Невозможно оспорить факт, что при добыче нефти человечество противостоит колоссальным силам природы. К счастью, люди научились добывать нефть безопасно.
Сегодня при добыче нефти новые технологии предполагают использование водорода. И пока в мире лишь назревает «водородный бум», ученые приоритетного направления «Эконефть» КФУ совместно с коллегами из АО «Зарубежнефть» нашли легкодоступный, экологический и дешевый источник его извлечения. Исследователи доказали химическую роль воды как экологически чистого донора водорода. Для этого специалисты использовали уникальный комплекс оборудования по исследованию изотопов, а также установки для паротеплового воздействия. Результаты исследования были опубликованы в FUEL.
«Пар давно используется при добыче нетрадиционных углеводородов, являясь одной из основных технологий для внутрипластового облагораживания, а также снижения вязкости тяжелой и высоковязкой нефтей. Несмотря на это в течение многих лет настоящая роль воды в процессе акватермолиза при паротепловом воздействии была недостаточно ясна. Вода была знакома специалистам в качестве агента для передачи тепла в нефтяной резервуар, а не как источник водорода», – пояснил младший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Амин Мунтасер.
Партнер Казанского университета «Зарубежнефть» использует для добычи тяжелых нефтей закачку водяного пара в скважину. За счет высокой температуры нефть снижает свою вязкость, после чего ее в разы легче добыть. По результатам проведенной работы ученые КФУ доказали, что вода действительно способна участвовать в химических реакциях с тяжелыми компонентами нефти и способствовать снижению вязкости.
«Специалисты вместо обычной воды взяли «тяжелую», которая отличается высоким уровнем «тяжелого» водорода. В процессе эксперимента ученые посмотрели, как водород себя проявит. К слову, в процессах добычи нефти одна из важных ролей принадлежит именно ему. Как удалось выяснить, значительная часть водорода «тяжелой» воды переходил в «тяжелые» фракции», – объяснил проректор по научной деятельности, директор ИГиНГТ КФУ Данис Нургалиев.
Дейтерированная («тяжелая») вода была использована учеными как изотопный маркер, позволяющий отследить, участвует ли она в химических реакциях.
«Когда мы делаем из «тяжелой» воды пар и воздействуем им на нефть, то, если есть химическая реакция, атомы дейтерия попадают в состав молекул компонентов нефти. Если «тяжелая» вода действительно участвует в реакции, то мы можем увидеть эти изотопные метки специальными экспериментальными методами. И действительно, мы увидели, что в нефти после паротеплового воздействия появились атомы дейтерия: следовательно, произошла химическая реакция с участием молекул «тяжелой воды», – сообщил руководитель приоритетного направления «Эконефть», завкафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ КФУ Михаил Варфоломеев.
Еще одним этапом исследования стало рассмотрение процесса каталитического акватермолиза – процесса, когда вместе с водяным паром в пласт закачиваются катализаторы. Оказалось, что и в этих операциях вода принимает активное участие и совместно с катализатором помогает еще эффективнее снижать вязкость нефти в процессе теплового воздействия. При использовании катализатора специалисты увидели, что в нефти появляется больший объем изотопных меток и ее вязкость снижается лучше.
Данная работа стала логическим продолжением тесного сотрудничества нефтедобывающей компании и Казанского университета. Напомним, катализаторы, созданные на базе лабораторий «Эконефть», успешно проявили себя на месторождении Бока де Харуко на Кубе в 2019 году. Более того, совместно со специалистами КФУ «Зарубежнефть» провела пилотные испытания по закачке катализаторов и на других крупных месторождениях.