Уловка «Статойла»

Норвежская компания StatoilHydro предлагает превратить месторождение Слейпнер в общеевропейское хранилище углекислого газаНобелевский комитет норвежского парламента 12 октября 2007 года объявил лауреатов премии мира. Ими стали бывший вице-президент США Альберт Гор и межправительственная группа экспертов ООН, изучавших изменение климата. Гор был награжден за свою активную популяризаторскую деятельность, а группа экспертов ООН отмечена за «огромные достижения в изучении опасных изменений климата, угрожающих существованию нашей планеты».

Еще в 2005 году группа экспертов ООН подготовила отчет, в котором были собраны и обобщены результаты анализа воздействий парниковых газов на процессы, связанные с глобальным потеплением. Специалисты сошлись во мнении, что одним из самых весомых факторов, вызывающих повышение температуры на планете, является эмиссия в атмосферу двуокиси углерода (СО2) вследствие сжигания органического топлива – угля, нефти, газа.

Примерно 35% всего мирового объема выбросов СО2 приходится на электрические и тепловые станции, поэтому эксперты ООН рекомендуют развивать энергосберегающие технологии и альтернативные источники энергии – атомные, гидроэлектрические, ветряные, солнечные и геотермальные. Однако специалисты признают, что в ближайшие 30 лет человечество будет по-прежнему наращивать производство энергии из традиционных источников. Значит, с выбросами СО2 в атмосферу следует бороться и другими способами, а самым действенным из них, как считают ученые, является улавливание и хранение двуокиси углерода.

Захватить и обезвредить

Двуокись углерода образуется в процессе горения, когда углерод из топлива взаимодействует с кислородом из воздуха. Поэтому препятствовать попаданию СО2 в атмосферу можно с помощью трех современных технологий: отделение двуокиси углерода после сжигания топлива, отделение до сжигания и организация процесса сгорания топлива при взаимодействии с кислородом.

В первом случае отходящие газы вступают в контакт с химикалиями (аминами), которые поглощают двуокись углерода. Во втором случае отделение СО2 достигается тем, что топливо (метан, СН4) соединяется с кислородом или паром, после чего образуются угарный газ и водород. В результате последующей реакции угарного газа с паром получаются СО2 и водород. Двуокись углерода отделяется, а водород используется в качестве топлива для газовой турбины. Третий способ – в отходящей газовой смеси остаются только CO2 и водяной пар (а не азот, присутствующий в воздухе), которые легко отделяются друг от друга.

Эксперты ООН отмечают, что улавливание СО2 потребует значительного увеличения издержек: затраты на производство электроэнергии в зависимости от вида топлива и применяемой технологии вырастут от 30 до 60%. Улавливание углекислого газа решает лишь часть проблемы. Как указывает профессор Принстонского университета Роберт Соколов, электростанция мощностью 1 тыс. МВт вырабатывает 6 млн тонн двуокиси углерода в год, поэтому наиболее перспективным считается использование отработанных угольных и нефтяных месторождений, а также подземных и подводных водоносных слоев (так называемых геологических формаций).

Подобные природные образования существуют миллионы лет, и ученые считают, что закачивание в них двуокиси углерода не будет сопровождаться утечкой в атмосферу или океан. Больше того, хранение СО2 в нефтяных месторождениях может увеличить их выработку, поскольку нарастающее в резервуаре давление будет способствовать выталкиванию нефти на поверхность. Затраты на хранение СО2 оцениваются экспертами в 0,5−8 долларов за каждую тонну, а мониторинг состояния хранилищ потребует дополнительных 0,1−0,3 доллара за тонну.

Сказка становится былью

Норвежская нефтегазовая компания Statoil (ныне – StatoilHydro) имеет более чем десятилетний опыт коммерческого использования хранения двуокиси углерода на месторождении Слейпнер, расположенном в Северном море. (Норвежцы часто называют свои месторождения именами скандинавских богов и сказочных персонажей. Слейпнер – это конь главного скандинавского бога Одина, мифологическое существо, имеющее восемь ног.) Statoil был вынужден применить технологию улавливания СО2 не ради сохранения климата, а с целью минимизации издержек. Дело в том, что добываемый на месторождении газ содержит примерно 9% примесей СО2.

Согласно норвежским требованиям, концентрация этих примесей в газе, который продается с наземных терминалов местным потребителям и поставляется на европейский рынок, не должна превышать 2,5%. Поэтому Statoil построил на отдельной платформе (высотой 20 м и дедвейтом 9 тыс. тонн) специальную очистную систему, где происходит химическое отделение концентрированного СО2 от природного газа.

Теоретически Statoil мог производить выбросы отделенной двуокиси углерода в атмосферу, однако за это компании пришлось бы платить высокий налог. Норвежскими законами установлена плата за выброс углекислого газа – 50 долларов США за тонну, а на Слейпнере ежегодно производится 1 млн тонн СО2. Получается, что ежедневные платы компании составили бы около 140 тыс. долларов. Поэтому было принято решение о хранении СО2 в подводном резервуаре, расположенном выше газоносного слоя месторождения. Этот резервуар – водоносный слой, заполненный соленой водой, – называется формацией Утсира. Способ хранения СО2 на месторождении Слейпнер – развитие уже разработанных к тому времени технологий добычи углеводородов на континентальном шельфе. Это прежде всего технологии бурения, закачки и транспортировки топлива, а также поиска газоносных месторождений и мониторинга их состояния.

