Німецькі вчені знайшли спосіб запобігати утворенню засорів у підводних газопроводах
За словами німецьких дослідників Мюнхенського технічного університету, не лише вузькі місця у постачанні, як зараз, можуть призвести до дефіциту природного газу чи нафти. За певних умов суміш у трубопроводах, що зазвичай складається з газу, нафти та води, може ставати дуже в'язкою і навіть утворювати тверді фази.
Особливо великі проблеми для операторів є твердими гідратами, що утворюються з газу та води, наприклад, при остиганні суміші до низьких температур морського дна при тривалих зупинках трубопроводу.
Щоб усунути засмічення на місці, спочатку необхідно знайти пошкоджену ділянку трубопроводу. Локалізація засорів зовні є складним завданням, оскільки вони можуть утворюватись у будь-якому місці за довжиною трубопроводу.
На сьогоднішній день для виявлення засорів використовуються тепловізійні камери та гамма-випромінювання. Проте жоден із цих методів не працює під водою. Ультразвук, з іншого боку, без проблем проникає у воду, але гідратні блоки можуть бути виявлені лише на близькій відстані зовні від стінки трубопроводу.
Це обмеження створює практичні труднощі, оскільки підводні трубопроводи прокладаються на глибині до 2000 метрів і часто природно покриваються матеріалами морського дна, такими як пісок або мул. Ще одна технічна проблема, пов'язана з акустичними методами, виникає через відсутність чіткої різниці між акустичними імпедансами гідратної фази та інших фаз суміші сирої нафти, що ускладнює розрізнення.
За словами доктора Софі Буат, «нейтрони - ідеальний зонд для вирішення поставленого завдання». Вона встановила контакт із вченими Центру Хайнца Майєра-Лейбніца у Гархінгу під Мюнхеном.
«Використовуючи активаційний гамма-нейтронний аналіз можна дуже точно виявити легкі атоми і, зокрема, водень», — продовжує вона. Оскільки вміст водню в гідратах та звичайній нафті або газі значно різниться, має бути можливість виявлення закупорки шляхом вимірювання концентрації водню.
Доктор Ральф Жіль, галузевий координатор Дослідницького джерела нейтронів FRM II, провів техніко-економічне обґрунтування на цю тему разом з іншими колегами з Мюнхенського технічного університету та Дослідницького центру Юліха. Використовуючи прилад PGAA (аналіз швидкої активації гамма-випромінювання), в якому використовуються холодні нейтрони від FRM II, дослідники встановили, що цей підхід можна використовувати для диференціації між нафтою та газом та закупоркою.
На установці радіографії та томографії NECTAR та приладі FaNGAS (гамма-спектроскопія, викликана швидкими нейтронами) вони використовували швидкі нейтрони від FRM II, щоб показати, що досить велика кількість нейтронів проникає через металеві стінки трубопроводів, щоб полегшити відповідні вимірювання, і що вимір також добре працює під водою.
«Результати ясно демонструють, що нейтрони ідеально підходять для цієї програми. Більше того, експерименти показали, що ми можемо відрізнити закупорку, що навіть зароджується, від повністю розвиненої», — каже доктор Ральф Жіль. «Це дуже корисно, тому що тоді можна навіть превентивно нагріти сегмент труби, щоб розплавити закупорку до того, як вона повністю розвинеться».
На практиці мобільний детектор з невеликим джерелом нейтронів переміщатиметься туди-сюди трубопроводом у пошуках пробок.
Окрім учених Мюнхенського технічного університету, в аналізі взяли участь дослідники з Forschungszentrum Jülich та RWTH Aachen University.