麻省理工学院科研团队日前发布了一项涂料科技，该技术可以阻止水合物/冰的积聚，以保证管道内的油气传输不受堵塞。
发生在2010年4月20日的美国墨西哥钻井平台的爆炸和原油外泄，给沿岸和海洋生态带来了毁灭性的破坏。钻井平台的管理者认为几周时间就可以阻止原油泄漏，直到5月9日，他们才成功的在破损的油井上安置125吨的控油圆顶控制外泄。如果当时可以采购这种阻止积聚的涂料技术，通过管道将原油快速的传输到油轮之上，防止泄漏事件所造成的的灾难性污染。但是，是什么阻碍排险计划没有按期进展呢？
罪魁祸首就是有冻水和甲烷混合的混合物，其学名称为甲烷包合物。因为接近海底的低温和高压，很容易在控油圆顶和外泄管道附近聚集大量的泥浆混合物，影响原油的通畅输送。如果不存在甲烷包合物的影响，控油圆顶是可以顺利工作，也就不会出现长达4个月的泄漏和生态破坏了。
来自麻省理工学院的研究团队，给未来可能发生的类似事故提供了新的解决方案。它可以防止石油和天然气管道内的堵塞，减少了管道内壁清洁的高额维护成本，同时也可以避免由于管道内部积聚所导致的的应力破裂。
在新一期的ACS Applied Materials and Interfaces科技期刊内，MIT机械工程教授Kripa Varanasi、博士后Arindam Das和Taylor Farnham、Srinivas Bengaluru Subramanyam共同撰写了这篇名为《阻止冰水混合物积聚新方法》的论文。
新方法的关键在于，在管道内部涂覆一层促进阻流物扩散的阻水涂层，涂层可有效的阻止冰粒或者水滴粘附在管道内壁，避免可能减缓或者组织流动的包合物积聚。
传统的管道清洁主要方法是管道加热、内部减压或者添加化学助剂清除，高额的成本和潜在污染却无法避免。新的解决方案并不是主动维护，一旦涂装之后，无须额外的维护，管道内壁涂层首先会捕捉原油或者天然气中的液烃，产生天然的疏水层，这样就可以防止冰粒附着在内壁上。
论文作者之一，Varanasi介绍说，现有的预防措施被称为流量保证措施，管道方每年花费数亿美元去进行流量保证措施，在维护成本和环境友好都没有优势。但是如果没有这种措施，水合物就会积聚起来，从而降低流量，不仅管道运营方的收入会降低，而且可能形成管道堵塞，产生事故隐患。
另一位论文作者，Das谈到，近海大陆架中存在丰富的甲烷水合物，近年来甲烷水合物被认为是一种巨大的潜在燃料来源，如果可以设计开采方案的话，这种隐患就会变得更大。甲烷水合物的沉积和积聚要比油气更容易受到冻结和堵塞的影响，防止积聚很大程度上取决于避免最初的水合物粘附在管壁上，一旦粘附上，初始的水合物就会不断吸收其他颗粒，积聚的尺寸会飞速扩张。Farnham表示，新的方法就在于解决在最大程度解决初始水合物的粘附。
在应用于石油和天然气管道领域之前，该方法也有商业化的应用。为防止番茄酱、蜂蜜等高粘度液体附着在容器内壁上，容器内部通常会进行涂层处理，首先将容器内壁涂装纹理涂层，并在涂层上涂抹润滑剂，防止粘附。而在新的管道系统中，使用环境为液体，所以并不适合表面涂抹润滑剂。内壁疏水是核心，而是在原油中存在的液态烃，只需要它们靠表面涂层的表面张力就可以粘附在内壁之上，就可以起到有效阻水的作用。
在实验室测试中，甲烷包合物可以在低压和中压管道中无阻力传输，并没有发生水合物粘附在管道内壁上，证明该系统的行之有效。据悉该研究项目是由意大利能源公司EniSpA通过麻省理工学院能源计划资助。
责任编辑：李钟毓
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