Водород в природном газе Австралии: проявления, источники и ресурсы

Природный, или нативный, молекулярный водород (H2) может быть основным компонентом природного газа, однако его роль в использовании энергетическим сектором в качестве экологически чистого энергоносителя обычно не учитывается. В настоящей работе представлены обновлённые сведения о редких случаях обнаружения водорода в природном газе Австралии на основе новых результатов компонентного и изотопного анализа H2, выполненного в Geoscience Australia. Набор данных включает около 1000 проб природного газа из 470 скважин, расположенных в осадочных и неосадочных бассейнах; возраст коллекторных пород варьирует от неоархея до кайнозоя. Образование H2 может происходить либо через промежуточные продукты превращения органического вещества, что связано с биогенным природным газом, либо посредством химического синтеза, при котором H2 присутствует в абиогенном природном газе. Второй путь реакции обычно приводит к образованию богатого H2 газа (>10 мол.% H2) в неосадочных породах. Абиогенные водородные нефтегазовые системы описываются в рамках концепции «очаг генерации — миграция — коллектор — покрышка», однако подходы к их поиску отличаются от подходов, применяемых для биогенного природного газа. Скорости генерации абиогенного H2 определяются наличием определённых типов горных пород и различных минеральных катализаторов, а также протеканием химических реакций и радиолиза доступной воды. Водород может удерживаться иначе, чем углеводородные газы; например, в процессе абиогенных реакций во фрагментированном фундаменте может формироваться поровое пространство, а глинистые минералы и эвапориты могут служить эффективными адсорбентами, ловушками и покрышками. Подземное хранение H2 в эвапоритах, в частности в галите, и в истощённых нефтегазовых коллекторах также будет играть роль в коммерческом освоении H2. Оценочные скорости образования H2, главным образом за счёт радиолиза воды в мафитовых–ультрамафитовых и гранитных породах, а также серпентинизации ультрамафитовых–мафитовых пород, указывают на предполагаемый ресурсный потенциал H2 в пределах от ~1,6 до ~58 млн м3 в год для материковой Австралии на глубине до 1 км. Прогнозирование и последующая идентификация пригодного для освоения подземного H2 остаются сложными задачами; необходимы надёжные руководящие принципы поисковых работ и целевые ориентиры...