Научная разработка, получившая поддержку РФФИ и Исследовательского центра Норвегии, призвана развивать технологию добычи углеводородов на шельфе, в море и суровых условиях Арктики, сообщают ученые приоритетного направления «Эконефть». 

Год назад Казанский федеральный университет совместно с Университетом Ставангера стали победителями конкурса на лучшие проекты междисциплинарных фундаментальных научных исследований РФФИ и ИСН. 

Ученые КФУ не первый год работают над созданием комплекса реагентов, которые предотвращают коррозию, образование гидратов и выпадение солей – сложных моментов добычи углеводородов в заледенелом регионе.

Отличительное свойство «казанских реагентов» в том, что они биоразлагаемы и нетоксичны. Ученые разработали новый ингибитор двойного действия, предотвращающий образование гидратов и коррозии, устранение которых является громким трендом в освоении арктических нефтегазовых месторождений. В данной работе изучалась взаимосвязь структуры и свойства для многообещающего класса гибридных ингибиторов на основе водорастворимых полиуретанов. Результаты работы отражены в журнале Molecules.

Научную группу со стороны Университета Ставангера возглавляет ведущий ученый в области нефтепромысловой химии Малкольм Келланд, а со стороны Казанского федерального университета – руководитель приоритетного направления «Эконефть» и заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ Михаил Варфоломеев.

«Основной задачей международного проекта является разработка экологически чистых, эффективных и комплексных нефтепромысловых реагентов для добычи углеводородов на шельфе и в акватории Баренцева моря, где сегодня работают российские и норвежские нефтяные компании. Наш подход позволяет получать соединения, не уступающие по своей эффективности лучшим коммерческим реагентам», – сообщил М.Варфоломеев.

В разработке нового ингибитора были использованы водорастворимые полиуретаны, что облегчает процедуру приготовления товарной формы, снижает его стоимость, улучшает стабильность и экологичность.

Новая – полиуретановая – платформа для создания ингибиторов позволяет легко варьировать их структуру таким образом, чтобы добиться максимальной эффективности и многофункциональности. Также это позволяет повысить уровень безопасности для человека и окружающей среды. Экспериментальная часть проекта проходила на базе Казанского федерального университета и РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина.

«Традиционные полиуретаны – нерастворимые в воде соединения. Их производят в огромном количестве и используют в разных сферах. Наши полиуретаны водорастворимы, что позволяет использовать их в водной среде. Создав ингибиторы на их основе, мы стали первыми, кому удалось внедрить подобное в нефтегазовую сферу. Варьируя структуру и соотношения данных компонентов, с заранее известными свойствами, мы можем целенаправленно изменять свойства конечных полимеров, т.е. получать многофункциональные нефтепромысловые реагенты», – объяснил старший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Химического института им. А.М.Бутлерова Роман Павельев.

Помимо фундаментального применения имеющихся технологий, новый проект имеет большое значение для развития научных компетенций молодых специалистов, которые получили возможность поработать над реализацией интересной задачи.

«Сегодня ведутся систематические исследования по выявлению зависимости ингибирующих свойств данных полимеров от их структуры. Особенность полиуретанов в том, что мы можем в широком диапазоне варьировать реагенты-заместители, порядок добавления реагентов, их соотношение для получения лучших ингибирующих свойств», – рассказала лаборант-исследователь НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Химического института им. А.М.Бутлерова Юлия Зарипова.

«Растворимость полиуретанов в водной среде обусловлена наличием полиэтиленгликолевых и солевых фрагментов. Присутствие этих фрагментов в молекуле полимера способствует взаимодействию с молекулами воды, тем самым нарушая ее структуру, образованную водородными связями, и создавая препятствия для образования газогидрата. По большей части эффективность ингибирования гидратообразования и коррозии связана с наличием гидрофобных фрагментов в молекуле, а растворимость – с гидрофильными», – дополнил лаборант-исследователь НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Химического института им. А.М.Бутлерова Владимир Ярковой.

Ученые отмечают, что шельф – это перспективное место для добычи углеводородов. Сейчас должен создаваться необходимый технологический задел для его перспективного освоения. Проект предполагает тесное взаимодействие специалистов из разных областей науки, имеющих успешный опыт выполнения фундаментальных и прикладных работ по данной тематике.