Экономическое развитие многих стран мирового сообщества за последнее столетие сопровождалось значительным возрастанием потребления топливно-энергетических ресурсов. Вначале источник ком энергии служили дерево и уголь, затем к ним добавились нефть и ее фракции и, наконец, в 20-е годы нашего столетия началось промышленное освоение газа в качестве топлива. Рост производства и потребления газа вызван рядом его преимуществ: добыча раз в пять дешевле добычи равного по теплотворной способности количества нефти, а сама теплотворная способность на 50-70% выше, чем у нефти. Сгорая, газ значительно меньше загрязняет окружающую среду, чем уголь, поэтому его роль в энергобалансе Земли будет расти. Кроме того, все большее количество газа будеТ/йсполь-зоваться на различные технологические нужды.
Наибольшее значение для потребления имеют углеводородные газы и аммиак. К углеводородным относят газы, содержащие в своем составе не менее 50% различных углеводородов. Они бывают естественного и искусственного происхождения. Естественные углеводородные газы находятся в недрах Земли и делятся на природные (добываемые из чисто газовых месторождений) и нефтяные (сопутствующие нефти и добываемые из нефтегазовых месторождений). Искусственнее газы получают путем пирогенизации или газификации твердых и минеральных топлив (угля, кокса, лигнита, дерева), в последнее время для их получения часто применяют природный газ (ПГ). Искусственные газы используют в качестве сырья в химической промышленности.
ПГ отличается значительным содержанием метана (до 98%) с некоторыми примесями (азот, этан, сероводород, углекислый газ и др.), ухудшающими его качество (табл.1).
Существует большое разнообразие пластового ПГ различных месторождений:
— почти чистый метан (98%) добывается 8 Уренгое, на Аляске;
— большое содержание H2S и С02 в ПГ месторождений Астрахани, Западной Канады, Франции;
— отсутствие H2S и С02 в ПГ месторождений Уренгоя, Северной Европы, Алжира.
Под землей ПГ находится под большим давлением и при добыче фонтанирует в скважине с высокой скоростью. Около 71% ПГ в настоящее время используется в качестве промышленного и бытового топлива, 16% служит химическим сырьем, 10% идет для получения высококачественного бензина и остальное для других различных целей
Нефтяные газы (НГ), как правило, растворены в нефти полностью, образуя нефтегазовый пласт, или частично, когда часть газов (обычно легкие углеводороды) собирается в виде газовой шапки над нефтью. В зависимости от пластового давления в 1 т нефти может содержаться до 600 мэ НГ. В отличие от ПГ он содержит больше тяжелых углеводородов (пропан, бутан, изобутан, пропилен, бутилен), поэтому плотность и теплота сгорания у НГ выше. Попутный газ нефтяных и газоконденсатных месторождений, а также выделяемый при переработке нефти, служит источником получения пропана, бутана и др.
Аммиак является соединением азота с водородом. Он может быть получен на основе ПГ, нефти, мазута и угля. Аммиак служит ценным сырьем для получения кормовой мочевины и азотных удобрений, а также для производства взрывчатых веществ, пластмасс, синтетических волокон, целлюлозы и для других целей. Более 80% аммиака получают с применением ПГ, а остальные 20% – с применением нефти, мазута, угля. Капиталовложения при производстве аммиака с использованием ПГ уменьшаются в 1,5 раза; синтетического каучука – в 1,9; полимеров для пластмасс – в 2,4 раза.
Россия занимает первое место в мире по производству и потреблению ПГ, за ней следуют США, Нидерланды, Средний Восток (Ирак, Иран, Эмираты Персидского залива и Саудовской Аравии) и др. В 1993 г. в России из 78 газовых и газоконденсатных месторождений добыто 617,6 млрд.м3 газа. Россия ежегодно экспортирует в Европу около 100 млрд.мэ газа и порядка 80 млрд.мэ газа поставляет в страны Балтии и государства СНГ. По предварительным прогнозам за период с 1990 по 2000 год потребление ПГ должно увеличиться на одну треть.
Значительный рост потребления газа выдвинул проблему освоения новых его месторождений. Нехватка энергетических ресурсов привела к тому, что многие страны мира стали вести поисковые и добычные работы на шельфе морей и океанов. При этом под шельфом понимается пологая (с уклоном до 1,0°) часть подводной оконечности материка, характеризующаяся общим с ней геологическим строением. Шельф ограничен с одной стороны урезом берега, а с другой – бровкой. Под последней понимается резкий перегиб поверхности морского дна. Глубины края шельфа обычно составляют 100-200 м, но в отдельных случаях достигают 1000-1500 м (например, в Южно-Курильской котловине). Ширина лежит в пределах от 1 до 1500 км, составляя в среднем около 65 км.
