Российским нефтяникам предложили «умные» микроконтейнеры

Нанокапсулы могут доставить активные вещества в заданные время и место.

Загрязнение хлорорганикой нефти в российских трубопроводах может стать поводом для активизации поиска решения не только в случае таких эксцессов, но и для предотвращения их. Немалый интерес в этом смысле представляют «умные микроконтейнеры» (УМК), разработанные российскими учёными. Об этом ИА Девон рассказали исполнительный директор Межотраслевого экспертно-аналитического Центра (МЭАЦ) Союза Нефтегазопромышленников России Анатолий ЗАМРИЙ и старший советник МЭАЦ Наталья ВИКТОРОВА.

РЕВОЛЮЦИОННОЕ ОТКРЫТИЕ

Технология «умных» микроконтейнеров (smartpill) создана двумя научно-исследовательскими группами под началом профессора Лондонского Университета Королевы Марии Глеба СУХОРУКОВА и профессора Пармского Института материалов для электроники и магнетизма (Италия) Виктора ЕРОХИНА.

Это полая нанокапсула из полимера, молекулярная архитектура оболочки которой позволяет доставить УМК в нужное место. С помощью программы высвобождается активное вещество, действующее заданное время и на заданном отрезке. Заполнить наноконтейнер можно практически любым веществом. Диаметр капсулы составляет от 50 нм до нескольких десятков мкм, толщина стенок – от 4 до 1000 нм. При этом содержимым занимается до 99% массы контейнера.

Физические свойства капсулы, включая размер и форму, регулируются техническим заданием. Доставка и факторы высвобождения вещества программируются удаленно. Учитываются такие факторы, как уровень кислотности (pH), изменение температуры, изменение химического состава окружающей среды, свет, действие электрического тока, наличие магнитного поля, радиоволн и лазерного излучения.

Оболочка может быть биоразлагаемой, не нанося ущерба продукту или окружающей среде после выполнения своего предназначения. Поэтому «умным» микроконтейнерам нашли применение для лечения онкологических заболеваний и артрозов. При этом УМК могут эффективно использоваться в промышленности.

Технологией еще в 2016 году заинтересовались в «Татнефти». В компании задались вопросом, можно ли применить принцип наноконтейнеров в трубопроводных системах. Подобное прикладное применение научного открытия кажется перспективным, если не революционным. Применение наноконтейнеров заставит отказаться от привычных методов работы и оборудования, но повысит эффективность добычи и увеличит чистоту конечного продукта.

Однако разработка и тестирование высокотехнологичной продукции требует серьезных ресурсов. МЭАЦ заинтересовался этой инновационной идеей и начал продвижение проекта среди нефтяников совместно с учеными. Оказалось, что с помощью этой технологии можно решить множество проблем на производствах.

ОТ ФИЛЬТРОВАНИЯ ВОДЫ ДО ДОБЫЧИ ВАНАДИЯ Недавно определилась и исследовательская база – Научно-исследовательский институт РАН, НИИ при компаниях и научно-технические центры. Производственную базу и площадки для испытаний обещали предоставить заинтересованные компании – «Транснефть», «Татнефть», «Газпром нефть» и другие. Появились варианты финансирования разработок. Хотя в дальнейшем интерес снизился, но ведущие нефтегазовые компании РФ предложили свои направления развития проекта.

Так, «Газпром нефть» предложила с помощью микроконтейнеров фильтровать воду для закачки в пласт. Технология, в основе которой - селективное связывание ионов металлов (например, кальция), может стать альтернативой осмосу. В компании также хотят создавать проппант-контейнеры разной конфигурации для разных условий проведения гидроразрыва пласта (ГРП).

В свою очередь, проект «Транснефти» предполагает очищение сырой нефти от ванадия и молибдена в процессе транспортировки. Из сырья можно будет получать чистый ванадий. «Газпром нефть» и «Татнефть» могли бы также внедрять микроконтейнеры в ходе ремонтно-изоляционных работ на скважинах для ограничения водопритока из пласта избирательного воздействия.

Другие перспективные направления - использование УМК в качестве маркеров и трекеров; их кодирование для исследований (проект компаний «РИТЭК» и «Татнефть»). Кроме того, катализаторы и реагенты можно доставлять в нефтесодержащие пласты для снижения вязкости, инициирования каталитических реакций и увеличения нефтеотдачи пластов.

ГК «Титан» проявила повышенный интерес к программированию наноконтейнеров для сбора и отвода нефтепродуктов. В свою очередь, ЛУКОЙЛ поднял проблему микротрещин в оборудовании. Компания готова участвовать в ее решении с помощью наноконтейнеров. Среди наиболее активно поддержавших идею использования УМК также - «СИБУР Холдинг».

МАРКЕРЫ И ТРЕКЕРЫ Дальше всего дело может продвинуться в Татарстане, считают авторы идеи. Напомним, её недавно рассмотрел научно-технический совет  «Татнефтехиминвест-холдинга» и рекомендовал разработчикам контейнеров наладить сотрудничество с Казанским химико-технологическом институтом (КНИТУ-КХТИ), Казанским федеральным университетом и ООО «Zeol». В Татарстане есть научная (КФУ), производственная (площадки, предоставленные «Татнефтью») и управленческая база для дальнейшей успешной работы ученых.

«Татнефть», по информации Анатолия Замрия, готова к кооперации с другими предприятиями, имеющими схожие потребности, на научной базе Казанского федерального университета. В Научном центре «Моделирование ТРИЗ» Института геологии и нефтегазовых технологий (ИГиНГТ) КФУ уже проводятся исследования по катализаторным и трассерным технологиям. Главные направления будущей совместной деятельности - это гидроразрыв пласта, исследование скважин, водоподготовка, бурильные реагенты, транспортировка нефти и др. В данный момент прорабатываются технические задания.

В «Татнефти» считают, что микроконтейнеры можно применять в качестве маркеров и трекеров в трассерных исследованиях. Маркирование возможно с помощью уникального флуоресцентного спектра или оптического спектра с использованием комбинации базовых цветов. Это дает точную идентификацию каждой партии при не столь большой стоимости идентификатора.

Первые технические задания от компаний уже сформулированы. МЭАЦ также призывает другие компании присоединиться к разработкам и исследованиям в рамках проекта «Умные микроконтейнеры». Практически все перечисленные предложения можно воплотить. Проект окупится, считают разработчики. Прикладное использование УМК могут продвинуть промышленность сразу на несколько лет вперед, заключают они.