Казань, 21 янв - ИА Neftegaz.RU. Ученые Казанского федерального университета (КФУ) впервые экспериментально доказали ключевую роль воды как донора водорода в реакциях внутрипластового облагораживания высокосернистой тяжелой нефти.
Об этом сообщила пресс-служба КФУ со ссылкой на публикацию в журнале International Journal of Hydrogen Energy.

Специалисты Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ использовали изотопные метки на основе дейтерированной воды (D₂O), чтобы детально отследить химические превращения. Комплексное исследование позволило выявить механизмы, протекающие при закачке пара и катализатора в пласт для разработки трудноизвлекаемых запасов.

Первый автор работы, научный сотрудник НИЛ внутрипластового горения ИГиНГТ А. Аль-Мунтасер поведал о том, что впервые удалось показать участие воды в реакциях с переносом водорода не только в жидких, но и в газообразных продуктах. Это было зафиксировано по данным изотопного анализа метана и сероводорода, что стало ключевым шагом в понимании процесса.

Для любознательных напомним, что использование доноров водорода связано с тем, что использование классического молекулярного водорода Н₂ гораздо дороже и чрезвычайно опасно: требуется высокое давление, дорогие катализаторы, необходимо соблюдать температурный режим.

Научный руководитель проекта РНФ М. Варфоломеев отметил, что ранее совместно с компанией Зарубежнефть уже была показана двойная функция воды как растворителя и участника реакции. Однако новые данные на молекулярном уровне необходимы для точного моделирования и адаптации технологии к конкретным месторождениям.

Для восполнения этого пробела исследователи провели эксперименты с дейтерированной водой и нефтерастворимым катализатором - стеаратом никеля (II). Уникальное сочетание методов ²H-ЯМР и газовой хромато-масс-спектрометрии позволило напрямую отследить пути реакций при различных температурах - 200, 250 и 300 °C.

Катализаторы стимулируют конверсию нефти уже в пласте за счет снижения молекулярной массы смол и асфальтенов, снижения вязкости нефти и содержания трудноперерабатываемых компонентов.

Результаты нынешнего исследования дают прямые доказательства активной донорной функции воды в условиях каталитического акватермолиза. Изотопный анализ продуктов выявил зависимое от температуры поведение, что помогает создать фундаментальную базу для понимания взаимодействия воды с каталитическими системами.

Полученные результаты имеют важное прикладное значение. Они открывают возможности для оптимизации экологичных технологий добычи, направленных на снижение вязкости и содержания серы в тяжелой нефти непосредственно в пласте.

Контекст

Пытливые ученые КФУ трепетно относятся к исследованиям реакций внутрипластового облагораживания высокосернистой тяжелой нефти. В 2021 году они изучали влияние доноров водорода - нафтеновых и полярных растворителей на внутрипластовое облагораживание сверхвязкой нефти при паротепловом воздействии для внедрения результатов на Ашальчинском месторождении в Татарстане.

Облагораживание в данном случае - это химические реакции, технологические процессы и способы понижения удельной плотности обрабатываемой нефти, путем перевода тяжелых углеводородов в облегченные дистиллятные фракции с целью повышения нефтеотдачи

Технологии внутрипластового облагораживания критически важны для освоения запасов тяжелой высокосернистой нефти, которая отличаются сложностью добычи и высокой стоимостью переработки. Традиционные методы часто сталкиваются с проблемой отравления серой катализаторов, используемых на нефтеперерабатывающих заводах. Предложенный гидротермальный подход позволяет проводить частичное облагораживание сырья еще на этапе добычи, что соответствует принципам «зеленой» химии.



Автор: А. Шевченко