Для масштабирования, проектирования и оптимизации нефтедобычи ученые Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета совместно с АО «Зарубежнефть» первыми разработали кинетическую модель каталитического акватермолиза с использованием водорастворимого катализатора на основе никеля.

Водорастворимые катализаторы, предложенные Казанским федеральным университетом совместно с АО «Зарубежнефть», демонстрируют эффективность по снижению вязкости битуминозной нефти и могут быть использованы на месторождении с меньшими экономическими затратами. Их применение позволяет оптимизировать дорогостоящие паротепловые методы повышения нефтеотдачи.

В работе было показано, что использование сульфата никеля помогает повысить активность в преобразовании тяжелых фракций и увеличении доли насыщенных и ароматических углеводородов. Преимуществом данной системы является то, что ее можно закачать в пласт на глубине 600–700 метров в виде водного раствора без использования органических растворителей. Результаты исследования были опубликованы в Fuel.

«Использование сульфата никеля является экономически и технически эффективным на месторождениях битуминозной нефти, чем другие некоторые нефтерастворимые катализаторы, поскольку его синтез и закачка в скважины обходятся дешевле. Кроме того, этот водорастворимый катализатор считается экологически чистым, что делает его привлекательной альтернативой для методов каталитического акватермолиза», – сообщил научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Хосе Гильермо Феликс Луго. 

Фактически ученые предложили недорогой, простой в обращении катализатор. 

«Никель сернокислый дает хороший баланс между эффективностью и практичностью. Он способствует превращению асфальтенов – самых сложных и тяжелых компонентов нефти – в более легкие фракции», – объяснил младший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Сувейд Мунир Абдо Мохаммед.

Для масштабирования, проектирования и оптимизации новой перспективной технологии была разработана кинетическая модель, которая определяет механизм протекания химических реакций превращения одних фракций нефти в другие в процессе каталитического акватермолиза.

«В ходе совместного исследования с нашим индустриальным партнером "Зарубежнефтью" были достигнуты важные результаты: предложенная модель успешно прогнозирует поведение фракций (насыщенные, ароматические, смолы и асфальтены) во время процесса акватермолиза с использованием сульфата никеля. Кинетическая модель помогает понять и оптимизировать преобразование тяжелых фракций в более легкие, что крайне важно для повышения эффективности процесса акватермолиза. При этом катализатор позволяет снизить энергию активации процесса преобразования асфальтенов в более легкие фракции, что является важной задачей при облагораживании тяжелой нефти. Сульфат никеля препятствует чрезмерному превращению легких фракций в газы, сохраняя углеводороды в жидкой фазе, что очень важно для дальнейшей стадии подготовки продукции», – прокомментировал руководитель проекта, заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекемых углеводородов ИГиНГТ Михаил Варфоломеев.

Применить технологию планируют на месторождении Бока де Харуко уже в ближайшей перспективе.

«Катализатор сульфата никеля усиливает конверсию асфальтенов в мальтены и препятствует реакциям крекинга легких фракций с образованием газов. Это является преимуществом для технологии циклической закачки пара, применяемой на месторождении Бока де Харуко, поскольку известно, что получение газа препятствует росту паровой камеры, снижая нефтеотдачу, а с помощью разработанного катализатора ее можно повысить», –рассказал Хосе Гильермо Феликс Луго.

Месторождение Боко де Харухо было выбрано для проведения каталитического акватермолиза из-за высокой вязкости нефти, которая представляет собой значительные проблемы добычи с использованием традиционных методов.

«Применение водорастворимого катализатора эффективно влияет на процесс термического разложения тяжелых фракций, снижая вязкость тяжелой нефти, что приводит к значительному повышению ее подвижности в пластовых условиях, облегчает ее добычу и последующую транспортировку», – отметил Сувейд Мунир Абдо Мохаммед.

Погрешность кинетической модели не превысила 6,9 процентов, что свидетельствует о высокой точности разработки.