Топ-15 достижений ученых НЦМУ по освоению жидких углеводородов

В данном обзоре представлены исследования, получившие активную информационную огласку и демонстрирующие высокую эффективность.

С 2020 года НЦМУ объединяет большую команду ученых, в большей мере молодых  представителей научного сообщества, наиболее значимые исследования и разработки которых представлены в данном обзоре за прошедший год.

1.Разработаны новые технологии утилизации, хранения и транспортировки попутного нефтяного газа в гидратной форме с применением созданных в КФУ химических реагентов, в том числе на основе природных соединений. Они позволят более эффективно использовать углеводородное сырье и снижать негативные выбросы в атмосферу. Положительные результаты разработок ученых НЦМУ в 2021 году закреплены двумя патентами и публикациями в ведущих международных изданиях — https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.energyfuels.1c03381

Патент: https://yandex.ru/patents/doc/RU2757196C1_20211011

2.Показана перспективность внутрипластового применения катализаторов совместно с воздействием сверхкритической воды для разработки залежей нетрадиционных углеводородов – сланцев,  плотных коллекторов, нефтематеринских толщ и сверхвязкой нефти. Полученные результаты вызвали интерес у нефтяных компаний, так как они открывают новые перспективы добычи трудноизвлекаемых углеводородов. Одно из главных преимуществ предлагаемого метода – высокая экологичность — https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016236121025679?via%3Dihub

3.Предложен способ повышения эффективности добычи нефти на зрелых месторождениях при помощи уникальных гелевых частиц за счет выравнивания профиля приёмистости. Разработанные совместно с коллегами из Китая гелевые частицы устойчивы к высоким температурам, а также к высокой минерализации пластовой воды, что позволяет их применять при самых сложных условиях залегания — https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0920410521005647?CMX_ID=&SIS_ID=&dgcid=STMJ_AUTH_SERV_PUBLISHED&utm_acid=33880388&utm_campaign=STMJ_AUTH_SERV_PUBLISHED&utm_in=DM150372&utm_medium=email&utm_source=AC_

4.Проведены серии работ по получению битумов высокого качества. Полученный битум удовлетворяет многим требуемым сегодня показателям и характеристикам. Научная группа предполагает, что производство неокисленного битума станет одним из новых способов рационального использования тяжелой нефти в России. Напомним, ранее данную задачу можно было реализовать только методом окисления. Также исследователи  отмечают уникальность  механизма реакций, которые могут происходить во время окисления вакуумного остатка и повышения его качества. — https://www.nature.com/articles/s41598-021-87398-2

5.Продолжены работы по совершенствованию технологии каталитического акватермолиза для освоения месторождений высоковязкой нефти. Изготовлена еще одна опытная партия катализатора для промысловых испытаний на месторождении Бока де Харуко. Партия массой 12 т будет доставлена на Кубу в начале весны 2022 года.

6.В 2021 году впервые в России начаты исследования процессов, протекающих при воздействии СВЧ-поля на органическое вещество в пористой минеральной среде в присутствии нанодисперсных катализаторов деструктивного гидрирования. По данной тематике КФУ сотрудничает с Институтом прикладной физики РАН (Н. Новгород). Опубликован обзор по перспективам применения катализаторов совместно с СВЧ-воздействием для освоения нетрадиционных углеводородных ресурсов — https://www.mdpi.com/2227-9717/9/3/420

7.Внедрены цифровые технологии. «Геоиндикатор» и «Гиснейро» зарекомендовали себя на месторождениях республики Татарстан. Проект «Геоиндикатор» позволяет определить источник обводнения или притока нефти в добывающих скважинах на основе геохимических методов исследования пластовых флюидов. Современный программный комплекс «Гиснейро» предназначен для автоматизации интерпретации геофизических исследований скважин (ГИС). Использование искусственного интеллекта позволяет заменить ручную обработку ГИС на машинную и существенно ускорить процесс создания цифровых моделей, также автоматизированное получение рекомендаций по оптимизации перфораций. Кроме того, платформа предполагает возможность разработки дополнительных модулей.

