«Огненный лед» больше не опасен: российские технологи готовят прорыв в газодобыче
Ученые ПНИПУ научились безопасно добывать «огненный лед» из арктических недр
Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с коллегами из Китая и Саудовской Аравии разработали новый метод безопасной добычи метановых газогидратов — так называемого «огненного льда». Россия обладает значительными запасами этого перспективного энергоресурса в арктических недрах, однако его извлечение долгое время оставалось сложной и опасной задачей из-за риска утечек метана и обрушений пород.
Почему газогидраты называют «огненным льдом»
Газогидраты — это твердые кристаллические соединения, в которых молекулы метана заключены в ледяные ячейки. Они напоминают лед, но при поднесении спички могут загореться — отсюда и название. Эти залежи концентрируют огромное количество газа: один кубометр гидрата содержит около 160–180 кубометров метана. По оценкам геологов, мировые запасы газогидратов превосходят все известные ресурсы природного газа, угля и нефти вместе взятые. Россия, особенно ее арктическая зона, обладает колоссальными запасами этого сырья.
Главные риски добычи
Добыча газогидратов традиционными методами чревата серьезными проблемами. При нарушении термобарического равновесия гидраты начинают разлагаться с выделением огромных объемов метана. Это может привести к неконтролируемым выбросам парникового газа, подводным оползням и даже цунами. Кроме того, неустойчивость пород создает угрозу для буровых установок.
Как работает новая технология
Ученые ПНИПУ совместно с китайскими и саудовскими исследователями создали компьютерную модель, которая позволяет подобрать наиболее безопасные материалы для работы с газогидратами. В ходе экспериментов были испытаны различные полимеры и химические добавки, которые могут входить в состав буровых растворов и цементных смесей.
Оказалось, что амидные группы наиболее агрессивно воздействуют на гидраты, ускоряя их разложение на 2,77 градуса Цельсия при концентрации 1,5%. Это важно для контролируемого разрушения гидратов при добыче. В то же время серосодержащие добавки показали наименьшую агрессивность — они минимально влияют на стабильность гидратных залежей.
Разработанная математическая модель позволяет заранее прогнозировать, как те или иные химические вещества будут взаимодействовать с газогидратами, и выбирать оптимальные составы буровых растворов и цемента. Это снижает вероятность аварий, предотвращает неконтролируемые выбросы метана и уменьшает экологический ущерб.
Исследование выполнено в рамках программы «Приоритет 2030», направленной на развитие перспективных научных направлений и технологий в российских университетах.
