Промысловая подготовка природного газа и газовые гидраты

C момента организационного оформления газовой отрасли ученые и технические специалисты активно занимаются вопросами обустройства мм., сбора и промысловой подготовки природных газов.

Задачи подготовки газа и конденсата в промысловых условиях тесно увязываются не только с проектированием разработки мм., но и с последующей переработкой газа и газового конденсата в заводских условиях. Настоящая статья ограничена проблематикой подготовки газа в промысловых условиях с учетом возможного гидратообразования, темы эксплуатации скважин и систем внутрипромыслового сбора газа, а также последующей переработки газа не затрагиваются.

На начальном этапе наиболее остро стояли следующие задачи:

  1. Анализа технологических осложнений при добыче газа, а именно пескопроявлений, солеотложений, гидратообразования и других. В частности, проблема ликвидации газогидратных отложений возникла уже при строительстве первого в России магистрального газопровода Саратов — Москва в 1946–1948 годах.
  2. Создания низкотемпературных технологий подготовки газа месторождений (развиваются с середины 1950-х годов). Первая установка низкотемпературной сепарации газа запущена в эксплуатацию на Ленинградском в 1959 году.

За более чем 70-летнюю историю проектирование разработки и обустройства Г и ГК месторождений прошло многотрудный путь от небольших по запасам месторождений Саратовской области, Краснодарского и Ставропольского краев до гигантских газопромысловых систем на Г Медвежьем, НГК Уренгойском, НГК Ямбургском, НГК Заполярном, НГК Бованенковском, НГК Чаяндинском, ГК Оренбургском, ГК Астраханском и многих других месторождениях. Специалистами научных организаций отрасли подготовлены проекты разработки всех крупнейших месторождений бывшего СССР и России. Подобный документ всегда содержит важный раздел об основных технических решениях промысловой подготовки газа и обустройства мм.

Прежде всего, следует отметить специалистов отрасли, внесших принципиально важный вклад в обоснование технологических схем и оптимизации оборудования и технологий промысловой подготовки газа и газового конденсата. В 1960–1970-е гг. вопросами подготовки газа занимались: И. А. Александров, А. С. Аршинов, О. А. Беньяминович, Б. Г. Берго, Т. М. Бекиров, С. Д. Барсук, Э. Б. Бухгалтер, Н. Г. Б. Гаджиев, Б. П. Гвоздев, А. И. Гриценко, Г. М. Гухман, Б. В. Дегтярев, Н. В. Жданова, А. М. Климушин, В. А. Клюсов, П. А. Колодезный, А. М. Кулиев, Г. С. Лутошкин, В. П. Лакеев, В. В. Минаков, В. И. Мурин, Р. М. Мусаев, В. И. Попов, А. М. Расулов, Е. Н. Туревский, Л. Л. Фишман, А. Л. Халиф, В. А. Хорошилов и многие др. Здесь важно отметить и существенную роль известных ученых в области разработки месторождений — Ю. П. Коротаева, Г. А. Зотова, Г. С. Степановой, С. Н. Бузинова, О. Ф. Худякова, О. Ф. Андреева, Р. М. Тер-Саркисова, В. Н. Маслова, К. С. Басниева и др., которые активно участвовали и в решении многих принципиальных задач промысловой подготовки газа.

В 1980–1990-е гг. и позже проблемы промысловой подготовки газа и газового конденсата активно разрабатывали (а некоторые работают и до сих пор): А. К. Арабский, Д. Ц. Бахшиян, М. Д. Булейко, Д. М. Бобров, А. Г. Бурмистров, Н. А. Гафаров, К. М. Давлетов, Н. Я. Зайцев, Г. К. Зиберт, А. П. Запорожец, В. А. Истомин, Д. В. Изюмченко, Н. И. Кабанов, А. Г. Касперович, В. Г. Квон, А. В. Козлов, А. Н. Кубанов, А. Н. Кульков, Л. М. Курбатов, Ю. А. Лаухин, В. М. Маслов, В. З. Минликаев, А. М. Сиротин, В. А. Ставицкий, А. М. Сун, И. П. Тетера, В. А. Толстов, Т. С. Цацулина, И. Н. Царев, Н. А. Цветков и др. В 2000-е гг. подключилось уже новое поколение высококвалифицированных специалистов: Ю. А. Архипов, Н. А. Бузников, М. А. Воронцов, Д. В. Дикамов, А. В. Дунаев, А. В. Елистратов, М. А. Елистратов, Р. А. Митницкий, О. А. Николаев, А. В. Прокопов, А. А. Ротов, Н. Н. Снежко, А. А. Типугин, А. А. Тройникова, Д. М. Федулов и многие др.

