Создана модель для безопасной добычи газогидратов в Арктике
Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Китая и Саудовской Аравии разработали компьютерную модель для безопасной добычи "огненного льда" - так называют газогидраты с метаном внутри.
Исследование опубликовано в журнале Materials (https://www.mdpi.com/1996-1944/19/5/858) в рамках программы "Приоритет 2030".
"Огненный лед" внешне похож на обычный лед, но при разложении один кубометр вещества дает до 160-180 м газа. Его запасы в Арктике и зонах вечной мерзлоты колоссальны: они сопоставимы со всеми традиционными запасами нефти и газа. Россия - один из мировых лидеров по объему таких залежей: они обнаружены в морях от Баренцева до Чукотского, а также в Якутии и Западной Сибири.
Однако добыча газогидратов опасна. При разрушении структуры выделяется метан - он усиливает парниковый эффект в десятки раз сильнее углекислоты. Кроме того, гидраты выполняют роль "природного клея", скрепляя осадочные породы. Их разрушение может привести к обрушению грунта и авариям при строительстве скважин.
Проблема возникает при цементировании скважин: вода с полимерными добавками из раствора просачивается в породу и разрушает гидрат еще до застывания цемента. До сих пор не существовало метода, позволяющего заранее рассчитать, какие полимеры безопасны для гидратов.
Созданная компьютерная модель решает эту задачу. Ученые протестировали 22 варианта химических составов с разными типами молекулярных групп (кислотными, серосодержащими и азотистыми) при давлениях от 5 до 10,5 МПа и концентрациях полимеров 0,5-1,5%. Выяснилось, что амидные группы наиболее агрессивны - они снижают температуру разрушения гидрата на 2,77°C; сочетание азотистой и кислотной групп снижает температуру на 3,56°C; серосодержащие добавки наименее вредны.
На основе модели создан расчетный инструмент - своего рода "калькулятор" для инженеров. Он позволяет оценить безопасность цементного состава еще на этапе проектирования скважины и при необходимости скорректировать рецептуру. Это поможет избежать аварий, взрывов и выбросов метана при добыче "огненного льда" в Арктике, на морских шельфах и в зонах вечной мерзлоты, обеспечивая безопасность людей и окружающей среды.
Источник:
