В Казанском федеральном университете, используя изотопные индикаторы, раскрыли детали процесса «подземной переработки» нефти, происходящего под воздействием каталитического гидротермального метода. Данная научная работа была поддержана Российским научным фондом в рамках функционирования лаборатории мирового уровня.
Фото: Яндекс Карты
Исследователи из Института геологии и нефтегазовых технологий провели всесторонний анализ и определили механизмы химических преобразований, возникающих при нагнетании водяного пара и предшественника катализатора в ходе разработки месторождений тяжелой нефти с высоким содержанием серы.
В КФУ обнаружили, каким образом происходит «подземное улучшение качеств» нефти под влиянием каталитического гидротермального воздействия, применяя при этом изотопные «метки». Об этом сообщили в Информационном агентстве «Девон» со ссылкой на Институт геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета.
Ученые идентифицировали механизмы химфических реакций, протекающих при закачке водяного пара и прекатализатора при эксплуатации залежей сернистой тяжелой нефти.
Повышенная вязкость подобного сырья создает многочисленные затруднения в ходе добычи, хранения и транспортировки. Присутствующая в нефти сера оказывает отрицательное воздействие на катализаторы, что приводит к снижению эффективности переработки нефти.
Для преодоления этих трудностей в промышленности применяются технологии, основанные на снижении вязкости и концентрации серосодержащих компонентов. Среди них выделяется каталитическое внутрипластовое гидротермальное облагораживание, реализуемое при добыче посредством теплового воздействия на пласт с использованием закачки водяного пара.
В Казанском федеральном университете на протяжении многих лет активно ведутся исследования в этом направлении. В частности, ученые из Казани изучили, с применением изотопных методов, роль воды в процессах улучшения качеств и десульфуризации тяжелой нефти.
Вода представляет собой экологически безопасный растворитель, способный участвовать в реакциях акватермолиза и снижать вязкость и содержание серы, что соответствует принципам «зеленой» химии (экологически чистой химии).
В КФУ изучали функцию воды как экологически чистого теплоносителя при паротепловом воздействии и как источника водорода при гидротермальной обработке сернистых нефтей, включая модельные серосодержащие соединения и выделенные групповые фракции (SARA насыщенные, ароматические, смолы и асфальтены).
«Данное исследование стало важным шагом вперед, сообщил сотрудник ИГиНГТ Амин АЛЬ-МУНТАСЕР. Впервые с использованием тяжелой воды мы доказали ее участие в реакциях переноса водорода не только в жидких, но и в газообразных продуктах. Это было установлено по результатам изотопного анализа метана и сероводорода».
Путем экспериментов ученые КФУ дополнительно подтвердили, что при гидротермальном воздействии вода выступает не только как реакционная среда, но и как возможный поставщик водорода.
В предшествующих работах, выполненных совместно с «Зарубежнефтью», исследователи института продемонстрировали, что вода в условиях акватермолиза выполняет двойную роль, объяснил научный руководитель проекта, поддержанного Российским научным фондом, Михаил ВАРФОЛОМЕЕВ. Исследования проводились при финансовой поддержке РНФ.
Вода действует как растворитель и как реагент в химической реакции, что делает ее ключевым элементом в разработке экологически чистых и эффективных технологий добычи и внутрипластового облагораживания тяжелых нефтей.
«Однако в предыдущих исследованиях не хватало информации на молекулярном уровне, позволяющей отследить весь путь реакции, добавил Варфоломеев. Это имеет решающее значение для дальнейшего моделирования и оценки применимости и эффективности технологии к разработке конкретных залежей тяжелых нефтей с определенным составом и свойствами».
Для устранения этого пробела ученые Казанского университета осуществили исследования с использованием дейтерированной воды, также известной как тяжелая вода (D2O). В качестве объекта исследования был выбран растворимый в нефти металлоорганический предшественник катализатора акватермолиза стеарат никеля.
Уникальное сочетание методов дейтериевого ядерно-магнитного резонанса (2H-ЯМР) и газовой хроматографии с масс-спектрометрией (ГХ-МС) позволило непосредственно отследить этапы химических реакций, в которых участвует вода.
«Это также предоставило возможность количественно оценить влияние температуры (200, 250 и 300 градусов Цельсия), пояснил сотрудник лаборатории внутрипластового горения Сувейд МУНИР. Полученные данные являются прямым доказательством активной донорной функции воды».
Результаты не только расширяют теоретическую основу в области гидротермального облагораживания и проясняют механизмы переноса водорода, но и служат убедительным аргументом в пользу оптимизации технологий улучшения качества и десульфуризации (удаления серы), отметили в КФУ.