Ученые открыли способ, который ведет к безопасной добыче «кислого» газа Арктики
Освоение месторождений «кислого» газа в Арктическом регионе представляет собой одну из наиболее сложных задач для современной газовой промышленности. Экстремальные климатические условия, характеризующиеся низкими температурами и высоким давлением в трубопроводных системах, способствуют быстрому формированию газовых гидратов, которые могут существенно затруднить или полностью блокировать транспортировку углеводородов. В контексте данной проблемы исследователи Пермского Политехнического университета (ПНИПУ) и их международные коллеги предложили инновационное решение, основанное на использовании ингибиторов на основе поликватерниумов PQ-7 и PQ-10. Эти химические соединения демонстрируют значительно повышенную эффективность по сравнению с традиционными реагентами, применяемыми для предотвращения гидратообразования, как было отмечено в пресс-релизе ПНИПУ.
«Кислый» газ, содержащий сероводород, требует сложной и дорогостоящей переработки, что делает его добычу и транспортировку экономически нецелесообразной без применения соответствующих технологий. Запасы «кислого» газа значительны, при этом до трети мировых ресурсов сосредоточено в Российской Федерации, а более 80% этого объема приходится на арктические месторождения. Надежная защита трубопроводных систем от гидратных пробок является критически важной для обеспечения бесперебойной и экономически эффективной эксплуатации месторождений.
В настоящее время для предотвращения гидратообразования широко применяются ингибиторы на основе поливинилкапролактама (PVCap). Эти реагенты эффективно замедляют рост кристаллов газовых гидратов, однако их эффективность ограничена транспортировкой «чистого» газа. Новые ингибиторы PQ-7 и PQ-10 разработаны на основе полимеров с высокой аффинностью к водной среде и поверхностям, ранее нашедших применение в косметической промышленности, и впервые внедрены в нефтегазовой отрасли.
Доктор технических наук Дмитрий Мартюшев из ПНИПУ пояснил, что PQ-7 представляет собой полимер на основе полиакриламида, молекулы которого адсорбируются на поверхности растущих кристаллов гидратов, препятствуя их объединению. PQ-10, в свою очередь, представляет собой модифицированную целлюлозу с крупной молекулярной структурой, которая создает физический барьер для кристаллизации гидратов.
Лабораторные испытания были проведены на установке, имитирующей условия, характерные для газопроводов, с давлением свыше 100 атмосфер и температурой около +1 градуса Цельсия. В отсутствие ингибиторов гидраты формировались через четыре часа. Применение PVCap увеличивало этот период до 12 часов, в то время как использование PQ-7 полностью предотвращало образование гидратов более чем на 24 часа. Новый ингибитор показал высокую эффективность при концентрации 0,1%, что составляет пятую часть стандартного уровня, и демонстрировал стабильную работоспособность при температуре до +2 градусов Цельсия, а также снижал пенообразование.
Компьютерное моделирование подтвердило экспериментальные данные, показав, что ингибиторы PQ-7 и PQ-10 разрушают структуру зарождающихся кристаллов гидратов и препятствуют их дальнейшему росту. Разработанная технология готова к промышленному внедрению и может существенно повысить надежность и экономическую эффективность добычи и транспортировки «кислого» газа в арктических регионах и на шельфовых месторождениях, что имеет важное значение для обеспечения энергетической безопасности Российской Федерации.