В России разработана цифровая модель, которая позволяет заранее оценить влияние химических добавок при добыче газогидратов — так называемого огненного льда. В работе участвовали ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Китая и Саудовской Аравии.
Газогидраты — это соединения воды и метана, внешне похожие на лед. Один кубометр такого вещества дает до 180 кубометров газа, поэтому его рассматривают как перспективный источник энергии. Крупные запасы «огненного льда» сосредоточены в зоне многолетнемерзлых грунтов, в том числе в России.
При бурении скважин в зонах залегания газогидратов используют цементные растворы с полимерными добавками. Такие смеси укрепляют стенки скважины и удерживают конструкцию, однако вода из раствора может проникать в породу и влиять на состояние газогидратов еще до того, как цемент успевает затвердеть.
В поисках решения этой проблемы ученые создали цифровую модель и воспроизвели условия, при которых цементный раствор контактирует с газогидратами. В расчетах учитывали давление, температуру и состав смеси — все параметры, характерные для добычи «огненного льда».
Расчеты показали, что одни добавки ускоряют разрушение гидрата — он начинает распадаться при более низкой температуре. Другие влияют слабее и почти не меняют его состояние. Важна и концентрация: при высоком содержании даже нейтральные компоненты дают более заметный эффект.
На основе этих данных создан цифровой инструмент, который позволяет заранее оценить состав раствора. Компьютерная модель показывает, как смесь поведет себя в контакте с гидратом, и помогает подобрать более устойчивую рецептуру до начала работ.
