Такой эффект может уменьшить расход токсичных реагентов и число аварийных остановок на промыслах.
Москва, 6 ноя - ИА Нефтегаз.РУ. Сотрудники
РГУ нефти и газа им. И. Губкина установили, что 2-бутоксиэтанол, который применяют при добыче
углеводородов как растворитель и вспомогательное вещество, без помощи других компонентов препятствует формированию газовых
гидратов - льдоподобных веществ, закупоривающих трубы на месторождениях.
Об этом стало известно из сообщения РГУНиГ.
Эффект иссследования
По данным университета, полученные результаты дадут возможность более точно подбирать дозировки
реагентов при добыче нефти и газа и не допускать излишних расходов.
Предупреждение гидратных пробок улучшит бесперебойность работы системы промысловых трубопроводов России.
Контекст
Газовые гидраты представляют собой кристаллические соединения воды и газа, которые возникают при низких температурах и высоком давлении. В нефтегазовой индустрии они забивают
скважины и трубопроводы, вызывая аварийные остановки и увеличение затрат на добычу.
Зимой проблема обостряется: низкие температуры формируют подходящие условия для гидратных
пробок, которые могут полностью прекратить транспорт природного газа и нефти по промысловым трубопроводам.
По сведениям Министерства энергетики РФ, ежегодно в России добывают более 500 млн т нефти и около 700 млрд м
3 газа.
Остановка или замедление добычи из-за гидратных пробок зимой составляет около 20% эксплуатационных затрат на работу технологических объектов добычи и подготовки газа. Речь о затратах на борьбу с гидратообразованием в целом, в том числе на закупку и подачу
метанола как ингибитора. Непосредственно удаление уже образовавшихся пробок - доля внутри этих расходов, и в морозные периоды она максимальна: именно зимой, при резком охлаждении газового потока, закупорки образуются чаще всего.
За рубежом 2-бутоксиэтанол уже более 20 лет используют в нефтегазе как растворитель и усилитель действия полимерных кинетических ингибиторов гидратообразования (КИГ). До сих пор считалось, что это вещество только повышает эффективность полимеров и само не воздействует на образование гидратов.
Исследование влияния 2-бутоксиэтанола на образование газовых гидратов
Термодинамический ингибитор по определению - вещество, сдвигающее равновесие «газ - водный раствор - газовый гидрат» в сторону более высокого давления и более низких температур. То есть доказать его действие можно только одним способом: непосредственно измерить P,T-условия трёхфазного равновесия с реагентом и без него и показать устойчивое смещение кривой.
Именно это и сделано в работе, по методике, которую группа исследователей под руководством А. Семенова, доцента кафедры физической и коллоидной химии РГУНиГ отработала на других ингибиторах (DMSO, метанол, соли):
- гидрат метана выращивают и разлагают в изохорическом автoклавe при интенсивном перемешивании (~600 об/мин), медленный нагрев 0,1 К/ч, точка полного разложения принимается за равновесную - такой протокол исключает кинетические артефакты и даёт именно равновесные точки;
- в системах с метанолом и MgCl2 тем же методом получено 164 равновесные точки в диапазоне 234–289 К и 3–13 МПа - это калибровка корректности методики;
- для 2-бутоксиэтанола измерены аналогичные кривые V–Lw–H при разных концентрациях и показано понижение равновесной температуры гидратообразования относительно чистой воды.
В ходе нового исследования специалисты установили, что 2-бутоксиэтанол работает и как термодинамический ингибитор - влияет на стабильность гидратов и понижает температуру их образования.
При концентрации выше 10–15 % масс. ингибирующее действие почти перестаёт расти. Причина - расслоение раствора под давлением в присутствии метана: часть вещества вытесняется в отдельную жидкую фазу меньшей плотности, и в воде остаётся лишь равновесно растворённое количество. Поэтому на практике наращивать дозировку такого ингибитора выше предела ингибирующего действия не имеет смысла.
Классические ингибиторы (метанол, гликоли) дают монотонный рост эффекта с концентрацией, в случае 2-бутоксиэтанола - насыщение из-за фазового расслоения.
Любопытно, что в ранней работе с полимерными ингибиторами при концентрациях 0–2 % масс. 2-бутоксиэтанол не показывал ни кинетического, ни термодинамического действия. Новое исследование закрывает диапазон концентраций выше 10 %, где термодинамический эффект уже измерим. То есть предыдущий вывод был верен для малых доз, нынешнее исследование применимо для промышленно значимых концентраций.
Открытие меняет подход к применению 2-бутоксиэтанола. Если раньше его рассматривали лишь как растворитель и вспомогательное вещество для полимерных ингибиторов, то теперь доказано, что он сам предотвращает образование гидратов.
Официоз
Исследование Unusual thermodynamics of methane hydrate formation in aqueous solutions. 2-Butoxyethanol as a case study // опубликовано в Journal of Molecular Liquids. 2026. Т. 443. Ст. 129132. DOI: 10.1016/j.molliq.2025.129132.
Работа выполнена в РГУНиГ при поддержке Российского научного фонда.
А. Семенов подчеркнул, что работа позволит сократить использование токсичного метанола и оптимизировать дозировки реагентов. Для российских нефтегазовых компаний это будет означать снижение эксплуатационных затрат и уменьшение риска аварийных остановок промысловых трубопроводов зимой, когда гидраты наиболее опасны.
Автор: А. Шевченко
Читать полностью