Традиционно специалисты в области промысловой подготовки газа тесно сотрудничают не только с проектировщиками обустройства мм., но и, что крайне важно, с коллегами на промыслах, участвуя в оптимизации технологических схем, выявляя и решая технологические проблемы эксплуатации мм., в том числе в рамках комплексных целевых научнотехнических программ ПАО «Газпром».

Целенаправленно изучать газовые гидраты (включая и газогидраты в природных условиях) в 1960–1970-е гг. начали такие известные специалисты учебных, академических и отраслевых институтов отрасли, как А. С. Аршинов, Э. А. Бондарев, Э. Б. Бухгалтер, С. Ш. Бык, Г. Д. Гинсбург, А. Г. Гройсман, Л. М. Гухман, Ю. А. Дядин, В. А. Соловьёв, Г. С. Лутошкин, Б. В. Дегтярёв, Г. А. Саркисьянц. Ю. Ф. Макогон, Ю. П. Коротаев, Р. М. Мусаев, Э. В. Маленко, Д. В. Плющев, П. А. Колодезный, В. А. Хорошилов, Е. Н. Храменков, М. Х. Сапир, Т. А. Сайфеев, В. С. Смирнов, Д. Ю. Ступин, Ф. А. Требин, А. А. Трофимук, М. К. Тупысев, Н. В. Черский, В. И. Фомина, В. П. Царев и др. Затем к исследованиям подключились К. С. Басниев, В. М. Булейко, А. Г. Бурмистров, Б. А. Григорьев, В. А. Истомин, А. Г. Малышев, А. Ю. Манаков, В. Г. Квон, В. С. Якушев, В. А. Ненахов, А. Н. Нестеров, А. З. Саввин, К. Л. Унароков, В. Ш. Шагапов и др.

Основные этапы развития техники и технологий промысловой подготовки газа и предупреждения образования газогидратов за последние 20 лет нашли отражение в ряде фундаментальных научных монографий и обобщающих обзорных статей в периодических изданиях, сборниках трудов ученых отраслевых институтов, материалах научно-технических совещаний ПАО «Газпром» по проблемам добычи и подготовки газа, метрологического обеспечения и автоматизации работы газопромысловых систем. К основным направлениям в этой области исследований можно отнести: создание методологии проектирования систем обустройства мм.; совершенствование промысловых технологических процессов, включая предупреждение технологических осложнений (коррозии, гидратообразования, солеотложения, льдообразования, пескопроявления и др.); повышение эффективности технологического оборудования и средств его контроля; научное сопровождение реализованных технологий добычи газа.

Технологические процессы подготовки газа и газового конденсата можно разбить на три основные группы: адсорбционные, абсорбционные и низкотемпературные

Адсорбционные

Адсорбционные технологии осушки газа в промысловых условиях нашли применение на Г Медвежьем. В настоящее время адсорбционная технология используется для доосушки природного газа перед подачей в протяженные морские газопроводы, а также применения в качестве моторного топлива на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях. Однако в будущем планируется развивать адсорбционные технологии как перспективные и конкурентоспособные с точки зрения применения в системах обустройства месторождений.

Абсорбционные

Абсорбционная осушка природного газа применяется главным образом для осушки природного газа на Г месторождениях Технология совершенствуется по следующим направлениям:

  1. Повышение эффективности сепарационного и массообменного оборудования, а также АВО газа.
  2. Учет в обрабатываемом газе значительного количества паров метанола; использование на поздней стадии разработки газовых залежей двухэтапных технологических схем осушки газа.
  3. Разработка методов предупреждения солеотложения, коррозии и разложения абсорбентов при их регенерации и дугих. Здесь следует отметить и физико-химический аспект — получение и обобщение новых экспериментальных данных по термодинамике гликолевых и метанольных растворов с учетом различных технологических примесей.

