Перспективы применения аэрогеля для исключения возможности гидратообразования в системе сбора и подготовки скважинной продукции

Постепенно добыча газа в России переходит в районы со все более тяжелыми климатическими условиями, что требует от инженеров и ученых постоянного совершенствования технологий, в том числе с поиском практического применения инновационных материалов. В статье рассматриваются основные актуальные методы борьбы с гидратообразованием, а также перспективы применения инновационного материала – аэрогеля в этом направлении. Аэрогель – это уникальный, легкий и экологичный материал, обладающий сверхнизкой теплопроводностью, что делает его привлекательным для использования в инженерных сетях с целью поддержания стабильной температуры перекачиваемого агента. Ключевой задачей исследования является минимизация и исключение падения температуры в процессе транспортировки газа, как ключевого фактора образования кристаллов гидратов. В ходе работы были описаны и проанализированы основные свойства аэрогеля, а также возможность и опыт применения материала в нефтегазовой отрасли для борьбы с гидратообразованием. В статье рассматривается расчет эффективности применения аэрогеля в качестве изоляции газопровода относительно основных конкурентов на рынке, показаны значения потерь температуры в ходе транспортировки газа при использовании различных типов изоляции. Приведенные данные демонстрируют эффективность теплоизолирующих свойств аэрогеля, а также подтверждают возможность его использования в нефтегазовой сфере. Ключевым недостатком материала является относительно высокая стоимость производства, что влияет на экономическую целесообразность применения. На сегодняшний день ведется активная работа по удешевлению, масштабированию и оптимизации производства аэрогеля по всему миру. Для ликвидации возможности гидратообразования недостаточно использования только эффективного теплоизолятора. Необходимо применять комплексный подход, основанный на поддержании определенных термобарических условий в трубопроводе.

1. Баталин О. Ю., Захаров М. Ю. Совершенствование методов расчета условий гидратообразования. М.: ВНИИЭГАЗпрома, 1988. 142 с.

2. Бык С. Ш., Макогон Ю. Ф., Фомина В. И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980. 296 с.

3. Истомин В. А. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах сбора и промысловой обработки газа и нефти. Москва: ВНИИЭгазпром, 2000. 213 с.

4. Истомин В.А., Квон В. Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа. М.: ИРЦ Газпром, 2004. 506 с.

5. Макогон Ю. Ф., Саркисьянц Г.А. Предупреждение образования гидратов при добыче и транспорте газа. М.: Недра, 2005. 186 с.

6. Бухгалтер Э. Б. Метанол и его использование в газовой промышленности. М.: Недра, 1986. 238 c.

7. Дегтярёв Б. В., Лутошкин Г. С., Бухгалтер Э. Б. Борьба с гидратами при эксплуатации газовых скважин в районах Севера (практическое руководство). М.: Недра, 1969. 119 с.

8. Попов В. И., Хорошилов В. А. Осушка газа. М.: Недра, 1972. 112 c.

9. Тройникова А. А. и др. Экспериментальные исследования ингибиторов гидратообразования на основе хлоридов двухвалентных металлов // Вести газовой науки. 2017. №. 2 (30). С. 104–109.

10. Carroll J. Natural gas hydrates: a guide for engineers // Gulf Professional Publishing, 2020. 338 р.

11. Bai D. et al. The effect of aqueous NaCl solution on methane hydrate nucleation and growth // Fluid Phase Equilibria. 2019. Т. 487. С. 76–82.

12. Du J. et al. Experiments and prediction of phase equilibrium conditions for methane hydrate formation in the NaCl, CaCl2, MgCl2 electrolyte solutions // Fluid Phase Equilibria. 2019. Т. 479. С. 1–8.

13. Васильева И. Л., Немова Д. В. Перспективы применения аэрогелей в строительстве // Alfabuild. 2018. № 4(6). С. 135–145

14. Якубовский Ю. Е., Лобач И. А. Использование аэрогеля в качестве теплоизоляционного материала магистральных трубопроводов // Проблемы функционирования систем транспорта. Сборник трудов конференции. 2010. С. 379–380.

15. Меньшутина Н. В., Каталевич А. М., Лебедев А. Е. Наноструктурированные материалы на основе диоксида кремния: аэрогель, ксерогель, криогель // Естественные и технические науки. 2013. № 2. С. 374–376.

16. СТО Газпром 2-3.5-051-2006 «Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов». ИРЦ Газпром: ВНИИГАЗ, 2006. 196 с.

17. Сарданашвили С. А. Расчетные методы и алгоритмы (трубопроводный транспорт газа). Москва: «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. 577 с.

18. Бушманова А.В., Виденков Н.В., Доброгорская Л.В., Семенов К.В., Федотов В.В. Инновационные материалы на основе аэрогеля в строительстве // Alfabuild. 2017. №1 (1). С. 89–98.

19. Михайлов И. М. Аэрогель в гражданском строительстве. Применение и перспективы развития // Международные научно-практические конференции. М. Изд-во: ИП Коротких А.А., 2018. С.397–404.

20. Блинцова А.С. Теплоизоляция на основе наноматериала Аэрогель // Вопросы науки. 2015. C. 24–27.

21. Interplanetary Dust. Springer / E. Grun [et al.] // Astronomy and Astrophysics Library. 2001. P. 804.

22. Pierre A. C., Pajonk G. M. Chemistry of Aerogels and Their Applications // Chemical Reviews. 2002. V. 102. No. 11. P. 4243–4266.