RE: ученые нашли способ безопасной добычи стратегического «кисло» газа в Арктике
Добыча «кислого» газа с высоким содержанием сероводорода в экстремальных условиях Арктического региона, где сосредоточено свыше 80 % российских запасов природного газа, представляет собой сложную задачу, связанную с образованием газовых гидратов в трубопроводных системах. Газовые гидраты — это кристаллические соединения, формирующиеся под воздействием влаги и сероводорода, которые могут полностью блокировать газопроводы, вызывая аварийные остановки, дорогостоящий ремонт и значительные финансовые потери.
В условиях Арктики, где добыча ведется на морском шельфе и в экстремальных климатических условиях, проблема образования гидратов становится особенно актуальной. Существующие методы борьбы с этими образованиями, включая традиционные ингибиторы на основе поливинилкапролактама (PVCap), демонстрируют ограниченную эффективность из-за их способности к дезактивации в присутствии сероводорода и склонности к пенообразованию, что усложняет эксплуатацию оборудования.
Ученые Пермского политехнического университета совместно с международными коллегами разработали инновационные ингибиторы на основе поликватерниумов (PQ), демонстрирующие вдвое более высокую эффективность по сравнению с существующими реагентами. Результаты этого исследования были опубликованы в престижном научном журнале «Results in Engineering».
Ингибиторы PQ-7 и PQ-10 представляют собой высокотехнологичные решения, разработанные для борьбы с газовыми гидратами в сложных условиях. PQ-7, синтетический полимер на основе полиакриламида с пирролидиниевыми и аммониевыми группами, обладает высокой подвижностью и способностью эффективно захватывать растущие кристаллы льда, предотвращая их агрегацию. PQ-10, модифицированная целлюлоза с аммониевыми и гидроксипропильными группами, создает структурный барьер в водной среде, физически препятствуя образованию кристаллов льда.
Для оценки эффективности новых ингибиторов были проведены комплексные лабораторные испытания и компьютерное моделирование, имитирующие условия эксплуатации газопроводов при высоких давлениях (свыше 100 атмосфер) и низких температурах (до 1°C). В ходе экспериментов измерялись такие параметры, как время до начала кристаллизации, температура кристаллизации и степень переохлаждения.
Без применения ингибиторов гидраты начинали формироваться через 4 часа. Применение традиционного ингибитора PVCap увеличивало этот временной интервал до 12 часов. В то же время ингибиторы PQ-7 и PQ-10 продемонстрировали значительно более высокую эффективность: PQ-7 замедлял процесс образования гидратов более чем на 24 часа, а PQ-10 — до 23,8 часов при концентрации 0,5 %. Максимальная эффективность PQ-7 была достигнута при концентрации 0,1 %, что обеспечивало безопасную эксплуатацию системы при температуре до +1,8°C. В сравнении с PVCap, который терял свою активность при +7,7°C, PQ-7 показал устойчивость к переохлаждению на 53 % и экономичность в пять раз. PQ-10 также продемонстрировал высокую эффективность, хотя и требовал более высокой концентрации для достижения оптимальных результатов.
Компьютерное моделирование подтвердило результаты лабораторных испытаний, предоставив детальное понимание механизма действия поликватерниумов на молекулярном уровне. Разработанные ингибиторы представляют собой готовое технологическое решение, способное обеспечить безопасность и бесперебойность добычи и транспортировки газа в сложных климатических условиях Арктического региона и морского шельфа.