Перейти к содержимому

Энергетическая политика

Главная страница » Изучение закономерности распределения природного водорода в осадочном разрезе структурно-тектонических и литолого-фациальных зон Восточной Сибири

Изучение закономерности распределения природного водорода в осадочном разрезе структурно-тектонических и литолого-фациальных зон Восточной Сибири

Метаданные научной публикации

Изучение закономерности распределения природного водорода в осадочном разрезе структурно-тектонических
и литолого-фациальных зон Восточной Сибири
Study the patterns and results of distribution natural hydrogen in the sedimentary section of structurally tectonic and lithological-facies zones of Eastern Siberia

Александр ИШКОВ
ПАО «Газпром»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Константин РОМАНОВ
ПАО «Газпром»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Евгений КОЛОШКИН
ПАО «Газпром»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Андрей ЧУГУНОВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Сергей КОЖЕВНИКОВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru
Константин ИБАКАЕВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Александр ТРУСОВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Олег ШАПОШНИКОВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Николай ПАСТУХОВ
ООО ПГК «Сибгеоком»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Сергей КОРОТКОВ
ООО «Газпром инвест»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Аннотация. В статье представлен краткий обзор изученности перспектив поиска скоплений природного водорода и приведены результаты работ по определению его содержания в осадочном разрезе структурно-­тектонических и литолого-­фациальных зон Восточной Сибири геохимическими и геофизическими методами. На основе анализа применяемого комплекса методов для геолого-­разведочных работ на поиск газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений дана оценка их эффективности для водорода и предложены новые подходы при поиске скоплений природного водорода. Также приведены локально применяемые методы, используемые при поиске природного водорода, которые могут стать эффективными при формировании системных нормативных документов в Российской Федерации для разработки и оценки ресурсной базы природного водорода и последующей технологии его добычи.
Ключевые слова: водород, скопление водорода, природный газ, геологоразведка, водородопроявления, полигоны.

Abstract. This article presents a brief overview of the current state of exploration for natural hydrogen deposits and presents the results of studies using geochemical and geophysical methods to determine its content in sedimentary sections of structural-tectonic and lithofacies zones in Eastern Siberia. Based on an analysis of the existing set of methods used in geological exploration for gas, gas condensate, and oil fields, their effectiveness for hydrogen is assessed and new approaches to natural hydrogen deposit exploration are proposed. Locally applied methods used in natural hydrogen exploration are also presented, which could be effective in the development of systemic regulatory documents in the Russian Federation for the development and assessment of natural hydrogen resource bases and subsequent production technologies.
Keywords: hydrogen, hydrogen accumulation, natural gas, geological exploration, hydrogen occurrences.

УДК 620.9+546.112

DOI 10.46920/2409‑5516_2025_10213_32

EDN: CKCWKK

Александр ИШКОВ
ПАО «Газпром»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Константин РОМАНОВ
ПАО «Газпром»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Евгений КОЛОШКИН
ПАО «Газпром»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Андрей ЧУГУНОВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Сергей КОЖЕВНИКОВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Константин ИБАКАЕВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Александр ТРУСОВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Олег ШАПОШНИКОВ
ООО «Газпром недра»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Николай ПАСТУХОВ
ООО ПГК «Сибгеоком»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Сергей КОРОТКОВ
ООО «Газпром инвест»
Е-mail: e.a.koloshkin@adm.gazprom.ru

