Коллектив ученых НИЛ «Внутрипластовое горение» Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета создал нефтерастворимые катализаторы на основе подсолнечного масла.

Об их эффективности свидетельствуют результаты исследований, представленные в высокорейтинговом издании Chemical Engineering Journal, входящем в первую тройку изданий в мире по направлениям Industrial and Manufacturing Engineering и Environmental Chemistry.

Сотрудники НИЛ «Внутрипластовое горение» объяснили, какую роль при создании катализаторов играет подсолнечное масло.

«Как известно, высоковязкие трудноизвлекаемые нефти добывают с использованием пара и технологии внутрипластового горения, – рассказывает руководитель НИЛ "Внутрипластовое горение" Алексей Вахин. – Чтобы повысить качество нефти, то есть сделать ее менее вязкой, используют катализаторы (наночастицы оксидов переходных металлов). Если закачивать в пласт суспензию из этих наночастиц, то обеспечить ее стабильность очень сложно.  Мы и некоторые другие российские и зарубежные научные коллективы пошли по пути получения прекурсоров катализаторов – органорастворимых соединений металлов, которые легко проникают в пористую среду пласта.  Прекурсор вводится в пласт, под действием тепла органорастворимое соединение распадается, и наночастицы высвобождаются, равномерно распределяясь в пласте. Они взаимодействуют с кислородом (или с серой) в составе нефти, в результате образуется катализатор – оксид (либо сульфид) металла».

В работе, которой посвящена статья,  детально изучены кинетические характеристики таких катализаторов, пояснил старший научный сотрудник этой лаборатории Хельхаль Мохаммед-Амин, руководитель гранта РНФ «Каталитическое окисление тяжелых нефтей в присутствии наночастиц переходных металлов», рассчитанного на 2022–2024 гг. Проект молодого ученого КФУ из Алжира победил в конкурсе РНФ «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

«В рамках проекта мы занимаемся созданием катализаторов на основе органических соединений железа, кобальта, никеля и меди, а также устанавливаем взаимосвязи между характеристиками полученных наночастиц (химическим составом, морфологическими и текстурными параметрами) и их каталитической активностью, – говорит Араш Таджик, младший научный сотрудник НИЛ "Внутрипластовое горение". – В ходе исследований нам удалось доказать, что лиганд, который используется для создания внутрипластовых катализаторов, влияет на их эффективность».

Лиганд входит в состав прекурсора катализатора. Вместе с атомом металла он образует термонестабильное соединение.

«Раньше считалось, что роль лиганда не важна. Главное, чтобы он был доступным, дешевым и способствовал соединению металла с нефтью, – говорит А. Вахин. – Наши исследования показали, что эффективность катализатора зависит, в том числе, и от того, какой лиганд был использован для получения прекурсора. В качестве лигандообразователя нами было впервые использовано подсолнечное масло (ранее мы использовали рапсовое масло и отходы деревообрабатывающей промышленности)».

В результате математического моделирования учеными был создан высокоэффективный катализатор на основе меди для ускорения процесса окисления тяжелой нефти. В составе лиганда, который использовался при синтезе прекурсора катализатора, – подсолнечное масло.  

Ученые уверены: от того, какой используется лиганд, будет зависеть состав образующейся формы активного катализатора.  Они планируют выяснить, на каком этапе тот или иной лиганд влияет на эффективность получаемых катализаторов, а также определить, какой из лигандообразователей является самым дешевым и эффективным.

Подобного типа катализаторы позволяют обеспечить повышение эффективности технологии внутрипластового горения. Кроме того, такие катализаторы могут быть применены и для других тепловых методов нефтедобычи.