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, ведущий научный сотрудник лаборатории Матвей Семенов рассказал об установке.

По словам ученого, 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 ее основе 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.

Специалист поведал, чем уникальна созданная им лабораторная установка.

«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», – отметил он.

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. Установка позволяет отбирать пробы газа в ходе регазификации, чтобы контролировать его состав, уточнил исследователь.

«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 отследить, как меняется состав в процессе разложения, и оценить, газ какого качества в итоге получит потребитель», – объяснил ученый.

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», – акцентировал он.

Специалист добавил, что ученым предстоит выяснить, при каком давлении и температуре безопаснее всего хранить и перевозить гидратные 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.

Научный руководитель лаборатории Михаил Варфоломеев заметил, что установка будет широко использоваться.

«В рамках нашей лаборатории, поддержанной Министерством науки и высшего образования России, мы не только работаем над созданием химических добавок, которые ускоряют процесс гидратообразования и увеличивают конверсию газа (по основным показателям в этой сфере мы не уступаем ведущим научно-исследовательским группам в мире), но и трудимся над техническими аспектами применения гидратного метода хранения и транспортировки метана и углекислого газа. Новая установка позволит приблизиться к опытно-промышленному применению наших разработок и показать их эффективность для нефтегазовых компаний», – уверен он.

При частичной или полной перепечатке материала, а также цитировании необходимо ссылаться на пресс-службу КФУ.

Присоединяйтесь к каналу КФУ в MAX.