Широкомасштабное применение новых комплексных технологий увеличения нефтеотдачи, сочетающих базовое воздействие на пласт закачкой воды или водяного пара с физико-химическими методами, является перспективным методом добычи трудноизвлекаемой нефти. Данное направление активно развивается в Казанском федеральном университете.

Стремительно растущие потребности мировой экономики в углеводородах, согласно прогнозам, будут удовлетворяться освоением ресурсов новых нефтедобывающих регионов, а также за счет разработки месторождений тяжелых, высоковязких нефтей и битумов. Большие запасы таких углеводородных ресурсов имеют Канада, Венесуэла, Мексика, США, Россия, Кувейт и Китай.

По запасам нефти Китай заметно уступает ведущим нефтяным странам мира. Нефтегазовая промышленность в стране сравнительно молода, но она интенсивно развивается за счет правильно продуманной логистики и внедрения инновационных технологий. Так, например, казанские ученые предложили к применению разработанную в КФУ кинетическую модель для предсказания параметров технологии каталитического акватермолиза на китайском месторождении Ляохэ.

Разработанная кинетическая модель позволяет прогнозировать состав (насыщенные углеводороды, ароматические соединения, смолы и асфальтены) сырой нефти, полученной после применения некаталитического и каталитического акватермолиза. Месторождение Ляохэ, где в перспективе будет применена данная технология, располагается вблизи национального заповедника Шуантай-Хэкоу.

Подробности работы ученые опубликовали в FUEL. Исследование проходило с участием приглашенного профессора КФУ из Мексиканского института нефти Анчиты Хорхе.  

«Предложенная кинетическая модель протестирована с использованием экспериментальных данных по российской нефти и подтверждена экспериментальными данными по китайской нефти. Таким образом, можно сказать, что кинетическая модель способна прогнозировать некаталитический и каталитический акватермолиз различных нефтей», – сообщает Анчита Хорхе.

Изучение различных химических реакций, протекающих с нефтяными компонентами при воздействии пара при высоких температурах и давлениях, имеет большое значение для контроля за изменением состава и свойств тяжелой нефти. Серия реакций, именуемая акватермолизом, была изучена с использованием различных переходных металлов, которые продемонстрировали способность катализировать образование более легких соединений.

«Одним из наиболее широко используемых является гетерогенный катализатор, включающий металлические частицы, оксиды металлов, сульфиды, карбиды и наночастицы фосфидов, а также металлические твердые кислоты. Результаты показали, что NiO (оксид никеля)  обладает самой высокой каталитической активностью в отношении снижения вязкости», – пояснил научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Феликс Гильермо, являющийся постдоком в рамках проекта РНФ.

«Полученная кинетическая модель способна предсказывать композиционное распределение фракций нефти, количество и состав газообразных продуктов в условиях каталитического акватермолиза с хорошим соответствием экспериментальным данным», – дополнил научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Алексис Тирадо.

Кроме того, анализ поведения различных фракций дает ценную информацию о механизме реакции. Был сделан вывод, что различные пути реакции, протекающие в ходе акватермолиза тяжелой нефти, в основном зависят от свойств сырья и тяжелых фракций, рабочих условий и типа используемого катализатора.

Высокая сложность кинетической модели, а также точность кинетических параметров для прогнозирования выходов продуктов реакции акватермолиза тяжелой нефти позволяют признать эту работу актуальной и практически важной.

«Полученные результаты служат основой для разработки подробных кинетических моделей и моделирования скважин. После того, как кинетическая модель проверена, ее можно использовать для численного моделирования технологии, чтобы определить оптимальные условия и необходимую инфраструктуру для применения каталитического акватермолиза и увеличения коэффициента нефтеотдачи месторождения Ляохэ», – отметил руководитель проекта, заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов КФУ Михаил Варфоломеев.   

Работа позволит внедрить в промышленное производство рентабельную и экологически безопасную технологию, чтобы противостоять истощению запасов легких углеводородов и растущему спросу на энергию.