Пастухов Николай Павлович

Михайлов Михаил Сергеевич

ООО ПГК «Сибгеоком»

Природный водород Сибирской платформы:перспективы, поиски и разведка

2

ПЛАН ДОКЛАДА

1. Введение (слайд 3)
2. Основные тенденции на мировом рынке водорода (слайд 4)
3. Основные формы потоков водорода (слайд 5)
4. Геолого-геотектонические условия дегазации (слайд 6)
5. Перспективы обнаружения водорода на сибирской платформе (слайд 7)
6. Поверхностные проявления глубинных флюидов на озере Байкал (слайд 8)
7. Результаты геохимических поисков в пределах Южного Прибайкалья (слайд 9)
8. Прогнозные ресурсы водорода по межгорным впадинам Байкальской Рифтовой Системы (слайд 16)
9. Выводы (слайд 17)

​

​

​

3

ВВЕДЕНИЕ

Неисчерпаемым ресурсом водорода, благодаря непрерывному и обильному газовому дыханию Земли, являются природные газы литосферы и недра нашей планеты. Но, потенциал природного водорода в недрах Земли до настоящего времени не оценивался из-за существующего предубеждения, что свободный водород в природе встречается редко и в низких концентрациях, вследствие чего не привлекал внимание широкого круга исследователей – «если никто не ожидает найти свободный водород, то и никто не пробует найти его».

4

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ НА МИРОВОМ РЫНКЕ ВОДОРОДА

Водород — идеальный источник энергии и экологически приемлемое топливо.

Теплота его сгорания (140 МДж/кг) почти в три раза выше, чем у нефти, в семь раза больше, чем у каменного угля и в 4 раза больше, чем у природного газа.

Стремление к декарбонизации атмосферного воздуха (снижение доли «парниковых» выбросов СО₂) – одна из основных идей в современной гонке экологических энергетических технологий.

Осуществляется сокращение потребления мазута, нефти и угля.

Продолжается их замена экологически приемлемым природным газом.

Укрепляются позиции атомной энергетики.

Наращиваются объемы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Борьба за эффективные источники энергии и декарбонизацию атмосферы неизбежно будет продолжена в процессе активного развития водородной энергетики.

Для этого потребуется значительное снижение себестоимости получения водорода и внедрение приемлемых решений по его транспортировке, хранению и использованию.

5

рассеянные газы и газы закрытых пор различных типов пород (осадочные, магматические, метаморфические);

свободные газы и растворенные в пластовых водах газы газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождений;

различные типы газов в обстановках проявления магматической активности (фумаролы, курильщики, гейзеры, мантийные эксгаляции и т.п.) и гидротермальной активности (гидротермальные источники, грязевые вулканы и т.п.);

рассредоточенный поток глубинного водорода �(тектонически ослабленные зоны разломов, кольцевые структуры на суше и акватории)

​

​

​

ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ПОТОКОВ Н₂

6

Схема расположения зон разгрузки газов с аномальным содержанием водорода (пурпурные точки) и абиотического метана (зеленые). [Isabelle Moretti. L’hydrogène naturel : curiosité géologique ou source d’énergie majeure dans le futur ?]

ЗОНЫ РАЗГРУЗКИ ГАЗОВ С АНОМАЛЬНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ Н₂ НА ЗЕМЛЕ

Процессы дегазации протекают в четырёх геотектонических условиях:

1. В условиях континентальных рифтов
2. В условиях срединно-океанических хребтов
3. В условиях островодужных океанических поясов
4. В условиях мантийных плюмов, ответственных за формирование траппов и горячих точек

7

В результате обработки архивных и современных результатов газохроматографического анализа 1700 проб различных газов (по состоянию на 1.06.2021г) в границах Сибирской платформы выделены зоны обнаружения природного Н₂ с разной степенью перспективности:

• перспективные (БРЗ, Приангарье, зона Каймоново-Кутского разлома, центральная часть Непско-Ботуобинской антеклизы и др.);
• потенциально перспективные (окраинные зоны);

потенциально возможные (зоны распространения траппов и кимберлитовых трубок).�Южная часть Сибирской платформы в наибольшей степени охарактеризована данными о содержании природного Н₂.

При этом, границы зоны отсутствия информации о содержании природного Н₂ ни в коей мере не исключают возможности его обнаружения в будущем.