Низкотемпературные

Последние десять-пятнадцать лет отмечается бурное развитие низкотемпературных технологий промысловой подготовки газа и конденсата: разработаны промысловые технологические схемы подготовки газа для многопластовых месторождений, месторождений Бованенковской группы (полуостров Ямал), ГК Штокмановского и ГК Киринского, НГК Заполярного (валанжинская залежь) и др. Кроме того, детально проанализированы особенности подготовки газа на новых ГК мм. как с низким (например, верхние продуктивные гор. мм. п-ова Ямал), так и с высоким (ачимовские отложения в Западной Сибири) конденсатным фактором. Выявленные термодинамические особенности технологии низкотемпературной сепарации (НТС) газа при низком конденсатном факторе уже учитываются при проектировании обустройства новых ГК месторождений. В настоящее время средний уровень температур на установках НТС составляет минус −25...−35 °С при давлениях сепарации 4...6 МПа, что практически соответствует давлению максимальной конденсации для газов валанжинских залежей на месторождениях Западной Сибири. В качестве товарной продукции, как правило, с установки комплексной подготовки газа уходят два потока — товарный газ и стабильный (нестабильный) конденсат. При этом УВ группы С2...С4 преимущественно остаются в товарном газе. Для увеличения степени извлечения компонентов С2...С4 необходим переход на более низкий температурный уровень. Основным холодопроизводящим устройством в этом случае является турбодетандер. Так, низкотемпературная технология промысловой подготовки газа на уровне минус 60 °С позволяет извлекать ~90% пропан-бутанов и ~40% этана. В настоящее время такие технологические схемы прорабатываются специалистами отрасли в первую очередь применительно к ачимовским отложениям мм. Западной Сибири. Тем не менее переход на низкие температуры в промысловых условиях не во всех случаях оправдан. Целесообразно разрабатывать гибкие промысловые технологии, способные в онлайн режиме подстраиваться под спрос по типам и количеству товарной продукции.

Анализ реализованных низкотемпературных технологий показывает возможность решить перспективную для отрасли научно-техническую проблему практически полного извлечения компонентов УВ С3+ и значительного извлечения УВ С2 в промысловых условиях из пластового газа НГК зз. В рамках этой проблемы также разрабатываются и новые технологические схемы промысловых процессов низкотемпературной абсорбции. Такие абсорбционные технологии позволяют максимально полно извлечь из газа компоненты С5+ при сохранении температуры НТС на уровне минус 30 °С.

В связи с особенностями современного этапа развития отечественной газовой промышленности, а именно постепенным завершением «эпохи сеноманского газа» и переходом к освоению месторождений, отличающихся широким диапазоном варьирования значений конденсатного фактора, содержания легких УВ С₂...С₄ и неуглеводородных компонентов, специалисты отрасли сейчас заняты поиском эффективных инженерных решений для обеспечения эксплуатации:

  • мм. Западной Сибири в завершающий период их разработки (реконструкция объектов газодобычи, объединение промыслов, удаление жидкости из скважин и внутрипромысловых систем сбора, предупреждение пескопроявлений и льдообразования);
  • глубокозалегающих гор. с высокими конденсатными факторами и аномальными термобарическими условиями (ачимовские отложения с АВПД, в перспективе — и отложения юры);
  • надсеноманских Г зз. Западной Сибири с нетрадиционными низкопроницаемыми коллекторами (осложняющие факторы: заглинизированность и неустойчивость коллекторов, возможности гидратообразования в призабойной зоне пласта и др.);
  • мм. с низким конденсатным фактором (включая верхние продуктивные гор. многопластовых мм. п-ова Ямал);
  • восточных НГК мм. (низкотемпературные пласты с АНПД и высокой минерализацией остаточных вод в коллекторе, наличие в составе природного газа неуглеводородных компонентов — гелия и азота, а также необходимость совместной разработки ГК зз. и тонких нефтяных оторочек);
  • морских ГК и НГК мм. (в том числе переход на новый для отечественной газовой промышленности ингибитор гидратообразования — моноэтиленгликоль). Перечисленные задачи требуют новых подходов к обустройству мм., более активного использования современных газодинамических технологий обработки газа (детандер-компрессорных, сверхзвуковой газодинамической сепарации газа), оптимизации схемных решений. Подробнее в этой связи остановимся на технологических проблемах предупреждения гидратообразования. В этой сфере начиная с 1980-х гг. достигнуты следующие результаты:
  • предложена точная балансная методика расчета необходимого количества ингибиторов для предупреждения гидратообразования в промысловых системах, в том числе в промысловых конденсатопроводах (причем для общего случая использования смесевых многокомпонентных ингибиторов, включающих летучую и нелетучую компоненты, что в настоящее время становится актуальным в связи с освоением ГК мм. Восточной Сибири);
  • с целью сокращения эксплуатационных затрат на предупреждение гидратообразования разработаны оригинальные технологические схемы рециркуляции и отдувки летучего ингибитора гидратообразования — метанола и использования нового для газовой промышленности аппарата — десорбера-сепаратора;
  • разработаны методы автоматического регулирования, нормирования и долгосрочного прогнозирования потребности в основных химических реагентах — метаноле и гликолях — на основных газодобывающих предприятиях отрасли. Указанные исследования подытожены в монографиях и отраслевых нормативных документах. В настоящее время в области предупреждения техногенного гидратообразования в промысловых системах изучаются:
  • применительно к низкотемпературным Г и ГК зз. Западной и Восточной Сибири вопросы термо- и газодинамики призабойной зоны пласта с учетом риска гидратообразования, набухаемости глинистой компоненты, изменения механических свойств пород и, как следствие, уменьшения проницаемости пород призабойной зоны пласта в ходе эксплуатации скважин;
  • возможность и целесообразность возвращения на новом технологическом витке к солевым ингибиторным композициям для предупреждения льдо- и гидратообразования, в частности, применительно к поздней стадии эксплуатации сеноманских зз., а также для ГК мм. с высокой минерализацией остаточной воды в продуктивных коллекторах.

Разработаны

  • рекомендации к практическому использованию этиленгликоля — нового для России ингибитора гидратообразования — с учетом появления технологических осложнений в первую очередь на морских мм. Киринском и ЮжноКиринском;
  • современные методы утилизации и регенерации водных растворов метанола низких концентраций, а именно: отдувка метанола на горячем потоке обрабатываемого газа после дожимной компрессорной станции и оригинальные технические решения, занимающие промежуточное положение между отдувкой и традиционной регенерацией отработанных растворов метанола методом ректификации с учетом наличия солей в насыщенном растворе метанола.

Необходимо отметить, что в отрасли всегда уделялось пристальное внимание вопросам экспериментального изучения физико-химических свойств газовых гидратов, а также геологическим аспектам образования и локализации природных газовых гидратов. Кратко остановимся на обсуждении основных результатов таких исследований.

Открытие возможности залегания природных газовых гидратов в недрах Земли, сделанное отечественными специалистами В. Г. Васильевым, Ю. Ф. Макогоном, Ф. А. Требиным, А. А. Трофимуком и Н. В. Черским на примере Г Мессояхского, зарегистрировано в 1970 г. В начале 1970-х гг. большой вклад в геологические и геофизические исследования гидратосодержащих пород внесли сотрудники Норильской комплексной лаборатории ВНИИГАЗа М. Х. Сапир, А. Э. Беньяминович и др., по существу, заложив основы распознавания гидратосодержащих пород по данным комплексного скважинного каротажа. Первоначальные результаты активизировали последующие поиски гидратосодержащих пород. Так, природные гидраты были обнаружены в 1972 г. (А. Г. Ефремова, А. А. Жижченко) при донном пробоотборе в глубоководной части Черного моря, позже выявлены в южной части Каспийского моря, на Байкале и в Охотском море (Г. Д. Гинсбург, В. А. Соловьёв, А. И. Обжиров, О. М. Хлыстов и др.).

