А. Гущин // 
Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 3 (28) - С. 55-64. 
4. 
Малюков, В. И. Гидратообразование в продуктивном пласте. 
Термобарические условия и минерализация воды / В. И. Малюков, А. В. 
322 

---

Смирнов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: 
Инженерные исследования. – 2014. - № 4. – С.113 -121. 
5. 
Макогон, Ю. Ф. Природные газовые гидраты: распространение, 
модели образования, ресурсы / Ю. Ф. Макогон // Журнал Российского 
Химического общества им. Д. И. Менделеева. - 2003. - № 3. - С. 70-79. 
6. 
Захаренко, В. С. Потенциальный экологический риск, связанный с 
газогидратами на западно-арктической континентальной окраине / В. С. 
Захаренко // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2011. 
- 
№ 4. - С. 21-26. 
УДК 621:338.24