�

ЗОНЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО Н₂ НА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЕ

Скв. №42 на кимберлитовой трубке «Удачная» (1967 г.)..

Глубина – 380 м.

Содержание H₂ – 56%.

Дебит – 56 000 м³ H₂/сутки.

Эквивалентная тепловая мощность скважины – 8,2 МВт.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ПОТОКОВ ГЛУБИННЫХ ФЛЮИДОВ (ОЗ. БАЙКАЛ)

Карта распределения содержания водорода в свободных газах приповерхностных отложений на участке работ в ЮВ окончании Главного Саянского разлома. [ООО ПГК «Сибгеоком]

В результате газогидрохимической съемки по поверхностным водопунктам и газам поверхностных отложений масштаба 1 : 200 000 компанией ООО ПГК «Сибгеоком» в восточной части Тункинской впадины:

• составлена карта распределения содержаний водорода в ЮВ окончании Главного Саянского разлома;
• выделены аномальные зоны повышенного содержания водорода;
• геохимическим методами установлена приуроченность прогнозных зон выходов природного водорода к осевой линии Главного Саянского разлома.

Результаты водородометрии газов приповерхностных отложений в районе ЮВ окончания Главного Саянского разлома.

[ООО ПГК «Сибгеоком, НТ АНО «Центр водородных технологий» ]

ГЛУБИННЫЕ РАЗЛОМЫ – ЗОНЫ ПРОВОДЯЩИЕ Н₂ (ЮЖНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)

ГЛУБИННЫЕ РАЗЛОМЫ – ЗОНЫ ПРОВОДЯЩИЕ Н₂ (ЮЖНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)

Карта распределения содержания водорода в свободных газах приповерхностных отложений в Южном Прибайкалье. �[ООО ПГК «Сибгеоком]

В результате газогидрохимической съемки по поверхностным водопунктам и газам поверхностных отложений масштаба 1 : 200 000 компанией ООО ПГК «Сибгеоком» в Южном Прибайкалье:

• составлена карта распределения содержаний водорода в Южном Прибайкалье;
• выделены аномальные зоны повышенного содержания водорода;
• геохимическими методами установлена приуроченность прогнозных зон выходов природного водорода к осевой линии Главного Саянского разлома.

АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОВ Н₂ НА ГЛУБИНУ (ЮЖНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)

В газах приповерхностных отложений вдоль профиля выделяются высококонтрастные аномальные зоны по Н₂.

Аномальное содержание Н₂ совпадает с повышенным содержанием СО₂ и N₂.

Выявленные аномалии прослеживаются на глубину до 2 км, что предполагает наличие локальных газовых источников и флюидопроводников в осадочно-метаморфической толще.

Аналитическое моделирование полей концентраций газовых флюидов (Н₂, СО₂), в нижнее полупространство на уровень глубинного резервуара методом АПГП

(ООО ПГК «Сибгеоком»)

ОКОНТУРИВАНИЕ И ПРОСЛЕЖИВАНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ (ЗСБ) НА ГЛУБИНУ РЕЗЕРВУАРОВ С ТЕРМАЛЬНЫМИ ФЛЮИДАМИ

Пространственное расположение геотермального резервуара в блоке с минимальными удельными сопротивлениями. [Вилор Н.В., 2018 г.]

В Муринско-Выдринской депрессии Южного Прибайкалья электромагнитными измерениями выделен скрытый геотермальный резервуар в осадочной толще.

Исследования проведены методами ЗСБ в варианте метода переходных процессов (ЗСБ-МПП) и электромагнитного зондирования с вызванной поляризацией (ЭМЗ ВП)

Приведенные результаты показывают, что геофизические методы могут быть использованы при поисках потоков природного водорода в комплексе с геохимическими работами .

КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОЗЕРЕ БАЙКАЛ – ПРОЯВЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО Н₂

Карта распределения содержания водорода в свободных газах приповерхностных отложений на участке работ в междуречье рек Хара-Мурин и Снежная. [ООО ПГК «Сибгеоком]

Результаты водородометрии газов приповерхностных отложений в районе потенциальной кольцевой структуры дегазации.

