Операторы подводных месторождений на континентальном шельфе тратят огромные суммы на борьбу с коварными льдоподобными кристаллами, но химическая головоломка, которую собирают в SINTEF, наконец дает надежду на менее дорогое средство защиты от этого «лед».
То, что уже сложилось на свои места, привлекает пристальное внимание одной из крупнейших нефтяных компаний мира.
Может сэкономить огромные суммы нефтяным компаниям
Головоломка заключается в том, чтобы разгадать тайны, поставленные природой, когда образуются так называемые гидраты. Гидраты - это льдоподобные кристаллы, которые могут образовываться в «кровеносных сосудах» нефтяной промышленности на морском дне: в трубопроводах, по которым нефть и газ доставляются на берег с подводных месторождений на шельфе.
«Если все детали встанут на свои места, они помогут снизить нынешние высокие затраты на предотвращение образования гидратов в трубопроводах», - говорит старший научный сотрудник Sylvi Høiland из бергенского офиса SINTEF Petroleum Research.
Хойланд возглавляет проект по гидратам «Гиады», который получает финансовую поддержку от Исследовательского совета Норвегии, и в котором к SINTEF присоединились Бергенский университет, Исследовательский центр StatoilHydro в Бергене и американская нефтяная компания Chevron.
Вода из колодцев - проблема
Основой проекта является добыча нефти и газа из подводных месторождений, из которых поток скважин доставляется на близлежащие платформы или на берег по трубопроводу, в настоящее время на еще большие расстояния. Это не всегда простое дело.
Беда в том, что скважины редко дают только чистую нефть или чистый газ. Дебит скважин обычно представляет собой смесь нефти, природного газа и воды.
Холодные трубопроводы являются критическим элементом
В трубопроводах, которые транспортируют такие смеси по морскому дну, газ и вода образуют гидраты, если температура достаточно низкая. А при трубопроводном транспорте на большие расстояния под водой может быть холодно, так как холодная вода на дне моря охлаждает смесь внутри трубопровода.
Точно так же, когда техническое обслуживание или другие обстоятельства требуют остановки производства на некоторое время, температура внутри трубы может упасть настолько, что создаются идеальные условия для образования гидратов.
И некоторые из образующихся гидратных кристаллов хуже, чем другие.
Защита от замерзания
Некоторые гидраты имеют свойство образовывать липкие, влажные кристаллы, похожие на снег. Они могут превратиться в большие пробки, полностью блокирующие трубопровод.
Для предотвращения гидратообразования нефтяные компании заливают большие объемы антифриза (метанола или гликоля) в скважины, трубопроводы и технологическое оборудование. Точно так же при плановых или непредвиденных остановах добавляется большое количество антифриза, чтобы предотвратить образование гидратов.
Все это очень дорого.
Надеемся сократить использование химикатов
Проблема не только в том, что антифриз дорог; остановки влекут за собой увеличение времени простоя производства из-за длительного времени, необходимого для перекачки большого количества химикатов по трубопроводу. А на полке упущенное время означает упущенную прибыль.
Но сейчас научная головоломка в Бергене породила надежду на то, что в будущем потребление химикатов можно сократить.
Что делает «беспроблемные» масла беспроблемными?
Эта надежда связана с тем, что определенные характеристики некоторых видов нефти не позволяют гидратам превращаться в липкие снежки. Когда такие типы присутствуют в трубопроводе, гидраты остаются в виде тонкого порошка, который легко переносится по трубопроводу.
Но какие химические компоненты беспроблемного масла делают его таким? Это ключевой вопрос, который изучают ученые проекта Hyades.
Шаг в правильном направлении
“Наша цель состоит в том, чтобы получить ситуацию, в которой мы можем принести образец нефти в лабораторию, чтобы простой анализ показал нам следующее: что гидраты, которые образуются в присутствии нефти А, перекрыть трубопровод, а нефть Б вообще не будет представлять никаких проблем», - говорит Сильви Хойланд.
Høiland подчеркивает, что проект Hyades сам по себе не решит проблему, но он должен продвинуть нас на шаг вперед к этой цели. Международная нефтяная промышленность уже приняла к сведению проект.
«На недавней конференции Shell признала, что считает наш метод определения характеристик нефти многообещающим, что, конечно, приятно слышать для нас, которые помогли разработать этот метод», - говорит Сильви Хойланд.
Выгоднее
По словам Пера Фотланда, специалиста отдела разработки месторождений Исследовательского центра StatoilHydro в Бергене, нефтяная промышленность многое выиграет, если методы анализа нефти проекта Hyades окажутся успешными.
«Возможно, мы сможем предсказать, что в некоторых областях мы сможем резко сократить использование химикатов по сравнению с нынешним уровнем потребления, и, возможно, даже увидим, что небольшой дозы антифриза каждые пару недель будет достаточно.. В некоторых случаях такой вывод может означать, что проекты разработки месторождений, которые ранее считались убыточными, все-таки могут стать прибыльными», - говорит Фотланд.
Важная часть, но не единственная
Специалист StatoilHydro говорит, что инструмент анализа нефти, который команда Hyades стремится разработать, станет важной предпосылкой для разработки таких прогностических объяснений.
“Но нам нужны и другие части головоломки. Например, нам нужно больше знать о влиянии различных режимов течения на гидратообразование», - говорит он.
Манипулирование проблемным маслом: следующий шаг?
По словам Хойланда, как только ученым удастся приблизиться к компонентам, которые на самом деле делают непроблематическую нефть беспроблемной, появится новая интересная проблема.
Вопрос в том, можно ли будет подмешивать заводские копии этих ключевых компонентов в проблемное масло вместо антифриза.
«Это захватывающая мысль, но нам еще предстоит пройти долгий путь», - говорит Сильви Хойланд.
Зеленый рецепт от природы
Ученый SINTEF объясняет, что такие ключевые компоненты уже имеются в продаже, но они токсичны и не могут использоваться на норвежском континентальном шельфе из-за наших строгих экологических законов.
«Если нам удастся идентифицировать натуральные компоненты в масле, у нас будет хорошая отправная точка для разработки экологически безопасных альтернатив», - говорит Хойланд.
Проект Hyades является продолжением исследований, начатых Hydro в 2000 году.