Ученые ПНИПУ нашли способ добраться до газа, запертого в подземном льду
Специалисты из Пермского Политеха и Китайского нефтяного университета провели исследование, посвященное процессам образования и распространения трещин в залежах газовых гидратов, возникающим при гидроразрыве. Полученные результаты могут значительно повысить точность прогнозирования разрушений таких пород и способствовать разработке эффективных методов добычи метана из так называемого «горючего льда».
Газовые гидраты представляют собой соединения метана и воды, их внешний вид напоминает лед. Эти образования находятся под землей, где царит высокое давление и низкие температуры. Исследователи отмечают, что запасы метана в таких залежах являются весьма значительными, однако процесс его извлечения осложняется тем, что изменения температуры и давления приводят к разложению гидратов, что в свою очередь снижает прочность породы. Это увеличивает вероятность обрушения скважин и утечек газа.
Чтобы более детально изучить поведение газовых гидратов, ученые подготовили восемь образцов, состоящих из кварцевого песка и газового гидрата. Четыре образца содержали около 80% гидрата, а остальные — около 40%. В ходе экспериментов образцы подвергались сжатию, что имитировало давление, как в горных породах, после чего в них закачивалась вода под высоким давлением, что приводило к образованию трещин. Распространение этих трещин отслеживалось с помощью звуковых датчиков, фиксировавших микроскопические сигналы, возникающие при разрушении материала.
Выяснилось, что образцы с высоким содержанием гидрата разрушались быстрее и легче. Более того, форма образующихся трещин зависела от давления, оказываемого на породу: в одних условиях возникали прямые разломы, в других — извивающиеся с множеством ответвлений. Последние занимали большую площадь пласта и могли облегчить выход газа.
Полученные данные также продемонстрировали, что разлагающийся гидрат не только теряет прочность вместе с породой, но и сам оказывает влияние на ее разрушение. Изменение механических свойств гидрата и возникающее внутреннее давление способствуют образованию трещин.
Авторы исследования подчеркивают, что эти находки помогут в более точном расчете параметров гидроразрыва и прогнозировании поведения залежей. Тем не менее, стоит отметить, что на данный момент речь идет о лабораторных экспериментах, и для создания безопасной технологии промышленной добычи метана из газовых гидратов потребуется провести дополнительные исследования.
