Метод ученых КФУ облегчит добычу тяжелой нефти с помощью наночастиц натрия

Исследование влияния наночастиц металлического натрия на добычу тяжелой нефти провела научная группа НИЛ методов увеличения нефтеотдачи Научного центра мирового уровня (НЦМУ) «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» Казанского федерального университета (КФУ), 7 ноября сообщает пресс-служба университета.

Новое исследование позволит расширить число методов повышения эффективности нефтеотдачи пластов с тяжелой нефтью, которые становятся всё более востребованы на фоне роста мирового спроса на энергию и истощения запасов традиционной, легкой нефти.

Технологическим новшеством, применяемым в последнее время, стало использование для этих целей наноматериалов и нанотехнологий, в том числе органодисперсии наночастиц металлического натрия. Этот материал применяется для увеличения нефтеотдачи плотных и слабопроницаемых пластов.

Ведущий научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи Алексей Вахин рассказал о влиянии добавок металлического натрия на нефтеотдачу:

«Металлический натрий представляет собой очень активный материал, который легко вступает во взаимодействие с различными химическими веществами, а в реакции с водой образует щелочь и газообразный водород. Первый компонент — щелочь — уже давно используется в нефтедобыче, например, при щелочном затоплении. Газообразный водород, в свою очередь, хорошо растворяется в сырой нефти, повышая ее подвижность. В определенных условиях металлический натрий способствует гидрированию непредельных компонентов, помимо этого при контакте металлического натрия с водой выделяется большое количество теплоты, что в совокупности положительно сказывается на дебите скважины».

Ученые НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» получили патент на достаточно простой способ получения наночастиц металлического натрия — доступного, но химически очень активного материала. Его легко закачивать в нефтенасыщенный пласт и с его помощью активизировать процессы, увеличивающие дебит скважины.

Инженер НИЛ «Внутрипластовое горение» Софья Трубицина рассказала о влиянии наночастиц на тяжелую нефть:

«Нанотехнологии, которые сегодня охватывают многие области промышленности и различные сферы жизнедеятельности человека, не обошли стороной и нефтяную отрасль. Известно, что, переходя в нанообласть, где размер частиц достигает размера от 1 до 100 нм, резко возрастает доля поверхностных атомов по отношению к объемным, а большинство процессов в коллоидных системах, к которым относится и нефть, протекает на границе раздела фаз, поэтому увеличение поверхности приводит к интенсификации этих процессов. Следовательно, наночастицы являются более реакционноспособными, чем их крупные аналоги. Кроме того, из-за малого размера наночастицы могут легко распространяться в пористых средах без снижения проницаемости».

Проблемой в данном случае является высокая стоимость производства наночастиц. Поэтому исследование ученых НЦМУ также ставило своей целью поиск решений для снижения стоимости и увеличения доступности наночастиц для промышленной нефтедобычи.

Подробности проведенного исследования эффекта от закачки в нефтяной пласт таких наночастиц ученые представили в статье «Влияние наночастиц металлического натрия на эффективность акватермолиза тяжелой нефти», опубликованной в журнале Catalysts.

При добавлении наночастиц натрия в процессе паротепловой обработки в объеме нефти происходит образование активного водорода. Кроме того, нанодисперсия металлического натрия приводит к увеличению доли низкомолекулярных углеводородов в насыщенной и ароматической фракциях тяжелой нефти и связыванию в ней сероводорода и углекислого газа.

В результате облагораживания нефти в процессе акватермолиза с присутствием наночастиц металлического натрия происходит снижение вязкости нефти, что облегчает ее извлечение.

«Первые результаты исследования показали сопоставимую эффективность применения органосуспензий натрия с нефтерастворимыми прекурсорами катализатора, нашей более ранней разработкой. При этом экономическая составляющая часть получения суспензии натрия намного ниже», — дополнил рассказ старший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Фирдавс Алиев.

Результаты работы, проделанной казанскими учеными, проверят в ПАО «Татнефть». После получения в скором времени опытной партии нового реагента будет проведено его промысловое испытание на месторождении высоковязкой нефти.