Мировой и российский рынки гелия, 2009-2010 годы

Гелий – химический элемент из семейства благородных (инертных) газов. Гелий образуется при распаде тяжелых радиоактивных элементов, находящихся в расплавленном земном ядре, и медленно диффундирует через земную мантию. Природный метан, добываемый из скважин, содержит около 1,75% гелия. После глубокого охлаждения природного газа (до -185 °С) и сжатия образуется жидкий метан, а в газовой фазе при этом остаются гелий и азот. Метод глубокого охлаждения позволяет получать гелий чистотой 98% и выше.

Производство и уровень потребления промышленностью гелия, или, как его еще называют, “солнечного газа”, – показатель развития в стране высокотехнологичных наукоемких отраслей. Практически весь извлекаемый в мире гелий используется государствами, входящими в первую десятку наиболее развитых держав мира. Россия, имеющая развитую газовую промышленность, серьезно отстает от мировых лидеров в сфере извлечения и потребления гелия.

Гелий относится к редким элементам и обладает уникальными свойствами. Он характеризуется химической инертностью и малой способностью вступать в ядерные реакции, более высокой по сравнению с другими редкими газами теплопроводностью и более низкой электропроводностью, малой растворимостью, легкостью, низкой (близкой к абсолютному нулю) температурой кипения, нетоксичностью, отсутствием цвета и запаха, невоспламеняемостью в газообразном состоянии и рядом других ценных характеристик. Гелий – инертный газ без цвета и запаха. В сжиженном состоянии он представляет собой бесцветную жидкость без запаха с температурой кипения при нормальном атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) минус 268,9 °С и плотностью 124,9 кг/куб. м. Эта совокупность свойств гелия предопределяет неизбежность расширения его применения в различных областях науки и техники: в космонавтике и авиации, судостроении, химическом, металлургическом и сварном производствах, ядерной отрасли, медицине, хроматографии, криогенной технике, водолазном деле и прочих сферах. В США в 2010 г. отраслевая структура потребления гелия, по оценке Геологической службы страны, была следующей (%): криогенная техника – 32, переработка и очистка – 18, атмосферный контроль – 18, газовая сварка – 13, обнаружение течей – 4, получение смесей с чередующимся поглощением и выделением газа – 2, прочие сферы – 13.

По данным директора Центра переработки газа и жидких углеводородов ООО “Газпром – ВНИИГАЗ” А. Мамаева, в настоящее время мировая сырьевая база по гелию составляет около 41 млрд. куб. м. Она приходится на 4 основных игроков – Катар, Алжир, США и Россию – приблизительно в равных долях (по 20-25% запасов в каждой стране). Вдобавок к имеющимся на сегодняшний день мировым мощностям, на которых, по данным российских источников, в 2010 г. было выпущено 175 млн. куб. м гелия, в мире анонсировано строительство новых гелиевых предприятий общей мощностью 80 млн. куб. м/год (в Катаре, Алжире и США).

Мировые поставки гелия, млн. куб. м

* – предварительные данные Геологической службы США; ** – округленные показатели; *** – по более поздним данным других источников – 175 млн. куб. м.

Количественные данные о производстве гелия в других странах, включая Канаду, Катар и КНР, в настоящее время не публикуются.

На мировом рынке гелия доминируют США, на которые в 2010 г. приходилось, по оценке, 83% мирового про-изводства данного газа (учитывая страны с известным уровнем его выпуска). США являются также нетто-экспортером гелия. Главным производителем гелия США традиционно выступают с начала XX в., хотя из-за сокращения ресурсной базы объем извлечения гелия в этой стране ежегодно снижается на 3-4%. Американские компании владеют долями в проектах по выделению гелия на Ближнем Востоке. Кроме того, в США имеется запас гелия в подземном хранилище “Cliffside”. В 60-70-е годы его добывалось гораздо больше, чем могла потребить мировая промышленность, поэтому американское правительство приняло решение покупать его у производителей и резервировать на будущее. В результате в “Cliffside” удалось накопить около 950 млн. куб. м гелия. В 90-е годы масштабы использования данного газа стали превышать его производство, поэтому правительство начало распродавать резервы. Если такая тенденция сохранится, то приблизительно в 2017-2020 гг. “Cliffside” опустеет.

