Ученые КФУ впервые закачают катализатор в горизонтальную скважину на месторождении на Кубе

Реализация проекта по облагораживанию нефти месторождения Бока де Харуко станет возможной благодаря использованию катализатора нового состава.

Благодаря ученым Казанского федерального университета, которые разработали новый прекурсор катализатора на основе таллатов железа и никеля, в этом году удастся реализовать проект по облагораживанию нефти месторождения Бока де Харуко на Кубе.

К лету казанские ученые должны отправить 30 тонн катализатора нового состава, который будет впервые закачан в горизонтальную скважину. Ожидается снижение вязкости нефти минимум вдвое, что позволит ее эффективнее добывать.

Основные запасы Кубы – это трудноизвлекаемая, тяжелая и вязкая нефть. В этой связи на месторождении Бока де Харуко уже с 2017 года работают ученые Казанского университета над проектом по облагораживанию местной нефти. Со стороны Института геологии и нефтегазовых технологий в перспективном проекте задействованы сотрудники НИЛ «Внутрипластовое горение» и кафедры разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов КФУ. Партнерами выступают российская компания АО «Зарубежнефть», которая разрабатывает это месторождение, и кубинская компания Cupet.

В течение последних двух лет Институт геологии и нефтегазовых технологий ведет перспективную работу в рамках проекта Российского научного фонда «Разработка новых технологических подходов к каталитическому подземному облагораживанию высоковязкой и сверхвязкой нефти» на базе лаборатории мирового уровня совместно с нефтяной компанией АО «Зарубежнефть». Проект по разработке всей линейки различных катализаторов (нефте- и водорастворимых) поддержан грантом РНФ на период 2021–2024 гг. в размере 128 млн рублей.

Ученым Казанского университета уже удалось синтезировать несколько эффективных реагентов на основе комбинации никеля и железа в различных соотношениях. А сейчас линейку имеющихся катализаторов дополнит новичок, которому предстоит проявить себя в ходе внутрипластового облагораживания тяжелой нефти месторождения Бока де Харуко.

Старший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение», лауреат премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых за 2022 год Ирек Мухаматдинов рассказал, что лаборатория занимается разработкой катализаторов для добычи тяжелой вязкой нефти. Эти катализаторы закачиваются под землю и совместно с применением термического теплового метода (пара) способствуют снижению вязкости нефти. В то же время использование катализаторов позволяет увеличить содержания легких компонентов – бензиновой, керосиновой фракций и снизить долю тяжелых компонентов (смол, асфальтенов).

«В вязкой нефти много тяжелых компонентов – до 60 процентов. А благодаря применению разработанных катализаторов происходит увеличение содержания легких компонентов, идет деструкция тяжелых. Соответственно, на поверхность выходит более облагороженная и легкая нефть. Перерабатывать тяжелую нефть очень сложно. Мы же с помощью применения нашего катализатора позволяем увеличить подвижность, фильтруемость нефти в пласте, таким образом ее становится значительно проще добывать – на поверхность она выходит менее вязкой. Для таких месторождений с компанией ООО “РИТЭК” были разработаны новые катализаторы акватермолиза. Есть месторождения, где после использования катализаторов вязкость снизилась в четыре раза, например, в Самарской области», – пояснил ведущий научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Алексей Вахин.

Ученые Казанского университета уже провели полевые испытания на различных месторождениях в период с 2018 по 2022 год. Три из них прошли в прошлом году: в Самарской области (дважды) и одни на Кубе. По результатам изучения воздействия катализатора на основе никеля и железа было выявлено, что наибольшее вытеснение нефти было получено в эксперименте с использованием пара, катализатора и растворителя – при комплексном воздействии показатель вырос на 45 процентов. При воздействии пара и пара с растворителем коэффициенты вытеснения составили 28 и 37 процентов, соответственно, сообщил Ирек Мухаматдинов.

«В результате исследования установлена более глубокая конверсия смолисто-асфальтеновых веществ нефти за счет их деструкции и отрыва алкильных заместителей, вследствие чего обеспечивается увеличение содержания фракции насыщенных углеводородов. Данные SARA-анализа (лабораторный метод изучения нефти – прим. ред.) вытесненной нефти в эксперименте с использованием закачки пара и композиции катализатора также подтверждают увеличение доли легких компонентов и уменьшение доли асфальтенов более чем на 11 процентов по сравнению с исходной нефтью, что определяет эффективность совместного применения пара и раствора катализатора акватермолиза», – прокомментировал полученные данные младший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Ильгиз Минханов.

Подробности работы были опубликованы в Catalysts в совместной статье КФУ и АО «Зарубежнефти», являющейся индустриальным партнером проекта.

По словам ведущего научного сотрудника НИЛ «Внутрипластовое горение», завкафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов КФУ Михаила Варфоломеева, в 2021–2022 годы проводились научно-исследовательские работы по разработке композиции катализатора акватермолиза на основе комбинации никеля и железа в различных соотношениях для внутрипластового облагораживания тяжелой нефти месторождения Бока де Харуко при паротепловом воздействии. Замена дорогостоящего никеля на более дешевое железо при сохранении высокой эффективности в составе катализатора снизит себестоимость изготовления.

В свою очередь, Ирек Мухаматдинов сообщил, что казанские ученые производят катализатор на арендуемой в столице Татарстана промышленной площадке. После чего полученное вещество на фурах отправляется на месторождения. Также закупается растворитель, который позволяет более эффективно продвигать катализатор по пласту. Также в пласт закачивается пар. Он воздействует таким образом, что прекурсор катализатора (вещество, которое после закачки в пласт превратится в катализатор) разлагается, в результате реакции образуются сульфиды и оксиды различных металлов, которые прикрепляются к породе, и идет процесс химического преобразования. В результате на поверхность выходит более легкая и облагороженная нефть. Важный момент – воздействие катализатора не ухудшает качество нефти.

Уже к лету текущего года планируется изготовление порядка 30 тонн катализатора на основе смеси таллатов железа и никеля и последующая его закачка на кубинском месторождении. Как ожидают ученые КФУ, это позволит снизить вязкость нефти как минимум в два раза, увеличить содержание легких компонентов на 40 процентов, уменьшить содержание серы в два раза.

«Учитывая, что на Кубе основные запасы нефти сосредоточены на шельфе, скважины бурить необходимо не вертикальные, а наклонные и даже горизонтальные. Если до этого мы дважды закачивали катализаторы в наклонные скважины, то в этом году планируем впервые произвести закачку в горизонтальную скважину. Для этого нам нужно отправить до начала лета 30 тонн катализатора (в сочетании 75 процентов железа и 25 процентов никеля), а до этого мы изготавливали и отправляли по 12 тонн», – резюмировал Ирек Мухаматдинов.