8.Разработан программный комплекс для моделирования нефтевытеснения. Работа позволяет спрогнозировать и оптимизировать режим работы нефтяного коллектора с учетом анизотропии фильтрационных характеристик. Настоящее исследование продолжает цикл работ, посвященных изучению особенностей вытеснения нефти в цифровых моделях пористых сред. В одной из последних работ ученые НЦМУ изучили влияние анизотропии фильтрационных свойств на вытеснение легкой (маловязкой) нефти при различных краевых эффектах смачивания и межфазных натяжениях — https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0920410521011268?dgcid=author

9.Расширены возможности цифровой обработки рельефа. Обновленный метод применим как для малоосвоенных территорий, так и для разрабатываемых нефтяных месторождений. Сотрудники кафедры геофизики и геоинформационных технологий КФУ существенно модернизировали методику В.П. Философова, увеличив многократно информативность и эффективность метода. Поскольку методика не зависит от масштаба исследования, свое применение она найдет на всех стадиях геологоразведочных работ: от первичного прогноза нефтегазоносности больших неосвоенных территорий до уточнения моделей месторождений и планирования их разработки.

10.Технология ученых НЦМУ используется в США.  Разработанный коллективом ученых консорциума НЦМУ промывочный переводник FlowMax прошел успешные испытания. В процессе испытаний использование FlowMax в бурении скважин на западе штата Техас помогло повысить эффективность транспортировки шлама и предотвратить его скопление в скважине, способствуя снижению эквивалентной циркуляционной плотности (ЭЦП) была снижена на 0,5–1 фунт/галлон. Устройство также позволило исключить обратную проработку ствола скважины и сэкономить около суток на строительство одной скважины.

11.В 2021 году защищены сразу две диссертационные работы по тематике внутрипластового катализа (Хельхаль Мохаммед-Амин «Каталитическое окисление тяжелых нефтей в присутствии соединений марганца и других переходных металлов». Специальность 02.00.15 – Кинетика и катализ и Алиев Фирдавс «Деструктивное гидрирование смолисто-асфальтеновых веществ высоковязкой нефти в присутствии соединений Co, Ni, Fe, Cu в пористой минеральной среде в гидротермальных условиях». Специальность 02.00.13 – Нефтехимия). Работы стали первыми в России, которые посвящены изучению каталитических процессов преобразования углеводородов непосредственно в пластовых условиях на стадии освоения месторождения тепловыми методами и закрепляют приоритет Казанского университета в новом направлении нефтехимии.

12.«Почищена» тяжелая нефть Ашальчинского месторождения. Исследование выполнено совместно с Немецким техническим университетом Ильменау. Удаление и утилизация соединений ванадия позволили улучшить качество нефтепродуктов, что крайне необходимо для защиты окружающей среды от негативного воздействия токсичных оксидов. Идея о том, что ванадилпорфириновый комплекс (ВПК) находится преимущественно вне асфальтеновых агрегатов, была выдвинута в ходе теоретического моделирования на основе экспериментальных результатов, полученных методами ядерного магнитного резонанса, об этом сообщают ученые Научного центра мирового уровня — https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.1c00882

13.В числе 177​ победителей конкурса 2022-2024 года на получение стипендии Президента РФ молодым учёным и аспирантам по направлению «Энергоэффективность и энергосбережение, в том числе вопросы разработки новых видов топлива» два молодых учёных НЦМУ: Мухаматдинов Ирек (Разработка каталитической системы для повышения нефтеотдачи и технологии ее промышленного производства)​ ​ и Алиев Фирдавс (Разработка каталитических комплексов для парогазовой технологии освоения нетрадиционных углеводородных ресурсов).

14.Построена актуальная модель земной коры Волго-Уралии на основании решения прямой и обратной задач гравиразведки с использованием современных спутниковых гравитационных данных — SED — Crustal structure of the Volgo-Uralian subcraton revealed by inverse and forward gravity modeling

15.Предложены новые методики тестирования трассеров для оценки остаточной нефтенасыщенности пласта, что является важной задачей мониторинга разработки нефтяных месторождений. Учеными КФУ подобраны трассерные композиции для широкого диапазона пластовых условий — https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10916466.2021.1970181

Достижения научного коллектива НЦМУ  отвечают главным поставленным задачам структуры, показывая высокие результаты разработанных эффективных методов поиска, разведки, добычи «черного золота», в том числе с использованием сквозных технологий – искусственного интеллекта, нейронных сетей, обработки больших данных. Не менее важным является и социальный аспект, а именно — привлечение талантливой молодежи из России и из-за рубежа.