Геологічні особливості покладів газогідратів

Більшість природних газів (CH4, C2H6, C3H8, CO2, N2, H2S  і т.п.) утворюють гідрати, які існують при певних термобаричних умовах. Область їх поширення приурочена до морських донних відкладів і до зон багаторічної мерзлоти. Найбільш розповсюдженими природними газовими гідратами є гідрати двоокису вуглецю і гідрати метану. Саме метаногідрати представляють найбільший інтерес як джерело видобутку нетрадиційного газу.

Унікальною властивістю гідрату метану є те, що один об’єм води при переході в гідратний стан з’єднує водневим зв’язком 207 об’ємів метану. При цьому його питомий об’єм збільшується на 26%.

Для утворення газогідрату необхідними є наявність води, газу, понижені температури та певні тиски. Стабільність газогідратних покладів залежить від інтенсивності процесів генерації, міграції та дифузійного розсіювання газів, а також динаміки температурного режиму. В газогідратних покладах газ частково або повністю знаходиться в твердому гідратному стані.

Існує два основних типи газогідратних покладів – первинні та вторинні. Первині приурочені до акваторій, де гідрати формуються з розчинених в пластовій воді газах та містяться в придонних відкладах, які характеризуються високою пористістю, низькою температурою та малою міцністю вміщуючих порід. Часто первинні поклади не мають літологічних покрівель, а гідрат є своєрідним «цементом» та слугує непроникною покришкою, під якою йде накопичення гідрату. В акваторії Світового океану зона первинного гідратоутворення починається від дна океану та досягає кількох сотень метрів вглиб. Субмаринні поклади приурочені здебільшого до глибоководного шельфу та океанічному схилу на глибинах від 200 до 700 м.

Вторинні газогідратні поклади зазвичай розташовані на материках. Вони формуються  зі скупчень вільного газу, розташованого під непроникними літологічними покришками та в умовах пониження температур нижче рівноважних. Такі поклади приурочені до районів багаторічної мерзлоти, а товща порід, яка містить газогідратні поклади, може досягати 400-1000 м.

Близько 97% газогідратів розміщені в Світовому Океані. В межах полярних акваторій, а також акваторій Атлантичного, Індійського і Тихого океану було знайдено більше 230 газогідратних покладів. Зараз основними країнами, які займаються проектами розробки газогідратних родовищ є США, Японія і Росія. Основні перспективи їх знаходження пов’язують з глибинами 400-1600 м від дна моря з мінімальними підрахунками запасів в 50-60 трлн кубометрів газу. Товща порід, в яких умови існування газогідратних покладів є сприятливими, складає від 170 м до 480 м.

Для видобутку газу з газогідратного покладу необхідне його переведення з твердого стану у вільний з подальшим відбором традиційними технологіями. Серед методів переводу газу можна назвати пониження пластового тиску нижче рівноважного, підвищення температури гідрату вище рівноважної та введення в пласт каталізаторів розпаду.