Обзор изученности при определении водородосодержания природного газа

Потенциал природного водорода в недрах Земли как энергоресурса до настоящего времени практически не оценивался. Существовало устойчивое представление о том, что свободный водород в природе встречается редко и в низких концентрациях, что не привлекало внимание широкого круга исследователей и потребителей. Однако если водород самый распространённый элемент во Вселенной, то почему он должен быть исключением для Земли?
Научно доказано: свободный водород преимущественно является глубинным газом Земли, который имеет тенденцию увеличивать концентрацию с глубиной. Земная литосфера как плотный слой оксидов представляет собой сложно преодолимый барьер на пути дегазации [1]. В результате накопления газа под корой по тектоническим нарушениям возникают тепловые потоки и происходит миграция мантийных флюидов, в том числе и водорода. Этот процесс является глобальным и всеобъемлющим. Разнообразие состава газов, вплоть до перерождения первоначального химического состава газовой фазы, связано с процессами взаимодействия глубинного газа с той средой (водами, породами), через которую он мигрирует вверх, а также с изменением термодинамических условий – температуры и давления. Конечно, нельзя отрицать генерацию водорода в осадочных толщах. В. И. Вернадский (1955 г.) писал: «Здесь водород постоянно и непрерывно выделяется как путём чисто химических процессов, так и под влиянием жизнедеятельности организмов. Чисто химические процессы такого выделения водорода мало обращали на себя внимание» [2]. В 2015 г. на заседании научного совета Российской академии наук была рассмотрена тема водорода как полезного ископаемого, что явилось началом определения перспектив поиска его природных скоплений [3].
Водородная дегазация планеты Земля позволяет использовать этот энергоресурс как один из самых экологически чистых видов топлива. Некоторые эксперты называют такой водород «белым». Использование природного водорода может обладать большим потенциалом в контексте развития водородной энергетики [4, 5]. Интересно прежде всего в объёмах, пригодных для промышленной разработки, так как его добыча должна быть экономически целесообразна в сравнении с физико-­химическими методами получения. За рубежом в ряде стран, например, в Австралии, Франции, США, начата геологоразведка для поиска природного водорода, включая выдачу лицензий.
В 2023 г. природный водород (ПВ) был включён в реестр полезных ископаемых Российской Федерации [6] и при проведении поисковых и геологоразведочных работ определение содержания ПВ в составе природного газа и/или в водорастворённом виде стало необходимым для оценки объёма нового энергоресурса.
ПАО «Газпром», как компанией, в которой сконцентрированы работы по поиску, разведке, добыче, переработке, транспортировке и подземному хранению газов, были инициированы работы в области поиска и добычи природного водорода [7]. Следует отметить, что водород содержится во всем добываемом природном газе, однако в большинстве случаев – в незначительном количестве, не достигая десятой доли объёмных процентов. В то же время на месторождениях, где планируется выделение из природного газа гелия, возможно попутное извлечение и водорода.
Таким образом, постепенно природный водород начинает «завоёвывать свое место под солнцем», в том числе и как полезное ископаемое, на которое могут проводиться, наряду с углеводородами, целенаправленные геологоразведочные работы. Однако необходимо принять во внимание, что, например, геологоразведка на углеводороды и большинство рудных ископаемых имеет более чем столетнюю историю проведения её на научной основе, с выявлением закономерностей на основе анализа громадного количества данных, полученных в том числе эмпирическим путем [8]. Очевидно, что на данном этапе, по своей сути первоначальном, целесообразно использовать существующий комплекс геолого-­разведочных работ (ГРР) для исследования приповерхностных отложений, скважин, шахт, горных выработок, проводимых на другие полезные ископаемые (или с целью инженерных изысканий), дополнив его задачей попутного поиска природного водорода.
При целенаправленном проведении ГРР на поиск скоплений природного водорода необходимо учесть следующее:
– масштабность исследований по вертикали от локальных вариаций в приповерхностном слое до выявления глубинных мантийных неоднородностей, благоприятных в качестве каналов миграции;
– высокая миграционная способность водорода, позволяющая проникать через породы, являющиеся покрышками для углеводородов и даже гелия;
– реакционная способность водорода, позволяющая ему вступать в химические реакции (гидрогенизации углеводородов, взаимодействия с кислородом в присутствии катализаторов и др.).
При поиске природного водорода особое значение имеет состав и технология проведения комплекса геохимических исследований, так как они, во‑первых, предоставляют прямые признаки наличия водорода в земных недрах, во‑вторых, позволяют идентифицировать т. н. «вторичные признаки» воздействия потока водорода на окружающие породы и флюиды. Таким образом, комплексная геохимическая съёмка использует газосодержание геологической среды, минеральный и элементный состав (литогеохимия), окислительно-­восстановительный потенциал.
К сожалению, на настоящий момент времени в стране отсутствуют нормативные документы, регламентирующие обязательный набор измеряемых параметров при геохимической съёмке на поиск залежей углеводородов. Однако некоторые поисковые работы включали измерение потока водорода в процессе геохимических исследований. В частности, ПАО «Газпром» проводилась геохимическая съёмка на севере Ковыктинского лицензионного участка и прилегающей к нему территории Южно-­Усть-­Кутского участка.
Большой потенциал в получении информации о содержании водорода в земных недрах имеет расширение комплекса геолого-­технологических исследований при бурении, а именно – включение измерения водорода в составе газового каротажа по буровому раствору.