Первые нефтегазовые месторождения в прибрежной полосе Каспийского моря начали осваиваться еще около 100 лет назад. Примерно в эти же годы в США стали продаваться участки моря, на дне которых были обнаружены запасы минеральных ресурсов. В настоящее время общая нефтегазоносная площадь шельфа оценивается в 13 млн. км2. Наиболее богатыми нефтью и газом участками континентального шельфа Мирового океана являются Персидский, Мексиканский и Гвинейский заливы, моря Юго-Восточной Азии, Бофорта и Северное, морская лагуна Маракайбо (Венесуэла). На них приходится около 90% запасов нефти и газа.
Затраты на освоение морских месторождений достаточно велики. С начала 70-х до середины 80-х годов суммарные затраты на морские месторождения в мире превысили 600 млрд.долл. Несмотря на высокие капиталовложения и сложные природно-климатические условия, освоение ресурсов шельфа расширяется. В начале 70-х годов 21 государство вело нефтегазодобычу в морях и океанах, осуществляли геофизические и буровые работы 46 стран и 5 готовились к ним. Поисками морских месторождений и их разработкой в начале 90-х годов занимались уже более 100 государств. В Мировом океане действуют свыше 30 тысяч различных установок для бурения и хранения углеводородов. Добыча нефти в море составляет сейчас около трети от общемировой, ежегодно бурится около 1000 по-исково-разведочных и около 2000 эксплуатационных скважин. К 2000 г предполагается довести мировую добычу нефти на шельфе до 1000-1200 млн.тонн и газа до 400-500 млрд. м3, что составит около 40% от общемировой добычи. По прогнозам с начала XXI века морская нефтегазодобыча будет устойчиво составлять 50% всех добываемых углеводородов – нефти, газа и газового конденсата. Уже в настоящее время ряд стран, например, Норвегия, Великобритания, Нидерланды, полностью удовлетворяют свои потребности в нефти за счет морских промыслов. Объясняется это тем, что потенциальные ресурсы нефти и газа в акваториях Мирового океана превосходят их запасы на суше почти в три раза. А поскольку более 30% ресурсов углеводородов в Мировом океане находится за пределами зоны глубиной 200 м, поиск и разведка новых месторождений нефти и газа распространяются на все более глубоководные и удаленные от берега районы шельфа.
За последние 30 лет основной объем нефти и газа, необходимых для обеспечения бывшего СССР, а затем России, извлекался из недр Западной Сибири. Интенсивность развития газовой промышленности достигалась, главным образом, за счет открытия и ввода в разработку крупных высокопродуктивных месторождений, благодаря чему в 1985 г. был достигнут максимальный прирост добычи газа в
50 млрд.м3. Разведанные месторождения газа промышленных категорий составляют 80% запасов страны, наиболее значительная часть которых сосредоточена в Ямало-Ненецксм автономном округе. Это уникальные месторождения – Бованенковское, Ямбургское, Уренгойское, Заполярное, Медвежье, Русское и др. И хотя ресурсы углеводородов этого региона далеко не исчерпаны, совершенно очевидно, что настало время вовлечения в эксплуатацию новой нефтегазоносной провинции, равной или близкой по масштабу Западно-Сибирской как по общим ресурсам, так и по наличию гигантских месторождений нефти и газа, расположенных в относительной близости от центров потребления. Основные перспективы новой крупной нефтегазоносной провинции связываются с шельфовыми окраинами России и, прежде всего, с обширным Арктическим шельфом.
Россия располагает почти четвертью площади шельфа Мирового океана. Общий нефтегазовый потенциал российского шельфа превышает 100 млрд. т. При этом 90% ресурсов принадлежит шельфам арктических морей, а остальное приходится на шельф Дальнего Востока и, в значительно меньшей степени – на морские месторождения Каспийского, Черного, Азовского и Балтийского мерей. Наиболее перспективной по запасам углеводородов является акватории. Западной Арктики, включающая в себя регионы Баренцева, Карского и Печорского морей. В последние годы здесь выявлены крупные структуры и открыто 10 месторождений нефти и газа, среди которых 4 гигантских по запасам: Штокмановское – газоконденсатное, Ленинградское, Русановское – газовые и Пггиразломное – нефтяное. Большой интерес в промышленном освоении шельфа представляют высокоперспективные на нефть игаз мелководные (до 20 м) зоны Карского и Печорского морей, являющиеся морским продолжением крупных провинций – Западной Сибири и Тимано-Печорской. Запасы ПГ только на двух, крупных морских газоконденсатных месторождениях Карского моря – Русановском и Ленинградском – составляют порядка 8-10 трЛн. м3, т.е. примерно столько же, сколько на всех газовых месторождениях полуострова Ямал.