Российские ученые разработали новый подход, упрощающий добычу тяжелой и вязкой нефти
Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
Такой подход оказался на 19% эффективнее по сравнению с действием одного лишь пара, который широко применяется при добыче нефти.
Предложенный метод поможет повысить энергоэффективность применяемых технологий.
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Industrial & Engineering Chemistry Research.
Запасы повсеместно используемой нефти иссякнут примерно через 50 лет, поэтому нефтедобывающие компании начинают использовать менее доступную тяжелую нефть - сырье с высокой вязкостью, плотностью и массой, из-за которых ее очень сложно извлечь из участков недр.
Из-за трудностей, связанных с добычей, производство нефтепродуктов на основе тяжелой нефти дорогое.
Кроме того, сырье приходится дополнительно очищать от высокомолекулярных примесей - смол, асфальтенов и других, которые в большом количестве содержатся в тяжелой нефти.
Тяжелая нефть и перегретый пар
Чаще всего для извлечения такой нефти в пласт закачивают перегретый пар.При этом в результате перехода пара в состояние воды пласт разогревается и нефть становится более подвижной.
Такой метод добычи нефти энергозатратен, и, чтобы сделать его эффективнее, можно вместе с паром вводить в пласт катализаторы.
Соединения обеспечивают разрушение самых тяжелых компонентов нефти - смол и асфальтенов.
Это обеспечивает повышение нефтеотдачи пласта, а добытая нефть легче поддается транспортировке и переработке.
Ученые из Казанского федерального университета для снижения вязкости тяжелой нефти предложили использовать соли уксусной кислоты с переходными металлами (ацетаты) в качестве дополнения к паровой обработке.
Эти соединения служат предшественниками катализатора - из них в пласте образуются частицы сульфидов соответствующих переходных металлов.
Они выступают активной формой катализатора, воздействующего на химические связи между углеродом и серой в смолах и асфальтенах.
Тезисы старшего научного сотрудника Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета Алиева:
- мы впервые продемонстрировали, что ацетаты металлов можно использовать для паротепловых технологий добычи тяжелой нефти;
- эти недорогие и безопасные соединения помогут повысить энергоэффективность существующей технологии;
- обычно для добычи тяжелых марок нефти, отличающихся высокой вязкостью, нефтяники закачивают в скважины горячий водяной пар;
- он прогревает пласты нефтеносных пород, в результате чего углеводороды становятся более текучими, что упрощает их извлечение из скважины;
- процедура требует существенных расходов энергии, что повышает себестоимость добычи нефти.
Российские ученые обнаружили, что молекулы подобных катализаторов можно формировать прямо внутри месторождений, если вводить внутрь них ацетаты меди и никеля.
В эфире эксперименты
Этапы:- сначала смоделировали стандартную паровую обработку образцов тяжелой нефти в лабораторном реакторе - автоклаве,
- такой подход снизил вязкость нефти на 39%;
- далее исследователи добавили в автоклав ацетаты различных металлов - свинца, магния, натрия, цинка, меди и никеля;
- после чего сравнили свойства нефти, прошедшей такую комбинированную (пар вместе с катализатором) обработку с результатами предыдущего эксперимента, где использовался только пар.
Это приводит к снижению массовой доли высокомолекулярных углеводородов с 38% до 23,5%, а также к уменьшению температуры кипения нефти на 30%.
Как оказалось, ацетаты меди и никеля, совмещенные с действием пара, снизили вязкость исходной нефти на 58%, что на 19% превышает показатели очистки одним лишь паром.
Такого эффекта удалось достичь благодаря тому, что катализатор ускорил разрыв химических связей в длинных молекулах смол и асфальтенов.
Ранее ученые из Новосибирского государственного университета (НГУ) разработали и запатентовали новый способ очистки насосных труб без их извлечения из нефтяных скважин.
Метод позволяет производить очистку внутри скважины, что значительно экономит время и средства, не приводя к остановке нефтедобычи.