Рис. 1. Основные формы проявления водородной дегазации


Как показано на рис. 1, дегазация недр (в т. ч. водородная) может протекать [9]:
в пределах континентальных рифтов, включающих озёрные и сухопутные межгорные впадины, выполненные осадочными отложениями, где могут отмечаться грязевые вулканы, а также кольцевые структуры дегазации;
в зонах глубинных разломов разного ранга и оперяющих их тектонических нарушений в пределах антиклиз и синеклиз, краевых прогибов;
в пределах офиолитовых поясов – реликтов надвигания океанической коры на континентальную, которая сопровождается обильным выделением газов из мантии, в том числе и водорода;
в условиях зеленокаменных поясов архейских и протерозойских кратонов (щитов), сложенных вулкано-­интрузивными формациями, приуроченных к региональным приразломным прогибам;
в условиях проявлений внутриплитного магматизма – зонах трапповых и кимберлитовых полей.
На территории Российской Федерации водородопроявления различной интенсивности зафиксированы практически во всех регионах страны. Глубинная дегазация связана главным образом с активными тектоническими поясами, которые характеризуются наличием глубинных разломов, высокой сейсмичностью и вулканизмом. Преобладающими компонентами в составе газов являются пары воды, H2S, H2, CO2, N2 и углеводороды (УВ). При исследовании Сибирской платформы и в пределах Байкальской рифтовой зоны были обнаружены активные водородные потоки и водородоносные зоны, закартированные при геохимической съёмке и связанные с бурением скважин различной глубины.
Некоторые существенные результаты проведённых работ и привлечение материалов исследований прошлых лет для комплексного анализа предлагаем вниманию в рамках данной статьи.
В наших исследованиях содержание ПВ определялось путём проведения газогеохимической поверхностной съёмки и геохимических исследований пород геологического разреза, вскрытого бурением скважин. Для изучения содержания и проявлений природного водорода в этом регионе были использованы материалы и опыт работ, накопленный при поисках углеводородных газов в Восточной Сибири. Но как показала практика, методики проведения поисковых и геологоразведочных работ для водорода должны быть изменены с доукомплектацией оборудования и его соответствующей настройкой, а также необходимо ввести в программу ГРР системную практику привлечения дистанционных методов зондирования от аэрокосмической съёмки до мониторинговых групп сейсмическими и электромагнитными методами.