В США гелий выпускается на газохимических предприятиях параллельно с извлечением этана из природного газа. Страна является не только ведущим производителем, но и лидером по использованию гелия (свыше 80 млн. куб. м/год). Его крупными потребителями являются также Европа (35 млн. куб. м) и страны АТР (35 млн., половина приходится на Японию). В США и Европе данный показатель увеличивается на 2-3% в год, в АТР – на 4-5%. В Китае спрос на гелий растет на 15-20% ежегодно. Примечательно, что кризис 2008 г. практически не коснулся данного рынка. В США цены на принадлежащий государству гелий регулируются актом “Helium Privatization Act” от 1996 г. (“Public Law 104-273”). В 2010 фин. году государственные цены на сырьевой гелий составили $2,33/куб. м. Цены частных компаний на гелий сорта “Grade-A” в указанный период находились в диапазоне примерно от $5,05 до $5,77/куб. м, причем некоторые продуценты предлагали свой товар по более высоким ценам.

В 2010 г. ряд поставщиков гелия объявил о повышении его цен на 5-10% ввиду продолжающегося подорожания сырьевых материалов и электроэнергии, а также роста затрат на дистрибуторскую систему. Ожидалось, что в дальнейшем подорожание чистого гелия продолжится вследствие повышения издержек его производства, в частности роста цен на сырьевой гелий (на 2011 фин. году “BLM” их повысила до $2,70/куб. м).

В России на сегодняшний день есть только один крупный производитель гелия из природного газа – Оренбургский гелиевый завод (ОС “Газпром добыча Оренбург”, входящий в структуру “Газпрома”). Мощности этого предприятия, построенного в конце 1970-х годов, рассчитаны на выпуск 8-9 млн. куб. м/год, но на данный момент оно реально производит около 5 млн. куб. м гелия. Проблема в том, что добыча на Оренбургском месторождении падает. Кроме того, оренбургский газ далеко не самый богатый гелием. Восточная Сибирь в настоящее время является самым перспективным районом в отношении извлечения гелия, потому что там располагается около 1/3 его мировых запасов. Содержание гелия в природном газе восточносибирских месторождений – 0,8% (на Оренбургском – 0,05%). Поэтому будущее российской гелиевой промышленности связано с освоением месторождений Восточной Сибири.

В настоящее время доля России на мировом рынке гелия составляет всего 3-4%. Поставляется этот газ пока только в Европу, где ранее монополистом были США, но в 70-е годы начал работу гелиевый завод в Польше (перерабатывает шахтный метан), который выпускает 2,0-2,5 млн. куб. м “солнечного газа” в год. Это предприятие выгодно расположено в отношении рынков сбыта, но сырье здесь содержит до 20% азота, что повышает себестоимость конечного продукта.

Характеристика крупнейших месторождений гелия РФ

* – запасы категорий А+В+С. Источник: “Нефть России”.

По оценкам генерального директора НПО “Гелиймаш” В. Удута, существующие заводы не смогут обеспечить тот спрос на гелий, который ожидается к 2030 г. Поэтому те качественные резервы, которые существуют в Восточной Сибири, будут востребованы мировым сообществом. “Даже при 2%-ном росте спроса на гелий для восточносибирских проектов есть ниши для его реализации. Анализ и расчеты показывают, что эти ниши будут как на рынке США, так и на рынках Азии и Европы в 2016-2018 гг. Объем сибирского гелия, который возможно в этот период предложить рынку, может составить 45-55 млн. куб. м/год”, – заявил В. Удут. Основная часть запасов гелия категорий A+B+C (6637,6 млн. куб. м, или 73,14%) заключена в залежах свободного газа. В газе газовых шапок содержится 2398,5 млн. куб. м (26,43%) “солнечного газа”, в растворенном в нефти газе – 39,4 млн. (0,43%). В отличие от Сибирского, Приволжского и Южного федеральных округов, где гелий сосредоточен преимущественно в свободном газе, в Дальневосточном ФО, прежде всего в Республике Саха (Якутия), он находится в газовых шапках. Благодаря восточносибирским месторождениям Россия к 2030 г. сможет обеспечить половину мирового производства гелия. Однако если сразу выбросить на рынок весь добытый гелий, то это приведет к падению цен, что автоматически сделает его извлечение нерентабельным. Чтобы не обрушить цены, необходимо создавать в восточных регионах страны хранилища этого продукта. Здесь целесообразно обратить внимание на американский опыт (хранилище “Cliffside”). Правительство могло бы пойти по тому же пути и стать владельцем крупнейшего в мире стратегического запаса гелия. В зависимости от различных сценариев экономического развития России на период до 2030 г. определено, что российской промышленности и науке будет необходимо до 7-8 млн. куб. м гелия в год. Основной потенциал производства гелия в Восточной Сибири (203 млн. куб. м/год) пока связан с тремя месторождениями – Чаяндинским (110 млн.), Ковыктинским (65 млн.) и Собинским (около 28 млн.). “Прогнозы по сбыту говорят о том, что мы сможем реализовать от 80 до 100 млн. куб. м/год, поэтому более половины добываемого и производимого гелия должно консервироваться”, – полагает В. Удут.

