В КФУ создан лабораторный комплекс, позволяющий управлять процессом извлечения газа из газогидратных пеллет
В молодежной лаборатории Гидратных технологий хранения и утилизации парниковых газов Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета разработан лабораторный комплекс, с помощью которого можно получать, прессовать, тестировать газовые гидраты, а также управлять процессом извлечения газа из них.
В преддверии Дня изобретателя и рационализатора, который будет отмечаться 27 июня, мы пообщались с создателем этой научной установки, ведущим научным сотрудником лаборатории Матвеем Семеновым.
Он отметил, что в 2024 году сотрудники молодежной лаборатории совместно с коллегами из Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН и Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина изобрели первую в России установку для быстрого получения и прессования газовых гидратов. На основе нее в 2026 году он создал свой лабораторный комплекс.
«Газовые гидраты внешне напоминают снег, но отличаются от него тем, что в «клетках» из молекул воды заперты молекулы компонентов природного или нефтяного попутного газа, а не воздух. Один объем такого материала удерживает порядка 160 объемов газа и при умеренном холоде не тает, остается стабильным достаточно долго. На этом основана идея хранить и перевозить природный и попутный нефтяной газ в виде твердых гранул-пеллет», – пояснил М. Семенов.
Ученый рассказал, в чем уникальность созданной им лабораторной установки.
«Мы занимаемся исследованием веществ-ускорителей образования гидратов. К примеру, недавно мы с коллегами сравнивали эффективность классического промышленного додецилсульфата натрия (SDS) и биосурфактанта на основе возобновляемого касторового масла (CS). Для этого поставили эксперимент. Были изготовлены пеллеты, одна – с использованием SDS, а другая – с применением CS. Наблюдения за состоянием каждой из них с целью доказать их долговременную стабильность продолжались по 100 часов. Тренды были ясными и согласованными, но для строгой статистики единичных замеров недостаточно. Главная особенность лабораторного комплекса – четыре автоклава, работающих параллельно. Новая установка позволяет не только фиксировать, как долго четыре пеллеты остаются стабильными, но и наблюдать, как они отдают газ при регазификации – управляемом высвобождении газа».
Он отметил, что в каждом из автоклавов можно создавать разные условия, изменяя давление и температуру. Это значит, что, проведя всего лишь один опыт, можно получить все необходимые данные. Раньше для этого нужно было поставить несколько экспериментов. По словам М.Семенова, его установка позволяет отбирать пробы газа в ходе регазификации, чтобы контролировать его состав.
«Для попутного нефтяного газа это особенно важно: он многокомпонентный, и разные углеводороды удерживаются в гидрате по-разному. Метан, этан, пропан и более тяжелые фракции могут высвобождаться неравномерно по времени, возможность отбирать пробы и анализировать их позволяет отслеживать, как меняется состав в процессе разложения, и оценить, газ какого качества в итоге получит потребитель», – пояснил он.
Изменяя давление и температуру в автоклавах, сообщил М. Семенов, можно смоделировать ситуации, которые могут произойти с пеллетами в реальности при хранении и транспортировке. Когда груз везут на дальние расстояния, температура и давление колеблются.
По словам ведущего научного сотрудника, на созданной им установке можно исследовать эффект самосохранения газогидратов – способность замедлять собственное разложение за счет образующейся на поверхности защитной ледяной корки.
«Этот эффект давно известен, но плохо предсказуем на крупных гранулах и при длительном хранении. Новая установка позволит изучить его системно: как режим разложения, плотность пеллет и тип промотора влияют на то, сколько газа удастся доставить потребителю без потерь», – рассказал исследователь.
Он добавил, что ученым предстоит выяснить, при каком давлении и температуре безопаснее всего хранить и перевозитьгидратные пеллеты, а также разработать оптимальный сценарий регазификации пеллет и многое другое.
«Запуск комплекса из четырех автоклавов – это шаг от лабораторного скрининга к данным, на которые уже можно опираться при проектировании реальных систем хранения и транспортировки, регазификации попутного газа. Этот газ сегодня сгорает в факелах на нефтепромыслах, но его можно собирать, замораживать в виде гидрата и доставлять туда, где он нужен», – резюмировал изобретатель.
Автор: Лариса Бусиль, фото автора