Газ теснит воду

Поскольку формация Утсира залегает значительно выше газоносных слоев месторождения Слейпнер, двуокись углерода не смешивается с природным газом. Водоносный слой – это зона пористого песчаника, его длина превышает 500 км, ширина – примерно 50 км, глубина залегания – 800 м, а толщина – около 200 м. Чтобы понять, как в резервуаре могут накапливаться большие объемы углекислого газа, можно провести нехитрый эксперимент – вылить воду в стакан, полностью заполненный песком. Можно увидеть, что стакан с песком наполнится водой примерно на треть.

Аналогичный процесс происходит и в водяных пластах: поры губчатых осадочных пород заполнены соленой водой, которая вытесняется углекислым газом. К концу 2006 года в резервуар Утсира было закачано 8,6 млн тонн двуокиси углерода. Эксперты подсчитали, что для заполнения всего пространства резервуара потребуется 600 млрд тонн СО2. При текущих темпах производства двуокиси углерода в мире такой объем будет заполняться примерно 20 лет.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата ООН заявляет, что 99% всех выбросов углекислого газа могут быть захоронены в существующих геологических резервуарах, при этом СО2 может безопасно храниться там в течение тысячи лет. Тем не менее процесс захоронения СО2 в водоносных подводных слоях пока недостаточно изучен и опыт Слейпнера имеет большое значение для развития современных технологий.

Пионер – всем пример

Для контроля состояния захороненного углекислого газа Statoil каждые два года проводит сейсмические исследования. «Сейсмические съемки – это метод, который позволяет получить наиболее точный результат. Углекислый газ дает прекрасный эхо-сигнал во время сейсмических съемок, что делает очень простым получение результатов и анализ распространения газов в резервуаре», – объясняет норвежский геофизик Ула Эйкен. Как утверждают представители StatoilHydro, пока ничто не говорит о том, что СО2 просачивается из резервуара, и, по всей видимости, водоносные слои могут хранить углекислый газ так же надежно, как и нефтяные месторождения.

Компания StatoilHydro посчитала, что разработанные и испытанные на месторождении Слейпнер технологии эффективны, и распространила полученный опыт на другие проекты. «Statoil является пионером в этой области. Мы получили большой опыт хранения СО2 на месторождении Слейпнер в Северном море и на месторождении Ан Салах в Алжире, теперь мы используем наши знания в проекте „Снёвит“ в Финнмарке, – утверждает директор по вопросам охраны окружающей среды Трудэ Суннсет. – Мир хочет в обозримой перспективе удовлетворять свои энергетические потребности, став независимым от поставок органического топлива. Поэтому сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу является очень важным шагом в этом направлении».

Далее – везде?

Технология улавливания и хранения СО2, используемая на Слейпнере, была позднее применена в Алжире, где Statoil разрабатывает месторождение Ан Салах вместе с компаниями BP и Sonatrach. Избыточная концентрация СО2 в природном газе удаляется химическими поглотителями (аминами), сжимается и затем вводится под давлением в водоносный слой, расположенный на двухкилометровой глубине. Североморский опыт пригодился и на Снёвите – первом газовом месторождении на шельфе Баренцева моря. В рамках этого проекта компания Statoil построила первый в Европе и самый северный в мире завод по производству сжиженного природного газа (СПГ). Требования к чистоте газа на месторождении Снёвит значительно жестче, чем на Слейпнере и Ан Салахе, – концентрация СО2 в СПГ не должна превышать 0,5 промилле. Если это условие не будет выполняться, то присутствующая в метане твердая углекислота (сухой лед) может забить системы транспортировки СПГ и остановить его производство.

«Мы использовали опыт Слейпнера, когда запускали систему очистки на Снёвит», – поясняет Трудэ Суннсет. Но в проекте «Снёвит» были реализованы новые технические решения, в частности система очистки располагается не на платформе, а на берегу. «Система монтировалась на земле, чтобы было проще проводить необходимые модификации, если бы производственные параметры оказались не в норме», – говорит Суннсет. Теперь StatoilHydro планирует использовать свой опыт улавливания и хранения углекислого газа при строительстве нефтеперегонного завода в Монгстаде.

Кроме того, Statoil выступает с новой инициативой: компания считает, что месторождение Слейпнер может стать общеевропейским «могильником» CO2. «Все большее число исследователей и компаний интересуются нашим опытом хранения парниковых газов. Мы неоднократно участвовали в конференциях, посвященных изменениям климата. Парадокс заключается в том, что, перемещаясь на столь большие расстояния, мы летаем на самолетах, которые выбрасывают в атмосферу много углекислого газа. А летаем мы для того, чтобы рассказывать, как можно бороться с проблемой», – шутит Трудэ Суннсет.

Пока узким местом международных проектов является транспортировка углекислого газа. И специализированные суда, и трубопроводы – весьма дорогостоящие способы доставки СО2 к платформе Слейпнера. Скорее всего, европейские производители будут искать места захоронений СО2 поближе к источникам выбросов. Тем не менее норвежский опыт трудно переоценить: сегодня в мире едва ли наберется десяток проектов, в которых используется рекомендованное экспертами ООН улавливание и хранение углекислого газа.

Адрес статьи в Интернете:

http://www.expert.ru/printissues/northwest/2007/40/klimat/