Объекты исследования, методы изучения, полученные результаты

Проведение на территории Сибирской платформы геолого-­геохимических исследований показало наличие различных видов и форм глубинной дегазации, фиксируемых в осадочном чехле и кристаллическом фундаменте, в которых водород и сопутствующие ему газы находятся в свободном, растворённом и сорбированном состоянии. Преобладающими видами водородной дегазации являются конвективная, струйная (фильтрационная) и диффузионная c примесями редких газов. В зависимости от структурно-­тектонического положения выделяются линейные, трубообразные (кольцевые), пластовые и смешанные формы дегазации. На поверхности они формируют геохимические аномалии линейно-­полосчатого, кольцевого, сводового и комбинированного типов, которые уверенно картируются по результатам геохимических, геофизических и дистанционных методов.
Изучение закономерности распределения природного водорода в осадочном разрезе структурно-­тектонических и литолого-­фациальных зон Восточной Сибири по Ангаро-­Ленской нефтегазоносной области проводилось на основе материалов наземной литогазогеохимической (ЛГГХ) съёмки, газового каротажа и геофизических исследований скважин.

Литогазогеохимическая съёмка

Литогеографическая съемка
Источник: tr.pinterest.com


В практике геолого-­разведочных работ геохимическая съёмка проводится для прогноза нефтегазонасыщения способом аналитического продолжения геохимических полей на потенциально продуктивные комплексы. На рис. 2 приведены этапы литогазохимической съёмки.
ЛГГХ съёмка проводится в два этапа: полевые работы и лабораторные исследования. Для различных видов лабораторных исследований путём шпурования отбираются пробы шлама разных объёмов. Для целей определения газохимического состава дегазация проб проводится в условиях полевого лагеря, выделенный газ с пробами шлама направляют в стационарную лабораторию.

Рис. 2. Этапы проведения геохимических исследований

Проведение поверхностной газовой съёмки по участку Ковыктинской площади

При проведении съёмки северного участка Ковыктинской площади составлялись карты полей распределения углеводородных и неуглеводородных газов (водород и гелий) в поверхностном грунте.
На рис. 3 и 4 приведены результаты поверхностной газовой съёмки по водороду и гелию соответственно. Проводилось бурение шпуров глубиною 1–1,5 м с шагом ~250 м по профилям с последующей дегазацией, определением состава и объёмного содержания газов в отобранных пробах.
По аналогии с поисковыми работами на углеводороды прогноз по водороду способом аналитического продолжения геохимических полей указывает на наличие водородопроявлений в зоне, приведённой на рис. 3.

Рис. 3. Результаты геохимической съёмки по водороду


Анализ имеющейся на данный момент информации позволяет предположить, что в зоне активного водородопроявления существует глубинный разлом с оперяющими тектоническими нарушениями. Отсутствие в зоне водородопроявления гелия и метана (рис. 4 и 5) может объясняться литологическими особенностями, либо различной генетической природой газопроявлений.

Рис. 4. Результаты геохимической съёмки по гелию

Периферийная относительно водорода зона фиксации гелия (метан в фоновом содержании так же фиксировался только в периферийной зоне) может свидетельствовать, что в литологическом разрезе имеются проницаемые пласты, по которым гелий и метан по латерали могут дренировать в зоны, где отсутствуют отложения герметичные для этих газов (имеются сдвиговые нарушения, содержится обломочный материал или другие геологические причины) [10].
Подтверждением этой гипотезы являются малые, практически фоновые концентрации регистрируемых поверхностных газов в юго-восточной части Ковыктинской площади, которая хорошо изучена бурением и где отсутствуют глубинные тектонические нарушения.
О природе такого распределения газов Н2, Не и СН4 по площади проведённой геохимической съёмки можно будет судить по результатам глубинного бурения в зоне поверхностного водородопроявления с проведением геолого-­технологических и геофизических исследований скважин.

Проведение ГТИ на скважинах Ковыктинской площади

Основной целью проведения геолого-­технологических исследований (ГТИ) при бурении скважин на нефть и газ является получение оперативной информации по углеводородам [11, 12]. Определение содержания водорода относится к дополнительным видам исследований и в стандартный комплекс ГТИ, как правило, не входит [13]. В 2025 г. ряд станций ГТИ был модернизирован для измерения водорода хроматографическим методом. Определение распределения водорода и УВ газов по литологическому разрезу Ковыктинской площади проводилось на бурящихся разведочных скважинах, зона расположения которых отмечена на рис. 3–5 красным цветом. Хроматографы станций ГТИ были оснащены образцовым калибровочным газом на углеводороды и дополнительно на Н2, что позволило проводить замеры содержания метана, этана, пропана, бутана, пентана, а также водорода при его дегазации из бурового раствора непосредственно в процессе бурения скважины.

