Разработка способов получения и тестирования систем, позволяющих осуществлять синтез гидратов с максимальной скоростью и степенью превращения воды в гидрат для реализации газогидратных технологий транспорта, хранения, утилизации и захоронения природных газов

В современном мире спрос и потребление энергии быстро растут, что затрудняет удовлетворение потребностей потребителей на энергетическом рынке. В этом направлении природный газ является одним из подходящих источников энергии, который может обеспечить требуемую энергоемкость при том с низким уровнем выбросов углекислого газа по сравнению с другими ископаемыми видами топлива. Газовые гидраты, содержащие CH4 в качестве основного компонента, обычно встречаются в зоне распространения многолетнемерзлых пород и на дне морей и океанов (Buffett B.A., Zatsepina O.Y. Formation of gas hydrate from dissolved gas in natural porous media. 2000. Mar. Geol. 164, 69–77). Глубина зоны стабильности гидрата зависит от нескольких факторов, как например температура, давление, геотермальный градиент, соленость воды и вид гидратообразующего газа (Buffett B.A. Clathrate hydrates. 2000. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 28, 477–507). По оценкам ученых, количество газа заключенного в природных газовых гидратах колеблется от 104 до 106 триллионов кубометров (Boswel R. l, Collett T.S. Current perspectives on gas hydrate resources. 2011. Energy Environ. Sci. 4, 1206–1215). Эти оценки основаны на различных моделях, которые зависят от различных критериев оценки как например насыщенность гидратной фазы в породе. В настоящее время считается, что перспективы экономического извлечения метана из газовых гидратов являются еще недостаточно очевидными при современных технологиях (Moridis G.J., Collett T.S., Boswell R., Kurihara M., Reagan M.T., Koh C., Sloan D.E. Toward Production From Gas Hydrates: Current Status, Assessment of Resources, and Simulation- Based Evaluation of Technology and Potential, 2009. SPE Reserv. Eval. Eng. 12, 745–771). Тем не менее, с развитием технологий в разведке месторождений, нацеленных на эти сложные гидратные залежи, нет сомнений в том, что количество газа, добываемого из газовых гидратов будет расширяться в ближайшие годы. Кроме того, необходим дешевый способ хранения и транспортировки природного газа. Типичными способами хранения/транспортировки природного газа являются трубопроводы, сжиженный природный газ, сжатый природный газ и адсорбированный природный газ. Однако в последнее время показано, что перевод газа в твердое гидратное состояние, так называемое Solidified Natural Gas (SNG), является более безопасным и благоприятным с экологической точки зрения (Veluswamy, H. P., Kumar, A., Seo, Y., Lee J.D., Linga. P., A Review of Solidified Natural Gas (SNG) Technology for Gas Storage via Clathrate Hydrates.2018. App. Energy. 216, 262-85). В технологии SNG природный газ хранится в виде газовых гидратов. Газовые гидраты представляют собой нестехиометрические кристаллические соединения, которые могут вмещать до 180 объемов газа. Благодаря этому свойству газовые гидраты находят применение в таких областях, как хранение и транспортировка природного газа, разделение газовых смесей, улавливание и захоронение углекислого газа (основного парникового газа), опреснение воды. В связи такими обширными возможностями применения газогидратных технологий, актуальными являются вопросы изучения кинетики образования и диссоциации гидратов, увеличения скорости роста гидратов, в нефтегазовой сфере важными являются исследования веществ и материалов, которые способны ингибировать гидратообразование и препятствовать англомерированию газогидратных частиц. Применение ингибиторов и анти-агломератов позволит снизить аварийность в системах сбора и подготовки газа, препятствуя образования газогидратных пробок.