Ученые нашли способ добычи газа из "горючего льда" без аварий
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с Китайским нефтяным университетом разработали метод добычи газа из "горючего льда", который исключает риск техногенных аварий. Это исследование открывает новые горизонты для промышленного использования альтернативного топлива, способного заменить традиционные углеводороды, как сообщили в пресс-службе Минобрнауки России. Об этом сообщает портал ТАСС.
По мнению ученых, человечество нуждается в замене истощающихся запасов нефти и газа, и одним из наиболее перспективных вариантов являются гидраты. Эти образования представляют собой лед, в котором заключены молекулы метана. Для извлечения газа необходимо создавать трещины в породе, однако ранее не было известно, как осуществить этот процесс без риска аварий. Исследователи из ПНИПУ и Китайского нефтяного университета впервые определили, как управлять подземными разломами для безопасной и быстрой добычи.
Газовые гидраты считаются основным энергетическим резервом Земли. Хотя они внешне напоминают обычный лед, внутри под давлением находится метан. Энергии в этих залежах в два раза больше, чем в совокупности всей мировой нефти и угля. Однако до недавнего времени не существовало эффективных технологий для их освоения, так как ледяная порода препятствует быстрому выходу газа на поверхность. Текущий метод, основанный на гидроразрыве, требует искусственного раскалывания пласта водой под высоким давлением. При изменении температуры или давления под землей "горючий лед" начинает таять, что приводит к обрушению пластов и выбросам метана, что представляет угрозу для экологии из-за высокой взрывоопасности метана и его роли в глобальном потеплении.
Решение этой проблемы нашли ученые из Перми и Китая, которые создали образцы, максимально приближенные к реальным отложениям. Они подготовили восемь вариантов образцов с различным содержанием "горючего льда" и провели эксперименты, имитируя давление горных пород. В процессе гидравлического разрыва ученые отслеживали динамику трещин с помощью звуковых датчиков, фиксируя микроскопические щелчки, указывающие на появление разломов.
Результаты показали, что образцы с высоким содержанием гидрата разрушаются быстрее, что делает их более перспективными для разработки. Ученые также определили, как форма трещин зависит от давления на породу. Для эффективного извлечения газа необходимы извилистые разломы, которые охватывают большую площадь, однако их моделирование на практике представляет собой сложную задачу.
Неожиданным открытием стало то, что тающий гидрат активно влияет на процесс разрушения породы. При изменении условий он меняет свои механические свойства и создает дополнительное внутреннее давление, способствующее раскалыванию пласта. Ранее этот аспект считался лишь гипотезой.
Использование звуковых датчиков позволило ученым в реальном времени "прослушать" процесс образования трещин и подтвердить, что таяние гидрата является активным элементом, а не просто следствием. Полученные данные помогут инженерам определить необходимое давление воды для бурения и предотвратить аварийные выбросы метана. Это является важным шагом к безопасному и экономически выгодному освоению запасов "горючего льда".
