Новый катализатор для поджога нефти

Катализатор на основе соединения меди и стеариновой кислоты эффективно помогает внутрипластовому горению нефти — процессу, который дает возможность лучше извлекать углеводороды, частично уничтожая их внутри пласта. Доказательства этого ученые Казанского федерального университета (КФУ) представили в журнале Applied Catalysis A: General, пишет информационный портал «Индикатор».

«С использованием катализатора мы можем добыть больше нефти, причем она будет частично переработана в пласте (подземное облагораживание тяжелой нефти), — рассказал “Стимулу”  руководитель приоритетного направления “ЭкоНефть” Михаил Варфоломеев. — Наши эксперименты показали, что дополнительная добыча может достигать десятков процентов. В зависимости от размера участка разработки и количества обработанных скважин дополнительная прибыль может составлять десятки миллионов рублей».

На данный момент разработками заинтересовались компании «Татнефть» и РИТЭК.

«Сейчас мы находимся на стадии НИОКР, в рамках которых мы на образцах нефти и керна с месторождений этих компаний проведем экспериментальные работы, чтобы подобрать оптимальные условия и добиться максимальной эффективности применения катализатора. Мы уже вложили определенные инвестиции. Сделали несколько пилотных установок, на которых можно провести испытания катализатора от малых объемов до условий нефтяного пласта. Следующие инвестиции нужны для наработки опытной партии и ее испытания на месторождении — порядка 10–15 миллионов рублей. У КФУ имеется своя опытная линия, на которой можно проводить наработку небольших партий катализатора (несколько тонн). Если все испытания успешно завершатся, мы будем искать инвестиции для промышленной реализации проекта. Следует отметить, что катализаторы — это малотоннажная химия и объемы производства здесь не такие большие», — пояснил г-н  Варфоломеев.

Стоит рассказать и о самой технологии. Иногда для того, чтобы облегчить добычу нефти из пласта, ее принудительно зажигают изнутри. Чтобы этот процесс шел эффективнее, используют разного рода катализаторы. Те из них, что применяют для окисления тяжелых фракций нефти, синтезированы на основе переходных металлов. Чаще всего это оксиды платины, ванадия, железа, кобальта, никеля и меди. Однако все эти катализаторы не растворяются в нефти, поэтому плохо в ней распределяются и, следовательно, менее эффективны.

Ученые КФУ предложили альтернативу этим оксидам — соль меди и стеариновой кислоты. Эффективность соединения изучали с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии высокого давления (HP-DSC) и адиабатической реакционной калориметрии (ARC). Полученные результаты сравнивали с хорошо изученными стеаратом никеля, железным стеаратом и оксидом меди. В ходе испытаний стеарат меди смог значительно улучшить процесс окисления, а также увеличить эффективность сгорания кокса. Исследователи также показали еще одну особенность стеарата — спектр его активности.

«В процессе внутрипластового горения можно выделить три основные стадии: сначала происходит низкотемпературное горение, затем крекинг, пиролиз, образование топлива и завершается все высокотемпературным горением. Как показывают многочисленные исследования, оксид меди работает только на последних двух стадиях, так как является гетерогенным катализатором и для его активации необходимы высокие температуры. А вот медный стеарат зарекомендовал себя как отличный низкотемпературный гомогенный катализатор, то есть он активизируется уже на первой стадии», — объясняет Михаил Варфоломеев.

Кроме того, исследования показали, что стеарат меди может выступить и в качестве «спускового крючка» внутрипластового горения. Поскольку работает он в низких температурных режимах, то и инициировать воспламенение можно гораздо раньше. Авторы подчеркивают, что по сравнению с аналогами медный стеарат достаточно дешев, что вкупе с высоким каталитическим эффектом делает его одним из наиболее перспективных катализаторов для внутрипластового горения и, возможно, подземной переработки нефти.

Приоритетное направление «ЭкоНефть»  — инновационное подразделение Казанского федерального университета, объединяющее под решение задач ученых семи институтов КФУ, в том числе геологии, физики, экологии, химического. Создано в марте 2016 года. Сфера деятельности — поиск и разработка новых технологий поиска, добычи и переработки нефти и газа, в том числе сланцевой нефти, битумов, высоковязкой нефти, исследование альтернативных источников энергии и т. д. Сотрудничает с рядом международных компаний, в том числе с Ecopetrol (Колумбия), Cupet (Куба), Baker Huges (США), Occidental Petroleum Corporation (CША), Haldor Topsoe (Дания) и другими, а также с российскими компаниями«ЛУКойл», «Зарубежнефть», «Газпром», «Роснефть», «Татнефть».