Об этом сообщила пресс-служба вуза.
Россия обладает крупнейшими в мире запасами арктических углеводородов - по данным Восточного центра государственного планирования, на долю страны приходится 73% всех арктических запасов газа и 45% нефти. Однако разработка этих месторождений связана с серьезными технологическими трудностями.
Одной из главных проблем при добыче и транспортировке является образование гидратов - твердых кристаллических соединений, напоминающих лед. Из-за высокого давления и низкой температуры они накапливаются на стенках труб, сужают просвет и полностью перекрывают его, что приводит к остановке добычи, авариям и миллиардным убыткам.
До 40% разведанных запасов природного газа в России относятся к категории трудноизвлекаемых и содержат агрессивные примеси, включая сероводород. Этот компонент делает газ кислым и принципиально меняет условия образования гидратов - его молекулы легко встраиваются в кристаллы, поэтому пробки могут появляться даже там, где обычно не образуются. Наиболее остро эта проблема стоит в Арктике, где низкие температуры повышают риск гидратообразования, а значительная часть новых месторождений содержит сероводород. Из-за гидратных пробок добывающие скважины простаивают в среднем 18 ч в месяц, что тормозит добычу.
Экспериментальных данных о поведении гидратов в присутствии сероводорода в мире крайне мало - исследования с этим ядовитым и коррозионно-активным газом сложны и требуют уникального оборудования. Ученые ПНИПУ создали герметичную лабораторную установку с реактором высокого давления и системой поддержания температуры, что позволило впервые в России детально изучить поведение гидратов в кислой среде.
Применив метод пошагового нагрева, исследователи точно зафиксировали параметры образования и разрушения гидратов в газовой смеси метана и сероводорода. Эксперименты охватили диапазон от +9 до +15°C и от 56 до 122 атм - условия, характерные для реальных газопроводов. Например, при +15°C гидраты образуются при давлении 122 атм, а при +9°C - уже при 56 атм.
Как пояснил директор Когалымского филиала ПНИПУ, кандидат технических наук В. Поплыгин, ученые экспериментально определили условия, при которых гидраты не образуются в газовой смеси с сероводородом, и разработали математические модели для прогнозирования. Главным результатом он назвал крайне небольшое отклонение расчетов от реальных лабораторных данных. Разработанная математическая модель обеспечивает высокую точность - погрешность составляет менее 0,5%. Для сравнения, стандартные расчетные методы, созданные для обычного газа, при работе с сероводородом могут давать отклонения до 7-8%. Инженеры, полагающиеся на прежние методы, рискуют либо не заметить опасность образования гидратов, либо перестраховаться и увеличить затраты на борьбу с ними. Новая модель позволяет рассчитывать безопасные режимы для кислых газов с высокой надежностью.
Для предотвращения образования гидратов в газопроводах используются специальные химические вещества - ингибиторы, которые замедляют рост кристаллов. Однако традиционные ингибиторы теряют эффективность в присутствии сероводорода.
Ранее другая группа ученых Пермского Политеха разработала новые ингибиторы на основе поликватерниумов - соединений, которые в два раза эффективнее традиционных аналогов и устойчивы к агрессивному воздействию сероводорода.
Автор: А. Шевченко
