Новый катализатор увеличил добычу высоковязкой нефти

Ученые разработали новый катализатор на основе металлов, который значительно повышает эффективность добычи тяжелой нефти. В обычных условиях такую нефть сложно добывать из-за высокой вязкости. Поэтому чаще всего применяют тепловые методы, при которых в пласт закачивают перегретый пар, разогревающий нефть, тем самым снижая ее вязкость и улучшая текучесть. Эксперименты показали, что использование нового катализатора при добыче тяжелой нефти позволяет снизить вязкость в 2,6 раза и увеличить добычу на 69%. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Analytical and Applied Pyrolysis.

Тяжелая сырая нефть (высоковязкая нефть) — это природный ресурс, который играет важную роль в мировой энергетике, особенно в условиях истощения запасов широко используемой сейчас легкой нефти. По оценкам, общие запасы тяжелой нефти достигают шести триллионов баррелей, из которых два триллиона считаются доступными для добычи. Но добыча и переработка высоковязкой нефти — сложный процесс. Из-за большого содержания асфальтенов, смол и других органических соединений тяжелая нефть очень вязкая и плотная. Поэтому, чтобы извлечь ее из месторождений, приходится использовать сложные технологии, например паротепловую обработку, при которой в нефтяной пласт закачивают горячий пар, после чего нефть разогревается и становится более текучей. Но такой метод требует значительных энергозатрат и подходит не для всех типов нефтяных пластов.

Альтернативой может служить каталитический акватермолиз — метод, который с помощью катализаторов позволяет разрушать сложные и тяжелые молекулы в нефти и превращать их в более легкие. Это не только снижает вязкость нефти, но и улучшает ее состав, делая более пригодной для дальнейшей переработки.

Ученые из Казанского (Приволжского) федерального университета в сотрудничестве с компаниями «РИТЭК-Самара-Нафта» и «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» создали катализаторы на основе железа, никеля, кобальта, хрома и меди. Эти соединения протестировали в лабораторных условиях, которые имитировали каталитический акватермолиз тяжелой нефти. Эксперимент показал, что катализатор на основе таллата меди — соединения меди и талловой кислоты или ее производных — снижает вязкость нефти в 2,6 раза по сравнению с исходными образцами. Кроме того, катализатор на основе смеси железа и никеля позволил уменьшить содержание высокомолекулярных соединений, особенно смол, на 8%. Таллат железа увеличил содержание легких углеводородов на 17%.

В результате ученые выбрали наиболее подходящий состав катализатора — смесь железа и никеля в соотношении 85:15. Этот катализатор исследователи протестировали в полевых условиях для добычи нефти из скважины Аксеновского месторождения, которое находится в Самарской области. Так, перед началом акватермолиза в нефтяной пласт добавили катализатор. Это было нужно, чтобы катализатор успел смешаться с нефтью и начал работать при нагревании. За четыре месяца добычи с использованием катализатора обводненность нефти — содержание в ней воды — снизилась с 99% до 30%. Большое содержание воды — это серьезная проблема, которая усложняет процесс очистки сырья, а также приводит к износу оборудования.

В результате использования нового катализатора добыча нефти увеличилась, что показывает высокую эффективность метода. Кроме того, использование каталитического акватермолиза позволяет не только увеличить добычу, но и снизить затраты энергии на этот процесс. Таким образом, разработка нового катализатора на основе металлического таллата открывает новые возможности для добычи высоковязкой нефти, которая раньше считалась труднодоступной.

«Мы планируем продолжить исследования, чтобы улучшить состав катализатора и расширить область его применения. В перспективе этот метод может быть использован на других месторождениях высоковязкой нефти, что сделает их разработку более экономически выгодной», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ирек Мухаматдинов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории методов увеличения нефтеотдачи Казанского федерального университета.