Рис. 5. Пример хроматографического определения содержания газов в буровом растворе с привязкой к механической скорости проходки интервала солевых отложений

Метан и углеводородные газы С2-С6 в небольшом процентном содержании (от следов до 0,2% об) фиксировались практически по всему разрезу. Водород фиксировался с глубины примерно 2168 до 2200 м. Фрагмент интервала, где при бурении солевых отложений зафиксировано водородопроявление (синяя кривая), приведён на рис. 5. Ввиду незначительных концентраций регистрируемых газов (метан, водород, этан) используется логарифмическая шкала [14]. Обращает на себя внимание, что динамика содержания водорода и метана в интервале бурения находится в противофазе, а скорость проходки солевых отложений в интервале водородосодержания существенно возрастает.
Расположение исследуемых скважин совпадает с профилем поверхностных газогеохимических исследований (рис. 3 и 4). Отметим, что отсутствие повышенных концентраций водорода в приповерхностных отложениях совпадает с его малым содержанием в пластах по разрезу.
Кроме того, в процессе бурения при прохождении интервалов, где фиксировалось увеличение содержания водорода, были отобраны и исследованы в лаборатории пробы бурового раствора со шламом на содержание растворённых газов. По результатам анализа основные газовые показатели имеют следующие значения концентрации: Н2 – 0,33%, Не – 1,86%, N2–89,5%, CH4 – 7,84%, CO2 – 0,32%.
C учётом физико-­химических воздействий, которым подвергается буровой раствор, показания по молярному содержанию газов носят индикаторный характер, однако их фиксация и процентное содержание в интервале глубинного бурения указывают, что солевые отложения являются труднопреодолимыми интервалами для всех газов, включая водород.

Чаяндинская площадь

При проведении поверхностной газовой съёмки на Чаяндинской площади определения водорода не проводилось, а содержание газов измерялось по глубинным пробам из скважин. В таблице 1 приведены результаты определений содержания различных компонентов.

Чаяндинское месторождение
Источник: «Газпром»

Глубина залегания Хамакинского горизонта в пределах месторождения изменяется от 1490 м на юге до 1858 м на севере. Ниже залегает Талахский горизонт, который также характеризуется значительным разбросом глубин. Процентный состав содержания газов в скважинах по Талахскому горизонту существенно отличается от состава Хамакинского горизонта. По молярному определению: метан 78,96% против 84,81%, гелий 0,49% против 0,36%, а по водороду 0,213% против 0,09%.
Можно предположить, что миграция ювенильных газов, содержащих водород и гелий, происходит по ослабленным зонам глубинных разломов и в настоящее время, поэтому в нижележащих горизонтах концентрация Н2 и Не выше и может проявляться за пределами района исследуемых скважин Чаяндинского НГКМ, в том числе в поверхностном грунте, где может быть зафиксирована как при анализе аэрокосмоснимков, так и геохимическим способом. Залежь по УВ газам формировалась в более раннее геологическое время и, благодаря процессу гравитационной сегрегации, газ имеет бóльшие концентрации в вышезалегающих отложениях. Эта гипотеза требует дополнительного изучения, а при подтверждении может помочь не только при поисках природного водорода, но и поисковых работах на нефть и газ.
Приведённые на рис. 6 зоны регистрации гелиеносности позволяют коррелировать поверхностную съёмку с зонами глубинных разломов, где отсутствуют или тектонически ослаблены солевые отложения, литологически залегающие ниже углеводородной залежи.
При наличии водородной съёмки поверхности можно было бы более точно прогнозировать зоны поиска углеводородов как наименее вероятные в зонах повышенных концентраций водорода.