Лабораторным моделированием гидратообразования в дисперсных породах занимались Ю. Ф. Макогон (1965 г.) А. С. Схаляхо (1974 г.) и В. А. Ненахов (1982 г.). Они определили не только влияние пористой среды на условия гидратообразования (Ю. Ф. Макогон), но и установили первые закономерности изменения относительной проницаемости пород по газу в зависимости от гидратонасыщенности (А. С. Схаляхо), а также наличие предельного градиента при фильтрации поровой воды в гидратосодержащих породах (В. А. Ненахов). В 2000-е гг. эти пионерные исследования на новом экспериментальном уровне были продолжены в МГУ им. М. В. Ломоносова и Сколковском институте науки и технологий. Сейчас уже получена обширная информация по газопроницаемости гидратонасыщенных и льдонасыщенных кернов, которая становится актуальной в связи с началом освоения низкотемпературных мм. России.

Разумеется, на начальном этапе основное внимание уделялось термобарическим условиям образования газовых гидратов из бинарных и многокомпонентных смесей, в том числе и в присутствии ингибиторов гидратообразования. В 1960-е гг. Б. В. Дегтяревым, Э. Б. Бухгалтером, Г. С. Лутошкиным, Ю. Ф. Макогоном, В. И. Сёминым, В. А. Хорошиловым и др. проводились экспериментальные исследования, на базе которых предложены первые эмпирические методы расчета фазовых равновесий газовых гидратов и разработаны отраслевые инструкции по предупреждению гидратообразования в системах добычи газа. Данный этап исследований подытожен в первом практическом руководстве Г. С. Лутошкина, Б. В. Дегтярева и Э. Б. Бухгалтера (1969 г.), а также последующих документах, посвященных борьбе с гидратами при освоении Г мм. в северных р-нах. Освоение Оренбургского м. с аномально низкими пластовыми температурами и сложным компонентным составом привело к необходимости изучения проблем, связанных с гидратообразованием сероводородсодержащих природных газов (А. Г. Бурмистров и др.). Получены практически важные данные о гидратообразовании в трехкомпонентных газовых смесях «метан — сероводород — диоксид углерода», а методики расчета уточнены применительно к сероводородсодержащим природным газам мм. Прикаспийской впадины. В отношении разработки методов борьбы с гидратными отложениями важным практическим результатом является «Инструкция по ликвидации газогидратных пробок в промысловых системах» (К. Л. Унароков, Ю. Ф. Макогон и др.), изданная в 1980 г. и переизданная в 1983 г.

Следующий этап исследований термодинамики гидратообразования связан с освоением в 1980-е гг. гигантских северных мм. — Уренгойского и Ямбургского. Для совершенствования методов предупреждения гидратообразования применительно к системам сбора и промысловой обработки конденсатсодержащих газов понадобились экспериментальные данные об условиях гидратообразования в высококонцентрированных растворах метанола в широком диапазоне температур и давлений. В ходе исследований выяснились серьезные методические трудности получения представительных данных при температурах ниже минус 20 °С. В связи с этим разработана новая методика исследований фазовых равновесий газовых гидратов из многокомпонентных газовых смесей с регистрацией тепловых потоков в гидратной камере (Д. Ю. Ступин, В. А. Истомин и др.). При этом обнаружена возможность существования метастабильных форм газовых гидратов (на стадии их образования). Далее по инициативе ВНИИГАЗа специалисты из ЮжНИИГипрогаза получили уникальные на тот момент данные о растворимости метанола в природном газе в интересном с практической точки зрения диапазоне термобарических условий.

Стоит отметить, что в последние годы экспериментальная методика исследования фазовых равновесий газовых гидратов значительно усовершенствована с возможностью получения прецизионных данных для многокомпонентных газовых сред и смесевых ингибиторов (А. П. Семёнов, В. А. Винокуров, В. А. Истомин, В. Н. Хлебников, А. С. Стопарев и др.). Погрешность по температуре про фиксированном давлении для линий трехфазного равновесия газовых гидратов сейчас находится на уровне 0,1...0,2 градуса. Также разработана прецизионная калориметрическая методика исследования термодинамики газогидратов по условиям гидратообразования, энтальпиям и гидратным числам (В. М. Булейко, В. П. Воронов, Е. Е. Городецкий, Б. А. Григорьев, В. А. Истомин и др.). На названных установках получены новые уточненные данные о фазовых равновесиях и физико-химических свойствах газовых гидратов.