[ООО ПГК «Сибгеоком, НТ АНО «Центр водородных технологий» ]

В результате газогидрохимической съемки по поверхностным водопунктам и газам поверхностных отложений масштаба 1 : 200 000 компанией ООО ПГК «Сибгеоком» на юго-восточном побережье оз. Байкал:

• составлена карта распределения содержаний водорода в междуречье рек Хара-Мурин и Снежная;
• выделены потенциальные структуры водородной дегазации;
• установлена хорошая сходимость результатов по прогнозу зон выходов природного водорода и глубинных флюидов различными методами геохимических исследований.

КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОЗЕРЕ БАЙКАЛ – ПРОЯВЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО Н₂

Расположение на озере Байкал кольцевых ледовых структур в 1969 – 2021 гг.

Кольцевая ледовая структура «Святой Нос» (вблизи полуострова Святой Нос).

Космоснимок спутника Landsat-7 от 20.04.09 в оптическом диапазоне (слева).

Космоснимок спутника AQUA от 14.04.2009 в тепловом диапазоне (справа).

Временная эволюция кольцевой ледовой структуры в районе мыса Н.Изголовье в 2016 году по снимкам MODIS и Landsat 8 (17 апреля).

[Kouraev A. et al., 2019].

Кольцевые ледовые структуры – поверхностные маркеры потенциальных глубинных потоков природного водорода.

ВОДОРОДНО-УГЛЕКИСЛАЯ АНОМАЛИЯ В ГРАНИЦАХ ФОРМИРОВАНИЯ КОЛЬЦЕВОЙ ЛЕДОВОЙ СТРУКТУРЫ «СВЯТОЙ НОС» (ОЗЕРО БАЙКАЛ, ПОЛУОСТРОВ СВЯТОЙ НОС)

[Iakovlev D.V., Isaev V.P. et al. Hydrogen-carbon dioxide anomaly within the boundaries of the «Holy Nose» ring ice structure formation (Svyatoy Nos Peninsula).

Limnology and Freshwater Biology 2020 (4): 847-848 DOI:10.31951/2658-3518-2020-A-4-847]

Уникальная Н₂-СО₂ аномалия выявлена в апреле 2016 г. результате газогидрохимического опробования поверхностных вод в границах кольцевой ледовой структуры «Святой Нос» (близ м. Н. Изголовье, полуостров Святой Нос).

Состав аномалии – объемное содержание Н₂ от 25,8 до 48,8 % об., СО₂ от 11,4 до 16,9 %об.; глубина в точке отбора ~1500 м.

По результатам геохимических исследований, проводимых компанией ООО ПГК «Сибгеоком», выделен ряд зон, перспективных на обнаружение природного водорода в аномальных количествах.

Межгорные впадины Республики Бурятия

[http://www.geol.irk.ru]

Содержание Н₂ а в газах глубоких скважин на территории Устьселенгинской депрессии [Самсонов В.В., 1963 г.]

Среднее содержание Н₂ в газах впадин Байкальской рифтовой системы

ПРОГНОЗНЫЕ РЕСУРСЫ Н₂ ПО МЕЖГОРНЫМ ВПАДИНАМ БРС

17

ВЫВОДЫ

1. Наличие разломной тектоники является благоприятным фактором для обнаружения зон дегазации водорода. В частности, на Сибирской платформе установлена определяющая роль главного Саянского разлома и связанные с ним наиболее перспективные водородоносные зоны.
2. Перспективыми областями обнаружения потоков водорода на Сибирской платформе являются зоны распространения трапповых и кимберлитовых магматических формаций, которые являются показателями высокотемпературного глубинного мантийного магматизма.
3. Потенциально продуктивными являются рифтовые системы складчатого обрамления платформы- Предверхоянский, Южно-Лаптевский, Енисей-Хатангский, Преденисейский, Предпатомский, Алдано-Майский
4. В пределах АЛС и НБА перспективной на обнаружение ресурсов природного водорода может являться тектоническая зона Каймоново-Кутского глубинного разлома
5. На территории Восточной Сибири по предварительным прогнозным оценкам потенциальных ресурсов природного водорода возможно выявление только в южной части Сибирской платформы до 500 млн. т. и более.
6. Для изучения дальнейших перспектив водородоносности Сибирской платформы требуется комплексное региональное проведение прямых геохимических поисков и геофизических исследований.

​

​

​

​

​

18

Спасибо за внимание

​

​