Рис. 6. Схема концентраций гелия (lg C логарифмическая шкала)
Таблица 1

Перспективные методы поисковых и геолого-­разведочных работ на водород

К перспективным методам поисков районов (зон) на водород необходимо рассматривать космо- и аэроразведку, а также наземные сейсмоэлектрические геофизические методы исследований. В развитие комплекса геохимических методов также следует включить изотопный анализ водорода, кислорода, углерода [15], определение химических элементов, сопутствующих вертикальной миграции водорода, других неуглеводородных газов и углеводородных соединений [16].
Водород, благодаря геохимической активности и высокой миграционной способности, редко встречается в природных газах в значительных концентрациях. Наибольшие его скопления возможны при наличии слабопроницаемых покрышек, таких как соли, многолетнемёрзлые толщи или очень плотные интрузивные и метаморфические породы, а также в водорастворённом и диспергированном состоянии в зонах вертикальной миграции.
В нефтегазовых месторождениях повышенные содержания водорода характерны для нижних продуктивных горизонтов. Как составной попутный компонент на НГКМ в качестве энергоресурса, он не представляет практического интереса, однако теоретические водородные залежи могут пространственно не совпадать с последними, поэтому зона и методы поисковых работ на ПВ будут отличаться.
Одним из перспективных методов поисковых работ, указывающих на наличие (миграцию) водорода, согласно наблюдениям В. Л. Сывороткина [17] и других исследователей, является определение истончения (разрушения) озонового слоя активно мигрируемым водородом. Согласно данной гипотезе, необходимо установление корреляционных связей между разрушением озонового слоя и водородной дегазацией, которая наиболее интенсивно происходит над зонами тектонических разломов, вулканическими поясами и другими тектонически ослабленными зонами. Например, на полуострове Камчатка и Курильских островах главными газами при извержении вулканов являются водяной пар, Н2, аммиак, углеводороды, СО и СО2.
Следствием водородной дегазации на суше являются кольцевые структуры, выраженные на поверхности Земли в виде кольцевого отбеливания почв с уничтожением лесов, ускоренного процесса карстообразования с просадками грунта, провалами, затопленными водой и другими проявлениями. В настоящее время проводится активное изучение кольцевых структур по всему миру посредством дешифрирования аэрокосмоснимков (аэрогравиметрия и аэромагнитные методы [18]), микросейсмического зондирования и водородометрии. Водород, участвуя в окислительно-­восстановительных реакциях в приповерхностных отложениях, активно воздействует на биологическую среду, снижая плодородность почвы. Этот фактор легко фиксируется с помощью аэрокосмосъёмки. В зависимости от литологического состава пород, миграция водорода может вызывать их изменение, вплоть до локальных обрушений.
На рис. 7 приведены показания содержания водорода в подпочвенных пробах по профилю, пересекающему кольцевую структуру южной оконечности озера Байкал (Н. П. Пастухов, Н. В. Ларин и др.). Расположение профиля ориентировано вкрест простирания глубинных разломов.

