Учёные из РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина установили неожиданное свойство 2-бутоксиэтанола — вещества, которое на промыслах применяют как растворитель и добавку к реагентам. Оказалось, что оно и само по себе мешает образованию газовых гидратов — тех самых льдоподобных пробок, что перекрывают промысловые трубы. Это знание позволит точнее рассчитывать дозировки и не тратить реагенты зря, а значит — сократить расходы. Для России с её разветвлённой сетью промысловых трубопроводов это означает более надёжную и бесперебойную работу в холодное время года.
Анна Абрамова
Фото сгенерировано ИИ
Почему гидраты — серьёзная головная боль
Газовые гидраты — кристаллы, которые вода и газ образуют при низких температурах и высоком давлении. На промыслах они закупоривают скважины и трубы, провоцируя аварийные остановки и удорожая добычу. Пик проблемы приходится на зиму: в морозы складываются идеальные условия для роста гидратных пробок, способных полностью парализовать перекачку нефти и газа. Традиционный способ борьбы с ними — токсичный метанол.
За рубежом 2-бутоксиэтанол больше двух десятилетий служит в отрасли растворителем и усилителем для полимерных кинетических ингибиторов гидратообразования. Долгое время считалось, что он лишь помогает полимерам работать лучше, но на сам процесс гидратообразования не влияет. Новое исследование губкинских специалистов опровергло это: 2-бутоксиэтанол работает ещё и как термодинамический ингибитор — то есть соединение, которое повышает устойчивость системы и снижает температуру, при которой образуются гидраты.
Где заканчивается польза
Однако у эффекта есть потолок: после концентрации 10–15 % масс. ингибирующее действие практически перестаёт расти. Причина — расслоение раствора под давлением в присутствии метана: часть 2-бутоксиэтанола уходит в отдельную фазу, и в воде его остаётся меньше.
«Представьте, что вы насыпали в чай сахар, а он перестал растворяться и осел на дне. Здесь примерно та же картина: под повышенным давлением метан вытесняет часть 2-бутоксиэтанола в отдельную, менее плотную жидкую фазу, и в водном растворе остаётся лишь то количество, которое способно раствориться и даёт ингибирующий эффект при образовании газовых гидратов. Отсюда вывод: в реальных условиях наращивать дозировку этого ингибитора выше предела ингибирующего действия бессмысленно», — объяснил доцент кафедры физической и коллоидной химии Губкинского университета Антон Семёнов.
Смена парадигмы
Открытие заставляет пересмотреть взгляд на 2-бутоксиэтанол. Раньше его воспринимали исключительно как растворитель и вспомогательный компонент для полимерных ингибиторов — теперь доказано, что он и сам по себе предотвращает образование гидратов. Работа получила поддержку Российского научного фонда как имеющая стратегическое значение для отрасли.
Что это даёт нефтегазовой отрасли
«Наша работа позволит сократить использование токсичного метанола и точнее подбирать дозировки реагентов. Для российских нефтегазовых компаний это означает снижение эксплуатационных издержек и меньший риск аварийных остановок промысловых трубопроводов зимой, когда гидраты особенно опасны», — подчеркнул Антон Семёнов.
По данным Минэнерго России, ежегодно в стране добывают более 500 миллионов тонн нефти и около 700 миллиардов кубометров газа. Зимние простои и замедление добычи из-за гидратных пробок составляют заметную долю эксплуатационных расходов. Привычные методы борьбы с гидратами требуют больших объёмов токсичного метанола, который приходится завозить на месторождения.
Задел и публикация
Коллектив Губкинского университета изучает газовые гидраты экспериментально уже более 15 лет. За это время в вузе разработали собственные методики, обеспечивающие высокое качество экспериментальных данных. Эти подходы уже применяются в работе с реальными пластовыми жидкостями и газами по заказам крупных российских компаний. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Journal of Molecular Liquids.
Осваивать удалённые и труднодоступные территории приходится всё быстрее — и это ставит перед нефтяной отраслью новые задачи. Отвечая на эти вызовы, специалисты Уфимского проектного института совместно с инженерной командой «РН-Юганскнефтегаз» предложили нестандартное решение. О разработке сообщал журнал «Химагрегаты».
Параллельно о собственной разработке заявили исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ): они создали экологичные составы для нефтедобычи.
