В НЦМУ развивают нанотехнологии для нефтедобычи
Получены стабилизированные наночастицы активного материала — металлического натрия.
Научная группа НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ выяснили, как наночастицы металлического натрия влияют на добычу нефти.
Неблагоприятные геологические условия и низкая экономическая эффективность нефтедобычи активизируют инновационную деятельность по созданию и дальнейшему применению новых высокоэффективных технологий. В число технологических новшеств стоит отнести наноматериалы и нанотехнологии, в частности, органодисперсию наночастиц металлического натрия. Преимущественно речь идет о применении данного материала для интенсификации добычи нефти из плотного и слабопроницаемого пласта, что находит свое отражение в действующих патентах Научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты». Данная разработка казанских ученых позволяет достаточно простым способом получить наночастицы доступного, но химически очень активного материала — металлического натрия. Он может быть легко закачан в нефтенасыщенный пласт, быть активизирован и способствовать протеканию процессов, увеличивающих дебит скважины. Подробности работы были опубликованы в Catalysts.
«Металлический натрий представляет собой очень активный материал, который легко вступает во взаимодействие с различными химическими веществами, а в реакции с водой образует щелочь и газообразный водород. Первый компонент – щелочь – уже давно используется в нефтедобыче, например, при щелочном затоплении. Газообразный водород, в свою очередь, хорошо растворяется в сырой нефти, повышая ее подвижность. В определенных условиях металлический натрий способствует гидрированию непредельных компонентов, помимо этого при контакте металлического натрия с водой выделяется большое количество теплоты, что в совокупности положительно сказывается на дебите скважины», — сообщил ведущий научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Алексей Вахин.
Увеличение спроса на энергию во всем мире, основным источником которой является углеводородное сырье, последовательно расширяет необходимость создания и внедрения инновационных методов увеличения нефтеизвлечения. Нанотехнологии сегодня не только расширяют имеющийся перечень направлений, но и удерживают на себе внимание специалистов многие годы. Необходимость внедрения нанотехнологий возникает из-за существенных отличий условий добычи, характеристик коллекторов и свойств добываемых нефтей.
«Нанотехнологии, которые сегодня охватывают многие области промышленности и различные сферы жизнедеятельности человека, не обошли стороной и нефтяную отрасль. Известно, что переходя в нанообласть, где размер частиц достигает размера 1-100 нм, резко возрастает доля поверхностных атомов по отношению к объемным, а большинство процессов в коллоидных системах, к которым относится и нефть, протекает на границе раздела фаз, поэтому увеличение поверхности приводит к интенсификации этих процессов. Следовательно, наночастицы являются более реакционноспособными, чем их более крупные аналоги. Кроме того, из-за небольшого малого размера, который колеблется от 1 до 100 нм, наночастицы могут легко распространяться в пористых средах без снижения проницаемости», — объяснила инженер НИЛ «Внутрипластовое горение» Софья Трубицина.
Несмотря на высокую эффективность, продемонстрированную в различных проектах, наночастицы по-прежнему являются достаточно дорогим ресурсом. Стоимость того или иного решения, основанного на нанотехнологиях, в первую очередь, зависит от начальной стоимости прекурсоров для синтеза наноструктур. Поэтому данное исследование ученых НЦМУ также направлено на снижение стоимости и увеличение доступности наночастиц для промышленных решений, что, безусловно, отвечает технологической повестке современного мира.
«Мы были в поисках доступных и перспективных предшественников наноструктур, которые могут эффективно увеличить нефтеотдачу коллектора с тяжелой нефтью. На роль одного из кандидатов, по нашему мнению, весьма хорошо подходит металлический натрий», — отметил инженер НИЛ методов увеличения нефтеотдачи Айдар Каюмов.
«Первые результаты исследования показали сопоставимую эффективность применения органосуспензий натрия с нефтерастворимыми прекурсорами катализатора, нашей более ранней разработкой. При этом экономическая составляющая часть получения суспензии натрия намного ниже», — дополняет старший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Фирдавс Алиев.
Результаты исследований показали, что в присутствии наночастиц натрия в процессе паротепловой обработки происходит образование активного водорода в объеме нефти. Помимо этого, нанодисперсия металлического натрия способствует увеличению доли низкомолекулярных углеводородов в насыщенной и ароматической фракциях, связыванию сероводорода и углекислого газа. Итогом облагораживания нефти в процессе акватермолиза в присутствии наночастиц металлического натрия является снижение вязкости нефти, приводящее к увеличению подвижности потока при ее извлечении.
Результаты исследования нашли свое применение в ПАО «Татнефть». Уже в ближайшее время будет получена опытная партия нового реагента и состоится его промысловое испытание на месторождении. Планируются две скважинные операции для отработки технологии для широкого применения при освоении месторождений высоковязкой нефти.