Puc. 7. Koльцевая структура в южной оконечности озера Байкал

Определение содержания Н2 в пробах подпочвенного воздуха

При проведении данной съёмки в полевых условиях выполняется экспресс-­анализ газов (гелия, метана, углекислого газа, кислорода, радона, сероводорода, паров ртути и водорода), а также проводится отбор газа в барботеры для последующей отправки проб в стационарную лабораторию на хроматографический анализ.
Выявление скрытых очагов разгрузки глубинных флюидов производится путём отбора проб воды из поверхностных водоисточников с определением общего химического и газового состава вод и фиксации их физико-­химических свой­ств. В полевых условиях в пробах воды выделяются и определяются водорастворенные газы (водород, радон и гелий). Лабораторный хроматографический анализ газов включает определение водорода, гелия, азота, кислорода, углекислого газа, сероводорода, аргона и УВ (метан, этан, этилен, пропан, пропилен, н-бутан, изобутан, бутилен, н-пентан, изо-пентан, н-гексан, изогексан, ароматические УВ, бензол, этилбензол, толуол, ксилолы).
Перспективным направлением изучения вертикальных глубинных потоков газов в комплексе с геохимическими исследованиями являются дистанционные геофизические методы в режиме мониторинга (сейсмические, сейсмоэлектрические, электромагнитные).
На рис. 8 приведён пример кольцевой структуры размером 450х350 м (Московская область, между п. Жилино и п. Веревское), изученный геохимическими методами в комплексе с микросейсмическим зондированием (Горбатиков А. В. и др.).
В подпочвенном воздухе кольцевой структуры проседания проведена водородометрия, по результатам которой определено повышенное содержание водорода. В нижней части рисунка отражены данные микросейсмического зондирования.
Сейсмические методы являются наиболее чувствительными к многофазным средам, в том числе к диспергированному газу даже в малых концентрациях. В данном примере сейсмическая антенна рассчитана и позволяет изучать вертикальные потоки газа в режиме мониторинга на глубины до 6–7 км. Обращает на себя внимание неоднородность интенсивности газосодержания в потоке по вертикали, что коррелируется с литологическими разностями.

Рис. 8. Пример кольцевой структуры и сейсмозондирования вертикального потока газов


Электромагнитные методы (ЗСБ в варианте метода переходных процессов ЗСБ-ММП или электромагнитного зондирования с вызванной поляризацией ЭМЗ ВП) по сравнению с сейсмическими методами имеют преимущество по скорости проведения полевых работ, но при этом существуют ограничения по площади развёртывания петель из-за рельефа, наличия технических помех в виде металлических конструкций и трубопроводов, а также по глубинности исследований. Однако при комплексных исследованиях, проводимых несколькими косвенными геофизическими методами, синергия результатов замеров имеет подтверждающий эффект и позволяет проводить измерения для различной литологии изучаемых разрезов.

Заключение

Водород в газовых и газоконденсатных месторождениях встречается в невысоких концентрациях, с тенденцией к возрастанию в нижних горизонтах, причём в общем случае характерно «антагонистичное» поведение водорода и метана.
Состав вод с водорастворённым водородом отличается повышенным содержанием гелия, азота, углекислоты, других газов. Все это указывает на глубинную природу водорода, которая подтверждается изотопией.
При проведении геолого-­техно­логических исследований скважин необходимо применение расширенного комплекса измерений на содержание газов, других химических элементов, в том числе содержащихся в буровом растворе.
Целесообразно совместить решение задач поиска углеводородов и неуглеводородных газов (водород, гелий, аргон, ксенон, неон, криптон и др.) для того, чтобы использовать дополнения комплекса геофизическими, геохимическими и дистанционными методами поиска и разведки с использованием материалов дешифрирования аэрокосмоснимков разного масштаба и спектрального диапазона.
Установлено, что концентрация водорода в поверхностном грунте, включая очаги его разгрузки, в зависимости от времени года изменяется незначительно, возрастая в периоды повышения сейсмической активности региона.
На продуктивность скважин по водороду основное влияние будет оказывать их расположение по площади, близость к зонам глубинных разломов (путям миграции водорода) и интенсивность потока флюидов, содержащего водород.
Выполненные исследования показывают перспективность проведения поисковых и геологоразведочных работ на природный водород в объёмах, пригодных для распределённой промышленной разработки, реализующих полный технологический цикл: поиск – добыча – транспортировка – хранение водорода (в том числе подземное), которое необходимо систематизировать и отразить в методических рекомендациях и нормативно-­технической документации.
Новизна проблемы требует концептуального осмысления и формирования системы взглядов, обеспечивающей целенаправленное и научно-­обоснованное выстраивание технических решений, существующих и вновь разработанных методик.
Накопленный опыт исследований водородопроявления подводит к необходимости создания сети опытных полигонов по изучению и мониторингу природной дегазации недр, оценки масштабов и потенциала природного водорода в различных регионах Российской Федерации, в том числе в активных тектонических зонах.

