Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина установили, что 2-бутоксиэтанол, который применяется при добыче углеводородов как растворитель и вспомогательное вещество, сам по себе способен предотвращать образование газовых гидратов — льдоподобных веществ, закупоривающих трубы на месторождениях. Результаты работы позволят точнее рассчитывать дозировки реагентов при добыче нефти и газа, избегая лишних затрат. Предотвращение гидратных пробок положительно повлияет на бесперебойность работы промысловой трубопроводной системы России.
Газовые гидраты — кристаллические соединения из воды и газа, образующиеся при низких температурах и высоких давлениях. В нефтегазовой отрасли они закупоривают скважины и трубопроводы, приводя к аварийным остановкам и росту затрат на добычу. Особенно остро эта проблема стоит в зимний период, когда низкие температуры создают идеальные условия для образования гидратных пробок, способных полностью остановить транспорт природного газа и нефти по промысловым трубопроводам. Традиционно для борьбы с гидратами используют токсичный метанол.
2-бутоксиэтанол более 20 лет используется в нефтегазовой отрасли за рубежом как растворитель и усилитель действия полимерных кинетических ингибиторов гидратообразования. Считалось, что он лишь помогает полимерам работать эффективнее, но сам не влияет на процесс образования гидратов. В новом исследовании ученые Губкинского университета выяснили, что 2-бутоксиэтанол работает и как термодинамический ингибитор, то есть как вещество, влияющее на стабильность гидратов и понижающее температуру их образования.
Однако у этого эффекта есть предел — при концентрации более 10–15 % масс. ингибирующее действие вещества практически перестает расти. Причина в том, что под давлением в присутствии метана раствор расслаивается: часть 2-бутоксиэтанола уходит в отдельную фазу, его концентрация в воде падает.
«Представьте, что вы насыпали сахар в чай, но он перестал растворяться и осел на дне. Примерно то же самое происходит здесь: метан при повышенном давлении выталкивает часть 2-бутоксиэтанола в отдельную жидкую фазу меньшей плотности, и в водном растворе остается только то количество, которое может раствориться и обеспечивает ингибирующий эффект при образовании газовых гидратов. Поэтому в условиях практического применения повышать дозировку этого ингибитора до концентрации больше предела ингибирующего действия бессмысленно», — рассказал доцент кафедры физической и коллоидной химии Губкинского университета Антон Семенов.
Открытие меняет подход к использованию 2-бутоксиэтанола. Раньше его считали лишь растворителем и вспомогательным веществом для полимерных ингибиторов, теперь доказано, что он сам предотвращает образование гидратов.
Исследование получило поддержку Российского научного фонда как имеющее стратегическое значение для отрасли.
«Наше исследование позволит снизить применение токсичного метанола и оптимизировать дозировки реагентов. Для российских нефтегазовых компаний это означает уменьшение эксплуатационных затрат и снижение риска аварийных остановок промысловых трубопроводов в зимний период, когда образование гидратов наиболее опасно», – подчеркнул Антон Семенов.
По данным Минэнерго РФ, ежегодная добыча нефти в России превышает 500 млн тонн, газа — около 700 млрд куб. м. Остановка или снижение темпов добычи из-за гидратных пробок в зимний период составляет значительную часть эксплуатационных затрат. Традиционные методы борьбы с гидратами требуют больших объемов токсичного метанола, который завозится на месторождения.
Справка
Ученые Губкинского университета более 15 лет занимаются экспериментальными исследованиями газовых гидратов. За это время в вузе разработаны собственные методики изучения гидратов, позволяющие получать экспериментальные данные высокого качества. Эти подходы уже используются при работе с реальными пластовыми жидкостями и газами по заказам крупных российских компаний.
Информация предоставлена Отделом по связям с общественностью РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
Источник фото: 123rf.com
