Кинетическую модель каталитического акватермолиза с использованием водорастворимого катализатора на основе никеля разработали для оптимизации добычи вязкой, битуминозной нефти ученые Института геологии и нефтегазовых технологий (ИГиНГТ) Казанского федерального университета (КФУ) совместно с АО «Зарубежнефть», 16 сентября сообщает пресс-служба КФУ.

Предложенные КФУ с АО «Зарубежнефть» водорастворимые катализаторы показали эффективное снижение вязкости битуминозной нефти, что позволяет сократить экономические затраты нефтедобычи на таких месторождениях. А применение разработанной ими кинетической модели позволяет оптимизировать дорогие паротепловые методы повышения нефтеотдачи.

Исследователи показали, что использование сульфата никеля в качестве катализатора повышает активность преобразования тяжелых фракций и долю насыщенных и ароматических углеводородов. Преимущество этого катализатора еще и в том, что он растворим в воде и его в виде водного раствора можно закачать в пласт на глубину 600–700 метров без применения дорогих и экологически вредных органических растворителей.

Научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» КФУ Хосе Гильермо Феликс Луго пояснил выбор такого катализатора тем, что он является недорогим и простым в обращении:

«Использование сульфата никеля является экономически и технически более эффективным на месторождениях битуминозной нефти, чем другие некоторые нефтерастворимые катализаторы, поскольку его синтез и закачка в скважины обходятся дешевле. Кроме того, этот водорастворимый катализатор считается экологически чистым, что делает его привлекательной альтернативой для методов каталитического акватермолиза».

Его пояснения дополнил младший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Сувейд Мунир Абдо Мохаммед: «Никель сернокислый дает хороший баланс между эффективностью и практичностью. Он способствует превращению асфальтенов — самых сложных и тяжелых компонентов нефти — в более легкие фракции».

Чтобы провести масштабирование, проектирование и оптимизацию новой технологии в КФУ разработали кинетическую модель механизма протекания химических реакций превращения одних фракций нефти в другие в ходе каталитического акватермолиза.

Полученные результаты прокомментировал руководитель проекта, завкафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ КФУ Михаил Варфоломеев:

«В ходе совместного исследования с нашим индустриальным партнером „Зарубежнефтью“ были достигнуты важные результаты: предложенная модель успешно прогнозирует поведение фракций (насыщенные, ароматические, смолы и асфальтены) во время процесса акватермолиза с использованием сульфата никеля. Кинетическая модель помогает понять и оптимизировать преобразование тяжелых фракций в более легкие, что крайне важно для повышения эффективности процесса акватермолиза».

При этом предложенный катализатор препятствует чрезмерному крекингу ароматических соединений, что является важной задачей при облагораживании тяжелой нефти. Он сохраняет углеводороды в жидкой фазе, что очень важно для дальнейшей стадии подготовки продукции.

«Катализатор сульфата никеля усиливает конверсию асфальтенов в мальтены и препятствует реакциям крекинга легких фракций с образованием газов. Это является преимуществом для технологии циклической закачки пара, применяемой на месторождении Бока де Харуко, поскольку известно, что получение газа препятствует росту паровой камеры, снижая нефтеотдачу, а с помощью разработанного катализатора ее можно повысить», — рассказал Хосе Гильермо Феликс Луго.

Первоначально использовать технологию планируют на месторождении Бока де Харуко, расположенного на северном побережье Кубы в 30 км от Гаваны, так как содержащаяся там высоковязкая нефть создает большие проблемы при традиционных методах добычи.

«Применение водорастворимого катализатора эффективно влияет на процесс термического разложения тяжелых фракций, снижая вязкость тяжелой нефти, что приводит к значительному повышению ее подвижности в пластовых условиях, облегчает ее добычу и последующую транспортировку», — отметил Сувейд Мунир Абдо Мохаммед.

Результаты исследования разработанной модели были представлены в статье «Кинетическая модель каталитического акватермолиза тяжелой сырой нефти Бока-де-Харуко с использованием катализатора NiSO₄», опубликованной в журнале Fuel. Погрешность модели составила не более 6,9%, что говорит о высокой точности разработки.