Джин из скважины: в Арктике усиливается выделение метана в атмосферу

Елена Иванова, Наталья Сейбиль

Журнал «Шпигель» пишет, что экспедиция в Восточной Сибири недалеко от поселка Батагай обнаружила гигантский кратер, который образовался в вечной мерзлоте. Ученые определили, что в таком состоянии почва находится 650 тысяч лет. Мерзлота даже пережила потепление 130 тысяч лет назад, а вот сейчас начала оттаивать.

Подобные кратеры российские ученые находили на полуострове Ямал, начиная с 70-х годов прошлого века. Несколько лет назад внимание общественности, и не только научной, привлек один из них. Аномалию вблизи Бованенковского нефтегазового месторождения окрестили «Ямальским кратером». Размеры воронки впечатляют: диаметр кратера составил 40 метров, глубина – 50 метров.

Нефтяники не могли не заметить новое явление, ведь земля «разверзлась» в 30 км от НГКМ и лишь в 5 км от магистрального газопровода Бованенково-Ухта. Подобные кратеры наблюдались и раньше, но так близко, в районе хозяйственной деятельности человека их еще не было. Космические версии происхождения кратера, о чем писали все СМИ- удар метеорита и крушение инопланетного космического корабля – ученые отвергли сразу. Воронка образовалась из-за выброса подземного газа, который мог накапливаться в верхних горизонтах мерзлоты.

Ведущий научный сотрудник, доцент Центра добычи углеводородов Сколковского института наук и технологий Евгений Чувилин занимается эмиссией метана и условиями его залегания с 1980-х годов. Было много данных о том, что при бурении скважин происходили многочисленные выбросы метана из мерзлоты. Выяснилось, что в толще мерзлых пород выделяются целый горизонты высокой газонасыщенности.

В Сколтехе ученые разработали установку, позволяющую оценить, насколько мерзлота может пропускать на поверхность метан как в газообразном состоянии, так и в связанном, в виде так называемых гидратов. Получив гранты и поддержку «Тоталь Энерджи», Чувилин производит моделирование выбросов метана. Такая проблема актуальна для полуострова Ямал. Где наблюдается высокая газонасыщенность верхних горизонтов мерзлоты. Из-за этого метан выходит на поверхность как через многочисленные озера, которых на полуострове 66 тысяч, так и в виде взрывов с последующим образованием кратеров.

- Метан – мощный парниковый газ, он в двадцать-тридцать раз более активный, чем СО2, поэтому его появление в атмосфере будет усиливать оранжерейный эффект. Вопрос возникает в том, что мы до конца не знаем, сколько его может выйти. Для того, чтобы это понимать, нужно детальное изучение мерзлоты, - объясняет Евгений Чувилин.

Мерзлота все время изменяется, это не постоянное явление, она периодически то появлялась на Земле, то пропадала. Но тренд на потепление, которое происходит за последние десятилетия, отражается и на мерзлых породах, говорит Чувилин:

- У нас увеличивается глубина сезонного оттаивания, мы фиксируем тренд повышения среднегодовой температуры пород в верхних горизонтах до глубины 20 – 30 метров. Есть тенденция: за двадцать – тридцать лет повышается температура на 1 – 2 градуса. Всё зависит от того, какая мерзлота. Если у нас низкотемпературная мерзлота, то там есть ещё большой запас для нагревания. А если высокотемпературная, ближе к югу, это может вызвать существенно начало протаивания.

Ученые предполагают, и в самой мерзлоте , и под ней запасы метана существенные. Есть разные оценки, поскольку вечная мерзлота расположена не только на суше, но и на дне арктических морей. Уже сейчас на шельфе моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря наблюдаются мощные потоки метана со дна на поверхность.

- Главная оценка – поступление метана в атмосферу - является одним из факторов изменения климата. Это связано. Повышение температуры мерзлоты, деградация мерзлоты вызывает дополнительный приток оранжерейных газов – СО2, метана, всё это раскручивается по спирали.

Газ в Сибири добывается с глубины 1 км и глубже, в то время как толщина вечной мерзлоты не превышает 400 метров. Мерзлота "протыкается" насквозь, а вокруг скважин образуется ореол оттаивания. В результате взаимодействия скважины и воды выделение метана только усиливается. Ученые выявили, что проницаемость породы при оттаивании увеличивается. Чем больше заполняемость пор замершей породы льдом, при оттаивании она для газа становится более проницаемой. Поэтому процесс оттаивания может привести к тому, что будет возрастать эмиссия метана за счёт увеличения фильтрационных характеристик пород. Это в Сколково экспериментально показали на опытах.

Эмиссия метана представляет большую проблему при добыче газа и нефти. При бурении и эксплуатации скважин на крупных месторождениях газовые скопления на небольшой глубине могут быть опасными. Случиться может все, вплоть до пожара. Потребуется более жесткая техника безопасности и дополнительное оборудование, которое будет следить за содержанием метана. Это удорожает добычу.

Теперь исследователи должны выйти в реальные условия на конкретные объекты. И здесь возникает проблема. Им требуется не только допуск объектам, но и финансирование, поскольку речь идет о дорогостоящих работах.

Тем не менее, результаты, полученные на экспериментальной установке, обнадеживают. Впервые ученые выявили, в каком диапазоне увеличивается проницаемость для метана при оттаивании мерзлых пород. Новизна и в том, что если соединения воды и метана – гидраты- начинают под воздействием температур разлагаться, то увеличивается выход газа на поверхность. Это позволит прогнозировать те места, где будет повышаться эмиссия метана.

- Если мы возьмём на Ямале, там при вскрытии скважин на глубине 60-80 метров, из скважины выделялся внутримерзлотный газ, который мы связываем с газогидратами. Объем их достигал тысяч кубометров в сутки. Максимально было зафиксировано 14000 кубометров газа в сутки. Ну, со временем падает, составляет сотни, десятки кубометров в сутки. Но были случаи, когда газ из мерзлоты, из скважины, не из продуктивных горизонтов, а из глубины 60-100 метров, выделялся несколько месяцев, а максимально фиксировали год приток газа из мерзлоты. Это важная проблема, - уверен Евгений Чувилин.

Исследователи говорят, что необходимо проводить серьезные геологические работы, а для этого нужна государственная программа. В 2008 году они пытались вместе с Газпромом запустить такую программу, но из-за экономического кризиса она закрылась, едва начавшись. В других странах, например, в Канаде и Японии, это есть. Теперь проблемам климата уделяется самое пристальное внимание, особенно, сокращению углеродного следа и сокращению эмиссии парниковых газов. Однако природные резервуары метана, его особенности и его вклад в изменение климата изучены мало. Пока эти исследования носят фундаментальный характер. Нужен следующий шаг.