Планируемая инфраструктура производства, хранения, распределения и сбыта гелия выглядит следующим образом. Выделяются 4 региона по его производству – три сибирских и оренбургский. Помимо этого планируется создание двух экспортных центров – возле Находки для поставок в страны АТР и в районе Оренбурга для реализации в страны Центральной и Северной Европы. Еще намечается формирование 10 кустовых баз, которые смогли бы реализовывать от 500 тыс. до 2 млн. куб. м гелия в год для нужд предприятий страны. Единственная экономичная форма доставки гелия на внешние рынки и на дальние расстояния внутри страны – это перевозка его в сжиженном виде, которая осуществляется в емкостях по 40 куб. м. Опыт работы с криогенными цистернами в России уже имеется. Если в таких контейнерах оценивать потребности предприятия на базе Чаяндинского нефтегазоконденсатного месторождения, то до 2030 г. для реализации 90 млн. куб. м гелия их потребуется 660. В случае размещения завода в Приморье соответствующий показатель составит 522, в Амурской области (в районе Благовещенска) – 612. То есть необходимо отдельное машиностроительное предприятие, которое обеспечивало бы российских потребителей автомобильными криогенными контейнерами.

На Оренбургском газоперерабатывающем комплексе отработаны основные процессы производства гелия: криогенная ратификация природного газа с получением первичного гелиевого концентрата; тонкая очистка и сжижение гелия; хранение и система заполнения транспортных контейнеров. Также улажены вопросы транспортировки этого газа на дальние расстояния. Единственная проблема – это масштаб производства. В Оренбурге выпускается 5 млн. куб. м гелия в год, а планируемая добыча в Сибири – 100 или 200 млн., т. е. цифры отличаются на несколько порядков. Поэтому необходимо создавать новые технологические блоки для переработки природного газа. Российские машиностроители готовы наладить изготовление соответствующего оборудования. Но есть отдельные его виды, ко-торые пока им недоступны; в частности крупногабаритные теплообменники (массой 50-100 т) для криогенного процесса выделения гелия; сжижители гелия производительностью 1-3 тыс. л/час; стационарные емкости для хранения “солнечного газа” на заводах и вышеупомянутые контейнеры для его перевозки; турбодетандеры для захолаживания потока природного газа. Таким образом, за ближайшие 5-6 лет необходимо разработать соответствующую документацию, подготовить производство, изготовить технологическое оборудование, общая стоимость которого оценивается приблизительно в $1,5 млн. Однако рынок АТР нужно завоевывать уже сегодня. На данном направлении был осуществлен исторический прорыв – поставка жидкого гелия в контейнере емкостью 40 куб. м из Оренбурга в Пусан (Республика Корея) через Находку (Приморский край). За три недели эта емкость была доставлена в пункт назначения для компании “Daysung Industry Gezis”. “Этот опыт показывает, … что российские дороги проходимы, гелий перевозить можно, а за рынок нужно бороться заранее – за 5-7 лет до того, как пойдут массовые поставки этого продукта”, – полагает В. Удут.

