USD 76.4667

-0.61

EUR 90.4142

-0.94

BRENT 41.64

+0.05

AИ-92 43.4

-0.01

AИ-95 47.26

-0.02

AИ-98 53.06

-0.04

ДТ 47.74

+0.06

4 мин
1831

Российские ученые создали катализатор на основе меди для повышения эффективности технологии внутрипластового горения при добыче тяжелой нефти

Сейчас ученые пытаются увеличить эффективность воздействия стеарата меди с использованием уже других веществ - инициаторов

Российские ученые создали катализатор на основе меди для повышения эффективности технологии внутрипластового горения при добыче тяжелой нефти

Казань, 20 сен - ИА Neftegaz.RU. Ученые из Казанского федерального университета (КФУ) разработали катализатор на основе стеарата меди, помогающий в добыче тяжелой нефти.

Об этом сообщил младший научный сотрудник инновационного подразделения КФУ - стратегической академической единицы (САЕ) Эконефть Д. Емельянов.

 

Тезисы Д. Емельянова:

  • технология уже готова.
  •  ученые пытаются увеличить эффективность воздействия этого катализатора с использованием уже других веществ - инициаторов, которые способствовали бы более плавному протеканию процесса горения и началу процесса горения как такового.

Для любознательных напомним, что внутрипластовое горение (ВПГ) - это технология закачка окисляющего газа (воздуха) в пласт для генерации тепла путем сжигания части пластовой нефти, в т.ч. тяжелой битуминозной.   

Преимущества ВПГ:

  • формирующийся фронт горения толкает нефть к добывающим скважинам благодаря вытеснению горячей водой, паром и дымовыми газами, что повышает коэффициента нефтеизвлечения;
  • отсутствие потерь тепла на поверхности и в нагнетательных скважинах - из-за выделения тепла непосредственно внутри нефтеносного пласта;
  • не зависит от глубины залегания нефти;
  • может быть использован для различных типов месторождений на любой стадии их разработки или истощения. 
Недостатки ВПГ:
  • сложность инициирования горения в пласте;
  • нестабильность фронта горения, 
  • сложности численного моделирования, которое затрудняет прогнозирование успешности нефтеизвлечения. 
Впервые казанцы анонсировали соль меди и стеариновой кислоты, как альтернативу оксида платины, ванадия, железа, кобальта, никеля и меди еще в 2018 г опубликовав статью в журнале Applied Catalysis A: General.
Позже группа пытливых ученых КФУ под руководством Юаня Ченгдонга и при поддержке Российским научным фондом (проект № 17-73-10378, срок окончания 30 июня 2019 г) сообщила, что:
  • использование некоторых нефтерастворимых катализаторов (таких как стеарат меди) может:
- снизить температуру инициирования и время индукции, выступая в качестве инициатора при низкотемпературном окислении,
- повысить эффективность горения в области высоких температур.
  • этим соединения показали высокий потенциал применения в качестве катализаторов при использовании ВПГ. 
Тогда ученые решили:
  • поизучать механизм каталитического окисления углеводородов при использовании нефтерастворимого катализатора (стеарат меди) в процессе ВПГ; 
  • разработать методологию целевого выбора каталитических систем для процесса ВПГ; 
  • определить эффективные каталитические методы для инициирования окисления нефти и образования стабильного фронта горения при закачке воздуха.
В 2019 г. казанские ученые:

  • синтезировали нефтерастворимый стеарат меди и изучили его каталитическое действие на окисление различных чистых компонентов (включая линейный алкан, разветвленный алкан, неконденсированные и конденсированные ароматические соединения, которые являются модельными соединением нефтяных компонентов) с помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии высокого давления (ДСК-ВД);
  • результаты ДСК-ВД показали, что присутствие стеарата меди может способствовать окислению алканов и ароматических соединений, особенно ароматических соединений, которые трудно поддаются окислению/горению при низкой температуре;
  • стеарат меди сместил интервалы процессов низкотемпературного и высокотемпературного окисления в область более низких температур, особенно данный катализатор, повлиял на процесс горения ароматических соединений в высокотемпературном диапазоне;
  • для расчета кинетики процессов окисления 4х модельных соединений и оценки влияния на них стеарата меди, использовалось 4 изоконверсионных метода;
  • была получена зависимость энергии активации (Eα) от степени конверсии (α) процесса горения;
  • доказано, что присутствие стеарата меди значительно уменьшает эффективную энергию активации в основном интервале горения, что указывает на хорошую каталитическую активность стеарата меди при окислении этих соединений;
  • данные PMTEC показали, что в экспериментальных условиях присутствие нефтерастворимого стеарата меди интенсифицирует процесс горения при температуре около 210 - 230 ℃ (температура воспламенения зависит от соединений, например C16H34 (гексадекан), разветвленные алканы C16H34 (2,2,4,4,6,8,8 гептаметилнонан), C18H14 (о-терфенил) и пирен (C16H10)) благодаря своей особой структуре;
  • после воспламенения, возрастающая температура способствовала in-situ преобразованию стеарата меди, который продолжал взаимодействовать с модельными соединениями и катализировал процесс горения;
  • результаты PMTEC также показывают, что для исследованных типов сырой нефти с высоким содержанием алифатической и ароматической фракций присутствие нефтерастворимых катализаторов способствует облегчению начала процесса горения и смещению максимума пика горения в область более низких температур;
  • для испытанных катализаторов лучший каталитический эффект показали стеарат меди (II) и нафтенат кобальта (II);
  • каталитическая активность исследованных нефтерастворимых присадок на основе переходных металлов (стеарат железа (III), стеарат кобальта (II), стеарат никеля (II), нафтенат кобальта (II), нафтенат марганца (II), нафтенат железа (II), медь) (II) нафтенат и некоторые их смеси) нефти сильно зависит от типа металла и лигандов. Некоторые смеси данных веществ (катализаторов) имеют эффект синергии;
  • кинетический анализ показывает, что присутствие стеарата меди может значительно снижать энергию активации для процесса горения сырой нефти (как при низкотемпературном, так и при высокотемпературном окислении), что доказывает потенциал использования стеарата меди в качестве катализатора;
  • учитывая потенциальное применение процесса внутрипластового гонения в ближайшем будущем на нефтяных месторождениях, каталитический эффект стеарата меди был предварительно испытан для тяжелой нефти с помощью методов ДСК-ВД и VCT.
Стеарат меди - недорогое вещество, поэтому себестоимость катализатора невысока.
Существует немалое количество катализаторов, которые оказывали бы влияние на процесс горения, однако у них есть ряд недостатков.
Эти вещества сложно растворяются в битумной нефти, а также плохо распределяются по объему пласта.

Автор:

Источник : Neftegaz.RU


Подписывайтесь на канал Neftegaz.RU в VK




Подпишитесь на общую рассылку

лучших материалов Neftegaz.RU

* Неверный адрес электронной почты

Нажимая кнопку «Подписаться» я принимаю «Соглашение об обработке персональных данных»