Разработка способна предотвратить аварии из-за образования гидратных пробок при добыче и транспортировке нефти и газа.
Последняя серия ингибиторов, разработанных учеными Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета, по своим целевым свойствам превосходит наиболее эффективные зарубежные аналоги, а также проявляет тенденцию к биологической деградации в условиях морского шельфа.
Сегодня разработанный класс ингибиторов гидратообразования на основе водорастворимых полиуретанов является визитной карточкой научных сотрудников Института геологии и нефтегазовых технологий. Казанские ученые создают многофункциональные, эффективные, безопасные для человека и окружающей среды реагенты, функционал которых «удерживает» в себе одна молекула.
«Нами ведутся систематические исследования в области гидратных технологий, которые направлены на контроль кинетики процессов гидратообразования углеводородных газов. С одной стороны, нами разрабатываются химические реагенты – промоторы, которые ускоряют получение гидратов в технологии "твердый газ" для хранения и транспортировки газа. Другое направление связано с борьбой с осложнениями, вызванными образованием гидратов на стадиях добычи, сбора и подготовки нефти и газа, которые могут привести к технологическим остановкам и авариям. Особенно остро эти проблемы стоят для морских месторождений, где они могут привести к загрязнению окружающей среды и экологическим катастрофам. Нами предложено новое направление в области ингибиторов – это применение водорастворимых полиуретанов. Варьируя их структуру, можно получить очень эффективные многофункциональные реагенты. Это, безусловно, относится к развитию малотоннажной химии в нашей стране, ведь ранее эффективные кинетические ингибиторы гидратообразования были только зарубежного производства», – поделился заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ Михаил Варфоломеев.
К 2024 году в Казанском университете уже получен широкий ряд молекул, которые были запатентованы. В ходе последних исследований, опубликованных в Chemical Engineering Science,ученые наглядно рассмотрели зависимости антигидратных свойств молекул от использования ряда мономеров на основе диалкиламинов. Данное исследование демонстрирует проявление наилучших свойств ингибитора гидратообразования.
«Мы исследовали наши ингибиторы в динамических и статических условиях, которые моделируют различные этапы реальных процессов в нефтегазовой сфере, с использованием специализированной установки с качающимися ячейками и дифференциально сканирующей калориметрии. С помощью наших исследований удалось выявить взаимосвязь между снижением межфазного натяжения и увеличением эффективности кинетических ингибиторов. Этот факт еще больше подтверждает гипотезу о том, что водорастворимые полиуретаны действуют по адсорбционному механизму», –сообщил младший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи Дмитрий Гнездилов.
«По температуре переохлаждения процесса гидратообразования наши ингибиторы превосходят наиболее известные зарубежные реагенты, что позволяет успешно их применять в более жестких условиях. При этом исследования в воде Баренцева моря показывают, что они обладают хорошей биодеградацией и более безопасны по сравнению иностранными аналогами»,– отметил ведущий научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ Роман Павельев.
На последующих этапах работы будут предприняты шаги по оптимизации синтеза разработанных соединений с сохранением высоких целевых свойств. Также научная группа продолжит поиск новых мономеров, способных улучшить растворимость полимеров в воде с различной минерализацией и расширить функционал их применения.
«Стоит задача подбора ингибитора не только для добычи, сбора и транспортировки углеводородного флюида по трубопроводам, но и для эффективной закачки газа в пласт для увеличения нефтеотдачи. Здесь нам предстоит решить более сложную задачу, так как условия применения являются более жесткими за счет высокого давления и минерализации пластовой воды», –рассказывает Д. Гнездилов.
Планируется, что в ближайшей перспективе разработанный ингибитор будет применен для условий морских месторождений, в том числе Арктического шельфа, который является перспективным с точки зрения новых объектов с большими запасами нефти и газа.
Значимость ингибитора для отечественной экономики сложно переоценить: как никогда страна заинтересована в том, чтобы добыча углеводородов велась в оптимальном для окружающей среды режиме и полностью соответствовала экологическим требованиям. Так, разработка ученых Казанского университета не только демонстрирует готовность к промышленному применению, но и позволяет пересмотреть возможности нефтедобычи в условиях экстремального холода.
Работа выполнялась в рамках проекта РНЦИ № 20-55-20010 «Экологически чистые многофункциональные нефтепромысловые реагенты для минимизации воздействия и загрязнения морской среды».
Автор: Аделя Закирова, Департамент по информационной КФУ, фото: Аделя Закирова