Ученые приоритетного направления «Эконефть» рассмотрели возможности растворимых в масле катализаторов на основе переходных металлов (Fe, Co, Ni) с целью повышения качества переработки тяжелой нефти на месте. 

В связи с продолжающимся снижением доступности легкой сырой нефти, а также растущей потребностью в энергии разработка ресурсов для работы с “черным золотом” по-прежнему является крайней необходимостью.

Добыча тяжелой нефти – операция не из простых, в первую очередь из-за вязкости и высокого содержания высокомолекулярных соединений (асфальтенов и смол), гетерогенных элементов (азота, серы и кислорода) и различных металлов, например никеля и ванадия.

Следовательно, чтобы добывать и эксплуатировать тяжелую сырую нефть, ее вязкость должна быть значительно снижена. Для решения поставленной задачи учеными были разработаны термические методы. Несмотря на то, что альтернативные технологии, например с использованием ультразвука и магнитного поля, уже давно эксплуатируются, все же они далеки от масштабного использования. Наиболее широко применяемым термическим методом для извлечения тяжелой нефти на сегодня по-прежнему считается паротепловое воздействие, несмотря на высокие затраты энергии, экологические проблемы, потребление пресной воды и т.д.

Эффективное средство решения хотя бы части обозначенных задач было предложено учеными приоритетного направления «Эконефть». В одном из последних исследований научная группа рассмотрела каталитические свойства и возможный механизм новых катализаторов на основе переходных металлов (Fe, Co, Ni) для нефтяных месторождений Татарстана при паротепловом воздействии. Подробности научной работы были опубликованы в FUEL.

«Данные катализаторы показали хороший эффект при температуре 300 °C в снижении вязкости, увеличении содержания насыщенных соединений, уменьшении содержания смол и асфальтенов, удалении серы, азота и уменьшении содержания полиароматических соединений и т.д.», – сообщил младший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Сувейд Мунир Абдо Мохаммед.

Как рассказали молодые ученые, применение данных катализаторов приводит к улучшению  качества нефти, что является благоприятным фактором для высокой эффективности разработки тяжелых запасов.

«Катализаторы  представляют собой нефтерастворимые реагенты на основе переходных металлов с разными лигандами. Нефтерастворимые органические лиганды могут улучшать липофильность катализаторов, это способствует тому, что ионы металлов изменяют свою каталитическую активность», – отметил старший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Чэнгдонг Юань.

К слову, некоторые функциональные органические лиганды могут также работать в качестве донора водорода для повышения эффективности внутрипластового облагораживания тяжелых нефтей. Следовательно, природа органических лигандов очень важна для нефтерастворимых катализаторов, благодаря чему их каталитическая эффективность может быть значительно улучшена, если для конкретной нефти подобрать правильные лиганды.

«В этом исследовании мы рассмотрели стеариновую кислоту с учетом ее длинной алкильной цепи, которая может быть полезна для взаимодействия с длинными боковыми цепями компонентов тяжелых нефтей», – объяснил Чэнг Донг Юань.

Итоги исследования показали, что хорошие каталитические свойства новых катализаторов на основе переходных металлов, а также их низкая стоимость и легкий доступ делают их потенциальным решением в реакции акватермолиза и добычи тяжелой нефти.

Кстати, сама идея увеличения нефтеотдачи и улучшения качества нефти посредством катализатора не нова. Но и отказаться от создания и использования катализаторов мир уже вряд ли сможет. Проведенная работа казанских ученых по внедрению доступных катализаторов позволяет сделать новый шаг вперед к развитию нефтегазовой отрасли страны, при этом не останавливая достаточно амбициозный и перспективный для промышленности России процесс. Очевидно, что использование новейших технологий позволит университету достичь высоких показателей в сфере нефтепереработки, соответствующих мировому уровню.