Оренбургское углеводородное месторождение является одним из крупнейших в мире и содержит в том числе и гелий. И хотя объемная доля последнего составляет всего 0,055%, с учетом потенциала месторождения по природному газу (почти 2 трлн. куб. м) – это миллионы кубических метров сырья. Оренбургский гелиевый завод – пионерное предприятие страны по производству “солнечного газа”. При его создании впервые была разработана и произведена уникальная крупногабаритная аппаратура, использованы особо прочные материалы, проектировались и внедрялись новые типы компрессорного оборудования, емкости для хранения криогенных продуктов. Достаточно напомнить, что академик П. Л. Капица специально для производства гелия создал турбодетандер и предложил новый принцип сжижения этого газа с высоким коэффициентом полезного действия. “Схема переработки газа, созданная в результате новых подходов, научных и технических решений учеными и производственниками, позволяет добывать из “бедного” сырья не только основной продукт – гелий, но и другие ценные компоненты – этан, сжиженные углеводородные газы, пентан-гексановую фракцию, ШФЛУ. Хотя доля гелия в товарной продукции завода составляет около 4%, он, учитывая его значимость для страны, был и остается стратегическим продуктом”, – сообщил заместитель генерального директора по производству ООО “Газпром добыча Оренбург” В. Столыпин.

Переработка природного газа на Оренбургском гелиевом заводе осуществляется с 1978 г. В настоящее время она состоит из трех очередей общей производительностью 15 млрд. куб. м сырья в год. Максимальный объем производства гелия был достигнут в 1990 г. – 99,2 млн. куб. м, к 2010 г. он снизился примерно до 5 млн., что обусловлено сокращением добычи газа на Оренбургском месторождении. На предприятии применяется классическая технология получения газообразного гелия, состоящая из двух стадий. На первой стадии выделяется гелиевый концентрат с содержанием гелия до 90%, на второй – гелий высокой чистоты (не менее 98-99%), который является готовой продукцией. Избыток гелиевого концентрата хранится в 6 подземных емкостях, образованных путем размывания соляных пластов на глубине 1470 м (данная технология была применена в Оренбурге впервые в России). Из них в любое время года газ может быть отобран и переработан в товарный. “Улучшение экономической ситуации в стране привело к развитию высокотехнологичных отраслей промышленности, в которых находит свое применение гелий. В последние годы внутренний рынок этого газа демонстрирует устойчивый рост на уровне 15-18%, что может привести к более скорому, чем ожидалось, достижению баланса между его внутренним спросом и производством”, – отметил В. Столыпин.

Расширение потребления гелия в России определяется развитием космической отрасли (трехкратное увеличение за 2007-2008 гг.), военно-промышленного комплекса (рост – 8%), медицины и науки. Но эта положительная динамика также вызывает тревогу. Анализ показывает, что к 2019 г. на внутреннем рынке ожидается дефицит гелия, если не будут введены в эксплуатацию новые мощности по производству “солнечного газа”. Беспокоит и еще один факт. До 1998 г. гелиевый концентрат входил в номенклатуру материальных ценностей I группы Государственного резерва. Постановлением правительства от 10 июня 1998 г. он был из нее исключен и подлежал реализации. Это объяснялось тяжелой экономической ситуацией, наличием дефицита бюджета и, как следствие, необходимостью экономии на многих статьях затрат. В настоящее время стратегические запасы гелия, находившиеся в Госрезерве, практически полностью реализованы. Однако неопределенность в развитии новых производств и прогноз дефицита на фоне падения добычи на Оренбургском месторождении вынуждают задуматься о пересмотре вышеупомянутого решения. “Считаем необходимым рассмотреть целесообразность создания государственного запаса гелия в подземных хранилищах путем закачки 1,0-1,5 млн. куб. м гелия ежегодно в подземные резервуары для создания страхового запаса на случай задержки реализации проектов в Восточной Сибири”, – заявил В. Столыпин.

В ближайшие годы “Газпром добыча Оренбург” будет оставаться единственным производителем гелия в стране. Но его потенциал и опыт можно использовать при осуществлении новых проектов в Восточной Сибири. А на базе его Центра подготовки кадров, являющегося одним из лучших в отрасли, можно организовать обучение квалифицированных специалистов различного профиля. Сейчас “Газпром добыча Оренбург” совместно с другими организациями отрабатывает новые решения в сфере производства и транспортировки гелия. Например, в рамках программы НИОКР по договору с “Гелиймашем” конструируется автотранспортная цистерна емкостью 40 куб. м, проектируется новый турбодетандер. А Оренбургский гелиевый завод может сыграть роль базы для транзита газа из Восточной Сибири на европейский рынок. Оборудование предприятия после доработки способно обеспечить прием, сборку, заправку и ремонт спецконтейнеров, а также профилактические работы. (БИКИ/Химия Украины, СНГ, мира)