Теплофизические свойства газовых гидратов (энтальпия фазовых переходов, теплоемкость, теплопроводность) систематически изучали А. Г. Гройсман, А. И. Гриценко, В. И. Мурин и В. М. Булейко, Ю. Ф. Макогон. В частности, В. М. Булейко и Ю. Ф. Макогон, проводя калориметрические исследования газового гидрата пропана, возможно, обнаружили метастабильное состояние гидрата пропана при его разложении.

В период 2008–2011 гг. обнаружен совершенно новый эффект метастабильности газовых гидратов (А. Н. Нестеров, В. А. Истомин, А. М. Решетников и др.), также связанный с особенностями разложения гидратов при отрицательных по Цельсию температурах. При постепенном снижении давления газагидратообразователя ниже линии равновесия «газ — лед — гидрат», где, по термодинамическим соображениям, возможно разложение гидрата на лед и газ, процесс разложения гидрата оказывается существенно заторможенным, поскольку имеет место значительный активационный барьер. Поэтому термодинамически возможный процесс разложения чистого гидрата на лед и газ в определенных условиях вообще не происходит (в ходе экспериментов в течение трех недель процесс разложения небольших частиц гидрата на газ и лед не отмечался). Однако при дальнейшем понижении давления и пересечении линии возможного разложения гидрата на газ и переохлажденную воду разложение гидрата начинает происходить сразу, т. е. без какого-либо индукционного периода. В этом случае энергия активации процесса практически отсутствует, и здесь можно провести аналогию с поверхностным плавлением кристалла, когда его перегрев с поверхности невозможен. Кроме этого, после разложения гидрата на переохлажденную воду и при последующем небольшом повышении давления газа (выше давления на расчетной линии равновесия «газ — переохлажденная вода — гидрат» при рассматриваемой температуре) капельки переохлажденной воды переходят в гидратную фазу. Таким образом, метастабильная фаза переохлажденной воды переходит в метастабильную фазу газового гидрата. Обнаруженный эффект метастабильности является одним из наиболее серьезных достижений XXI в. в физике и химии газогидратов. Следует особо подчеркнуть, что изучение метастабильных состояний газовых гидратов — перспективное направление исследований, которое в дальнейшем позволит выработать оригинальные подходы к предупреждению техногенного гидратообразования.

В начале 1990-х гг. во ВНИИГАЗе уточнены термодинамические методы расчета 3- и 2-фазных равновесий газовых гидратов (подразумеваются образование газового гидрата из растворенного в воде газа или «конденсация» газогидрата непосредственно из газовой фазы).

Первоначально полученные методические результаты были использованы при разработке системного подхода к показателям качества товарного газа применительно к мм. Крайнего Севера. В последние годы они начинают находить применение и на низкотемпературных ГК мм. Восточной Сибири (Чаяндинском, Среднеботуобинском и др.) с высокой минерализацией остаточной воды в коллекторе. Фактически сейчас разрабатывается новый раздел термодинамики призабойной зоны Г и ГК скважин с возможностью не только гидратообразования, но и уменьшения минерализации остаточной воды в коллекторе из-за ее разбавления конденсационной водой, при этом отмечаются дополнительные эффекты, например набухания глинистой компоненты (В. А. Истомин и Д. М. Федулов). Также имеет место новый механизм образования гидратов в стволах добывающих скважин, пробуренных на низкотемпературные пласты: непосредственное образование гидратов из газовой фазы — из паровой влаги, минуя стадию конденсации капельной воды.

В области исследования кинетики гидратообразования интересные результаты получены в 1960–1970 гг. В. А. Хорошиловым, А. Г. Бурмистровым, Т. А. Сайфеевым, В. И. Сёминым (ВНИИГАЗ), особенно по кинетике в присутствии поверхностно-активных веществ. Позже эти ранние исследования были значительно продвинуты тюменскими специалистами, а также специалистами ряда зарубежных фирм. Важно еще отметить цикл фундаментальных исследований, проведенных в Башкирии в 1970-е гг. А. А. Красновым. Им было впервые показано, что метанол с точки зрения кинетики фактически является катализатором образования гидратов. Таким образом, выявлена двойственная природа метанола: с одной стороны, это термодинамический ингибитор гидратообразования, а с другой — катализатор, увеличивающий скорость образования гидратов. До сих пор интересные экспериментальные данные А. А. Краснова не получили должного теоретического объяснения.

