КФУ и Зарубежнефть внедряют водорастворимый катализатор в нефтедобычу по новой технологии

Разработка реализована при поддержке Российского научного фонда. Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий совместно с АО «Зарубежнефть» исследовали водорастворимый катализатор для увеличения вытеснения сверхвязких нефти.

Инновационная идея, реализованная в лабораториях Казанского федерального университета, поможет нефтедобывающим компаниям повысить добычу сверхвязкой нефти и одновременно улучшить её качество без сложных изменений в инфраструктуре. Проведенные исследования демонстрируют высокую технологическую эффективность паротеплового воздействия с использованием водорастворимого катализатора на основе никеля. Важные результаты лабораторных исследований были опубликованы в Scientific reports.

«Водорастворимый катализатор на месторождении сверхвязкой битуминозной нефти закачивают в скважину, после чего в нее начинают подавать пар. В результате ускоряются реакции акватермолиза, при этом водорастворимый катализатор адсорбируется на поверхности породы», — поясняет младший научный сотрудник НИЛ Внутрипластовое горение ИГиНГТ КФУ Айдар Тазеев.

Как и где оседает катализатор, при каких температурах повышается его эффективность, каким образом будут «разрушены» тяжёлые молекулы нефти на более легкие – опубликованная работа предоставляет ответы на все данные вопросы. Если быть точными, ученым удалось показать, чтобы привычный промышленный сульфат никеля может выполнять роль недорогого прекурсора катализатора, реализующего свою функцию прямо в нефтяном пласте. Попадая в пористую среду, соединение никеля не вымывается с добываемой нефтью при высоких температурах и покрывает поверхность минеральной основы, что продлевает его технологическую эффективность.

«Разработанный водорастворимый катализатор имеет комплексное воздействие не только увеличивая нефтеотдачу, но и необратимо снижая вязкость извлечённой нефти. Этот инновационный подход позволяет начинать переработку нефти еще в пласте, что немаловажно при добыче сверхвязких углеводородов», — рассказал научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» ИГиНГТ Ильгиз Минханов.

Высокая степень адсорбция катализатора на поверхности породы продлевает его технологическую эффективность при повторном паротепловом воздействии – в этом и состоит идея работы. Ученые КФУ одни из первых достигли таких результатов в данной области исследования. Использование катализатора позволяет повысить извлечение сверхвязких нефтей, более чем на 36%.
«В работе впервые для карбонатных коллекторов показана эффективность внутрипластового облагораживания битуминозной нефти при паротепловом воздействии совместно с закачкой водорастворимого катализатора на основе сульфата никеля, а также оценены его адсорбция и поведение в пористой среде. Установлено, что при фильтрационных керновых исследованиях около 99% никельсодержащего прекурсора катализатора остается в породе», — рассказал об итогах эксперимента младший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Амин Аль-Мунтасер.

Кроме повышения нефтеотдачи существенно изменяются физико-химические свойства битуминозной нефти после гидротермального воздействия с предварительной закачкой раствора сульфата никеля.

«Нами были изучены различные режимы закачки катализатора. В результате было зафиксировано снижение вязкости более, чем в 20 раз по сравнению с исходной нефтью после экспериментов в оптимальных условиях. Также мы наблюдали уменьшение доли асфальтенов и фракции смол. В целом применение водорастворимых систем позволяет отказаться от использования органических растворителей, применяемых для доставки нефтерастворимых прекурсоров катализаторов в пласт. В связи с этим у технологии имеется хороший практический потенциал», – отметил научный руководитель проекта РНФ, ведущий научный сотрудник Михаил Варфоломеев.

Сегодня предложенная технология полностью готова к опытно-промышленному применению, которое запланировано в 2025-2026 годах. Данная работа подтверждает хороший потенциал развития взаимодействий науки и бизнеса при реализации проектов лабораторий мирового уровня РНФ. Полученные результаты обеспечат прочную основу для будущих исследовательских и технологических инициатив при разработке месторождений трудноизвлекаемых углеводородов.