Использованные источники
  1. Молчанов В. И. Генерация водорода в литогенезе. – Новосибирск: Наука, 1981. – 192 с.
  2. Вернадский В. И. Избранные сочинения. Том 1. Углерод и живое вещество в земной коре // Издательство Академии наук СССР. – Москва, 1954. – 696 с.
  3. Полеванов В. П., Глазьев С. Ю. Поиск месторождений природного водорода как основа встраивания в новый технологический уклад // Недропользование XXI в. 2020. № 8.
  4. Ishkov A. G., Zhdaneev O. V., Romanov K. V., Koloshkin E. A., Kulikov D. V., Mikhailov A. M., Dzhus K. A., Lugvishchuk D. S., Bogdan I. B., Maslova E. V. Methodological approaches to carbon footprint assessment and certification of low carbon hydrogen // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 96. P. 147–159.
  5. Ишков А. Г., Жданеев О. В., Романов К. В., Колошкин Е. А., Куликов Д. В., Михайлов А. М., Джусь К. А., Лугвищук Д. С., Богдан И. Б., Маслова Е. В. Методологические подходы к оценке углеродного следа и сертификации низкоуглеродного водорода // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2024. № 7(424). С. 183–208.
  6. Об утверждении изменения 5/2023 общероссийского классификатора полезных ископаемых и подземных вод // Приказ Минпромторга России от 7 июля 2023 г. № 490‑ст.
  7. Развитие водородной энергетики и декарбонизация промышленности и транспорта на основе природного газа // Дорожная карта утверждена приказом Правительства РФ от 1 декабря 2021 г. № 12937‑п-­П51.
  8. Устьянцев В. Н. Энергия рудообразования. Уран, гелий, водород как показатели процесса синтеза углеводородов. – Тверь: Издательский дом «Недра21», 2022. – 340 с.
  9. Абукова Л. А., Карцев А. А. Флюидные системы осадочных нефтегазоносных бассейнов (типы, основные процессы, пространственное распространение) // Отечественная геология. 1999. № 2. С. 11–16.
  10. Поляк Б. Г. Изотопы гелия в подземных флюидах Байкальского рифта и его обрамления (к геодинамике континентального рифтогенеза) // Российский журнал наук о Земле. 2000. Т. 2. № 2.
  11. Технические инструкции по проведению геолого-­технологических исследований нефтяных и газовых скважин. РД 153–39.0–069–01.
  12. ГОСТ Р 53375–2016. Скважины нефтяные и газовые. Геолого-­технологические исследования. Общие требования.
  13. Кожевников С. В. Измерение водородосодержания пород при проведении ГТИ и поверхностного геохимического мониторинга – новый параметр для оценки перспективности разреза на нефть и газ // Каротажник. 2000. № 71.
  14. Стандарты организации ОАО «Газпром». СТО Газпром 2–3.1–1181–2019 «Методики обработки и интерпретации результатов геолого-­технологических исследований в нефтяных и газовых скважинах. Общие требования».
  15. Новиков Д. А., Пыряев А. Н., Максимова А. А., Дульцев Ф. Ф., Черных А. В. Эволюция состава стабильных изотопов водорода, кислорода и углерода в водах нефтегазоносных отложений северных районов Западной Сибири // Георесурсы. 2023. № 4. С. 219–232.
  16. Ферронский В. И., Поляков В. А. Изотопия гидросферы Земли. – Москва: Научный мир, 2009. – 632 с.
  17. Сывороткин В. Л. Озоновая методика изучения водородной дегазации Земли // Альманах «Пространство и Время». 2013. Т. 4. Вып. 1.
  18. Полеванов В. П. Природный водород. Предварительное руководство для поисков // Недропользование XXI в. 2022. № 2(94).