В дальнейшем были найдены другие органические низкомолекулярные вещества с необычными свойствами по отношению к процессу гидратообразования. Так, некоторые классы водорастворимых полимеров (например, поливинилпирролидон и поливинилкапролактам) предотвращают на длительное время процесс нуклеации гидратов, причем уже в низких концентрациях на уровне 0,5...1,0% масс. в водном растворе (их сейчас стали называть кинетическими ингибиторами). В настоящее время исследованиями кинетических ингибиторов в России занимаются специалисты РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, Сколковского института науки и технологий и Казанского федерального университета.

Экспериментальные исследования кинетики гидратообразования для термодинамических ингибиторов-электролитов проведены в ООО «Газпром ВНИИГАЗ». Обнаружен новый эффект резкого замедления скорости роста гидратных частиц в солевых растворах по сравнению с чистой водой в сопоставимых условиях, т. е. при одинаковой движущей силе процесса (АА. Тройникова, В. Г. Квон, С. И. Долгаев, В. А. Истомин и др.). Таким образом, водно-солевые системы имеют двойственную природу, являясь одновременно и термодинамическими и кинетическими ингибиторами гидратообразования.

Лабораторные исследования гидратов во ВНИИГАЗе и МГУ имени М. В. Ломоносова привели в 1986–1988 гг. к обнаружению эффекта самоконсервации газогидратов при отрицательных по Цельсию температурах (В. С. Якушев, Е. М. Чувилин, В. А. Истомин, Э. Д. Ершов и др.). Далее экспериментальные исследования эффекта были продолжены на гидратонасыщенных пористых средах. Эффект состоит в том, что если монолитный газогидрат охладить до температуры ниже 0 °С и затем сбросить давление газа в камере до атмосферного, то после первоначального поверхностного разложения газогидрат самоизолируется от окружающей среды тонкой пленкой льда, препятствующей дальнейшему его разложению. Причем процесс идет через начальную стадию поверхностного разложения гидрата на газ и переохлажденную воду, которая затем образует пленку льда. После этого гидрат может храниться длительное время при атмосферном давлении (что, разумеется, зависит от температуры, влажности и других параметров). В настоящее время эффект всесторонне исследован, в том числе и зарубежными специалистами, существует много публикаций, в которых делаются попытки разработки теоретических моделей замедленного разложения гидрата в состоянии самоконсервации. Это модели медленного разложения гидрата посредством диффузии газа через пленку льда. К сожалению, такие модели трудно верифицируются и пока что носят теоретический характер.

Обнаружение эффекта самоконсервации внесло определенный вклад и в изучение природных газогидратов. Ведь если в лабораторных условиях гидрат может храниться при низких давлениях длительное время, то предположительно и в природных условиях может наблюдаться аналогичное явление. В связи с этим разработаны методика получения и изучения гидратосодержащих образцов различных дисперсных пород, уточнена методика изучения природных гидратосодержащих образцов, проведены первые исследования природных гидратосодержащих образцов, поднятых из мерзлой толщи Ямбургского ГК м. (1986–1987 гг.). Результаты этих исследований позволили определить новый тип газогидратных зз. — реликтовые газогидратные зз., расположенные вне современной зоны стабильности гидратов (В. С. Якушев, Е. М. Чувилин, В. А. Истомин и др.).

В 1992 г. в России опубликована монография «Газовые гидраты в природных условиях» (В. А. Истомин, В. С. Якушев, 1992), где обобщены известные на тот момент данные о составе, структуре и свойствах газовых гидратов и гидратосодержащих пород, а также о распространении газогидратов в природе. Кроме того, эффект самоконсервации открыл новые возможности для хранения и транспорта газа в газогидратном состоянии при атмосферном давлении. Наиболее серьезные исследования в этом направлении впоследствии выполнены в Японии.

Подводя итоги этому краткому историческому экскурсу, можно констатировать, что специалисты отрасли ставили и продолжают ставить и успешно решать новые задачи в области промысловой подготовки газа и конденсата, а также минимизировать риски различных технологических осложнений в добыче газа.