Ученые КФУ исследовали горение нефти различных месторождений

Постоянно увеличивающийся рост мировой экономики неизменно требует удовлетворения спроса на энергию. Нефть, являясь относительно доступным ресурсом, пока что остаётся основным энергетическим источником для всего мира. Однако её запасы отнюдь не безграничны, вследствие чего количество доступной легкой нефти стремительно сокращается из-за долгосрочной и в значительной степени масштабной добычи. Не смотря на то, что некоторые типы аналогичных источников уже разрабатываются и активно используются, ни одна альтернатива не смогла в полной мере заполнить пробел, оставшийся после истощения нефтяного сырья.

Как сообщают ученые, чтобы снять возникшее давление, оказываемое на темп добычи традиционных нефтяных ресурсов, необходимо уже сегодня начинать эффективную разработку месторождений трудноизвлекаемых и нетрадиционных запасов углеводородов (тяжелой нефти, битумов и сланцевой нефти). Во всем мире запасы тяжелой нефти составляют около 60-70% среди разведанных. В России доля таких запасов также составляет более 60%.

В настоящее время основным методом добычи тяжелой нефти является закачка пара, которая отнюдь не совершена. Данная технология создаёт некие препятствия и обладает рядом существенных недостатков, включая низкую тепловую эффективность. К тому же она экономически не выгодна из-за высоких тепловых потерь и является одной из причин экологических проблем, вызванных сжиганием большого количества угля, или природного газа, и просто не удобна огромным потреблением пресной воды. Совсем скоро на смену устаревшей технологии придёт метод внутрипластового горения. Одной из главных причин, сдерживающих его широкое применение  – это недостаточное понимание комплекса реакции окисления, сгорания, моделирования и прогнозирования, отмечают исследователи приоритетного направления “Эконефть”. Для повышения эффективности процесса и, в перспективе, широкого применения, ученые работают над получением детального представления о механизме окисления различного вида нефтей. Результаты работы, отразившие важную термохимическую и кинетическую информацию о процессе окисления, такую как интервалы реакции, их температурный диапазон, пиковая температура, энергия активации и т. д. были опубликованы в Journal of Industrial and Engineering Chemistry.

В рамках проведенного исследования специалисты приоритетного направления «Эконефть» постарались определить, как нефть различных месторождений реагирует с кислородом для более эффективного использования технологии внутрипластового горения.

«Мы исследовали, каким образом компоненты и состав нефти способны повлиять на применение технологии внутрипластового горения. То есть, фактически, мы посмотрели какие виды нефти будут гореть лучше, а какие – хуже. Также мы подобрали модельные компоненты для того, чтобы смоделировать внутрипластовые процессы, и уже на основе полученных составить рекомендации для нефтяных компаний», –  объяснил суть исследования руководитель приоритетного направления «Эконефть» Михаил Варфоломеев.

По словам ученого, свойства конкретного образца нефти могут указать не только на регион, где она была добыта, но и на месторождение, а в ряде случаев даже на скважину. Однако для практических целей приходится огрублять ее оценку. Поэтому исследователи разделили сырую нефть на четыре фракции, т.е. насыщенные, ароматические, смолы и асфальтены и исследовали их окислительное поведение.

«Нам удалось сравнить поведение этих четырех чистых компонентов, проанализировать взаимные эффекты при их совместном сгорании. Проведенное исследование является необходимым с точки зрения лучшего понимания сырой нефти, механизма её поведения в процессе нефтепластового горения, а также для извлечения тяжелой нефти. Полученные результаты позволяет понять процессы механизмов окисления углеводородного топлива, поскольку алканы, ароматические углеводороды и их кислородсодержащие и серосодержащие производные присутствуют в оригинальных транспортных топливах, например в бензине, дизельном топливе и авиационном топливе», – объяснил старший научный сотрудник Научно-исследовательской лаборатории «Реологические и термохимические исследования» Чэнг Донг Юань.

Результаты, полученные в этом исследовании, могут не только помочь получить четкую картину об общей структуре и механизме нефти при окислении в процессе нефтепластового горения, но также предоставляют ценную информацию для точного численного моделирования данных процессов. Ученые предполагают, что данный процесс станет более эффективным, прогнозируемым и контролируемым на поле работы.  Основная польза проекта заключается в том, что он позволяет получить необходимые критерии для определения наиболее подходящего месторождения и нефти по составу. Т.е. заранее зная состав «черного золота» можно заранее сказать, как оптимальнее применять технологию внутрипластового горения.

Данный проект был поддержан Российским научным фондом. Программа поддержки исследовательских проектов, формируя в стране передовой сектор фундаментальных и поисковых исследований, пользуется мировым признанием. Согласно условиям РНФ, проект ученых КФУ уже в ближайшей перспективе должен внести существенный вклад в развитие российской науки и создать новый задел для решения задач так называемых “больших вызовов”. И, действительно, научная работа университетских химиков, включающая в себя характеристики горения ароматических соединений в процессе повышения нефтеотдачи при горении на месте – является довольно успешным проектом, принесшим за собой интересные результаты, публикации в научных журналах, эффектно отразив результаты большого научного прогресса.