В НЦМУ исследовали влияние органических лигандов в каталитических системах на технологию внутрипластового горения
Реагенты способны эффективно поддерживать и стабилизировать фронт окисления углеводородного сырья.
По данной тематике казанские ученые опубликовали статьи в двух высокорейтинговых международных журналах.
Сегодня процесс внутрипластового горения вызывает значительный интерес ученых НЦМУ с точки зрения улучшения добычи нефти и защиты окружающей среды. Увеличивается количество статей, заявок на патенты, а разработки казанских ученых пользуются всё большей популярностью среди нефтедобывающих компаний. Однако метод внутрипластового горения по-прежнему достаточно уязвим для широкого внедрения. Повысить его эффективность можно с использованием каталитических систем. В связи с этим важным является подбор оптимальных катализаторов как с точки зрения металла, так и органического лиганда, входящего в его состав. Данная тема была освещена в двух публикациях ученых НЦМУ.
Так в одном из исследований, как сообщает старший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи Амин Мохаммед Хельхаль, учеными был предложен новый катализатор и изучено влияние структуры прекурсора на закономерности процесса окисления нефти. Подробности исследования опубликованы в Industrial & Engineering Chemistry Research.
«Новый катализатор способен эффективно поддерживать и стабилизировать фронт окисления нефти. Комплексное теоретическое и экспериментальное исследование, включая термический анализ и квантовые расчеты, позволили выяснить влияние структуры лиганда нефтерастримого прекурсора катализатора на процесс окисления тяжелой нефти», — резюмирует Амин Мохаммед Хельхаль.
Полученные результаты подтверждают усиление взаимодействия металлов с предложенными лигандами, что обеспечивает снижение энергии активации и увеличение скорости реакции окисления тяжелой нефти. Кроме того, обнаружено, что при некоторых условиях две стадии окисления нефти протекают одновременно.
«В опубликованной работе показано, что не только характеристики активной формы катализатора могут влиять на процесс окисления нефти, но и состав и структура прекурсора. Установленные закономерности послужат основанием для совершенствования технологии внутрипластового горения», — подчеркнул специалист.
Следующее исследование, проведенное специалистами НИЛ методов увеличения нефтеотдачи, посвящено разработке металлорганических соединений меди с высокой каталитической активностью. Ученые НЦМУ рассмотрели влияние структуры и состава лигандов в исследуемых каталитических системах. Результаты работы были опубликованы в FUEL.
В ходе работы ученые изучили три катализатора на основе меди, в которых в качестве органических лигандов были использованы фрагменты стеариновой, олеиновой и декановой кислоты.
«Результаты показали, что структура органического лиганда, содержащегося в солях меди, оказывает значительное влияние на их каталитическую эффективность, задавая как температуру начала процесса горения, так и определяя протекание реакций при низкотемпературном и высокотемпературном окислении», — сообщает старший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ Эмиль Сайфуллин.
Кинетику процессов окисления нефти в отсутствие и в присутствии катализаторов оценивали изоконверсионными методами. Все органические соли на основе меди проявляли каталитическую активность в реакциях окисления нефти, что отражается в смещении процесса окисления нефти в сторону более низких температур и снижении кажущейся энергии активации. Тем не менее, органические лиганды оказали значительное влияние на каталитическую активность.
«Стеариновая, олеиновая и декановая кислоты были использованы для экспериментов по окислению, чтобы понять, способствуют ли они сами протеканию реакций окисления или нет. Выяснилось, что чистые органические кислоты показали незначительное влияние на процессы окисления нефти с точки зрения температурных параметров. Это доказывает, что высокая каталитическая активность обусловлена именно органическими солями на основе меди, а не самими органическими кислотами», — подчеркнул Эмиль Сайфуллин.
Стоит подчеркнуть, что в настоящее время технология внутрипластового горения еще не используется на нефтяных месторождениях так же широко, как закачка пара. Останавливает специалистов явное возникновение проблем в эксплуатации, управлении и прогнозировании процесса. Решением заявленных проблем, в ближайшей перспективе, могут стать разработки казанских ученых: наличие катализаторов снизит энергию активации окисления, или изменит путь реакции, понижая температуру начала процесса и повышая стабильность фронта горения, сводя на нет главные препятствия для применения внутрипластового горения.
