Научный коллектив Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета представил уникальную разработку – интегрированный метод расчета и реорганизации асфальтеновых структур в нефтяных дисперсных системах под воздействием низкочастотных акустических волн в пять кГц.

Научная статья, посвященная этой теме, была опубликована в деловом журнале Neftegaz.RU Высшей аттестационной комиссии.

По мнению ведущих специалистов в области волновых технологий, таких как директор по повышению нефтеотдачи пластов, волновым и биотехнологиям института «ТатНИПИнефть», профессор Ирик Фаттахов, волновое воздействие представляет собой мощный и перспективный инструмент, который должен занимать важное место в современных технологиях добычи, подготовки и транспортировки нефти. При этом, как подчеркивает профессор, для его эффективного применения необходимо глубокое понимание механизмов воздействия волн на пласт и развитие интеллектуальных решений с использованием ИИ и машинного обучения.

Автором метода стал аспирант кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов Алфаяад Ассим Гани Хашим. Научным руководителем выступил доцент кафедры Руслан Кемалов, научными консультантами – заведующий кафедрой Алим Кемалов и старший преподаватель кафедры Динар Валиев.

Разработка сочетает многоуровневый подход, включающий методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР-релаксометрии), адсорбционные модели Ленгмюра и BET, а также диффузионный анализ на основе уравнения Стокса–Эйнштейна. Такой комплексный подход впервые позволил количественно охарактеризовать трансформацию асфальтеновых частиц под воздействием низкочастотных акустических волн (5 кГц), включая разрушение их ядра и стабилизацию дисперсной системы.

«Наша цель – не просто анализ, а активное управление структурой асфальтенов в реальном времени. Мы доказали, что акустическая стимуляция – действенный инструмент для разрушения агрегатов и стабилизации дисперсных систем, особенно на поздней стадии разработки месторождений», – отметил аспирант.

Методика реализована в виде программного комплекса и уже получила свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Научные результаты опубликованы в ведущих профильных изданиях, включая российские журналы из перечня ВАК и международные журналы Scopus Q1.

Среди ключевых результатов: снижение среднего радиуса ядра асфальтеновых частиц на 40 процентов; увеличение числа диспергированных структур на 30–50 процентов; рост толщины сольватной оболочки в четыре раза, что усиливает стабилизацию системы, максимальный эффект достигается в температурном диапазоне 20–60 градусов, при котором деструкция асфальтенов наиболее выражена.

«Разработка направлена на решение ключевых задач отрасли – снижение вязкости нефти, устранение кольматации пористой среды и разрушение устойчивых эмульсионных структур. Эти процессы критичны для повышения эффективности добычи и стабильности транспорта углеводородов, – рассказал научный руководитель проекта Руслан Кемалов. – Принципиальное отличие предлагаемого метода заключается в его способности работать с нефтяными дисперсными системами высокой степени сложности, где традиционные подходы оказываются неэффективными».

В основе метода, по его словам, строго выверенный инженерный подход, обеспечивающий точный расчет и моделирование поведения асфальтенов и других высокомолекулярных компонентов в условиях акустического воздействия.

«Программный комплекс может быть адаптирован к реальным производственным условиям, легко интегрируется в существующие промысловые схемы и поддерживает совместимость с современными цифровыми платформами нефтегазовой отрасли. Это делает решение перспективным инструментом для повышения эффективности всех стадий подготовки, стабилизации и транспортировки нефти», — подчеркнул он.

Как отметил профессор Алим Кемалов, полученные результаты не только демонстрируют эффективность волнового воздействия на структуру дисперсных систем нефти, но и создают прочную научно-инженерную базу для формирования прорывных технологических решений, направленных на разработку тяжелых и трудноизвлекаемых запасов. Особую ценность представляет возможность интеграции данной методики в существующие промысловые процессы без необходимости радикальной перестройки инфраструктуры.

«Это — важнейшее направление развития нефтяной отрасли, особенно в условиях усложнения геологических разрезов и необходимости повышения нефтеотдачи при минимальных энергозатратах», – добавил завкафедрой.

Программный комплекс прошел апробацию в рамках ряда государственных проектов, конкурсов, программ, в числе которых программа «Старт-1» Фонда содействия инновациям, федеральная инициатива «Студенческий стартап», конкурс «50 лучших инновационных идей для Республики Татарстан», конкурс «1000 лучших инновационных идей для Республики Татарстана», победа в премии «Инженер года – 2023» Республики Татарстан, а также получил поддержку Академии наук РТ

На текущем этапе ведется подготовка к внедрению программного решения в международной организации, заинтересованной во внедрении волновых технологий нового поколения для интенсификации добычи трудноизвлекаемых запасов нефти. К слову, на сегодняшний день уже программный продукт реализовывается в учебном процессе КФУ, а также в производственных условиях компаний ООО НПЦ «Нефтегазовые Инновации» и ООО НПЦ «Бизнес Профцентр Технолоджи».