Разработка способна предотвратить аварии из-за образования гидратных пробок при добыче и транспортировке нефти и газа.
Последняя серия ингибиторов, разработанных учеными Института геологии и нефтегазовых технологий, по своим целевым свойствам превосходит наиболее эффективные зарубежные аналоги, а также проявляет тенденцию к биологической деградации в условиях морского шельфа.
Сегодня разработанный класс ингибиторов гидратообразования на основе водорастворимых полиуретанов – является визитной карточкой научных сотрудников Института геологии и нефтегазовых технологий. Казанские ученые создают многофункциональные, эффективные, безопасные для человека и окружающей среды реагенты, функционал которых «удерживает в себе» одна молекула.
«Нами ведутся систематические исследования в области гидратных технологий, которые направлены на контроль кинетики процессов гидратообразования углеводородных газов. С одной стороны, нами разрабатываются химические реагенты – промоторы, которые ускоряют получение гидратов в технологии «твердый газ» для хранения и транспортировки газа. Другое направление связано с борьбой с осложнениями, вызванными образованием гидратов на стадиях добычи, сбора и подготовки нефти и газа, которые могут привести к технологическим остановкам и авариям. Особенно остро эти проблемы стоят для морских месторождений, где они могут привести к загрязнению окружающей среды и экологическим катастрофам. Нами предложено новое направление в области ингибиторов – это применение водорастворимых полиуретанов. Варьируя их структуру, можно получить очень эффективные многофункциональные реагенты. Это, безусловно, относится к развитию малотоннажной химии в нашей стране, ведь ранее эффективные кинетические ингибиторы гидратообразования были только зарубежного производства» – поделился заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов Михаил Варфоломеев.
К 2024 году в Казанском университете уже получен широкий ряд молекул, которые были запатентованы. В ходе последних исследований, опубликованных в Chemical Engineering Science, ученые наглядно рассмотрели зависимости антигидратных свойств молекул от использования ряда мономеров на основе диалкиламинов. Данное исследование демонстрирует проявление наилучших свойств ингибитора гидратообразования.
«Мы исследовали наши ингибиторы в динамических и статических условиях, которые моделируют различные этапы реальных процессов в нефтегазовой сфере, с использованием специализированной установки с качающимися ячейками и дифференциально сканирующей калориметрии. С помощью наших исследований удалось выявить взаимосвязь между снижением межфазного натяжения и увеличением эффективности кинетических ингибиторов. Этот факт еще больше подтверждает гипотезу о том, что водорастворимые полиуретаны действуют по адсорбционному механизму», – сообщил младший научный сотрудник НИЛ Гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов Дмитрий Гнездилов.
«По температуре переохлаждения процесса гидратообразования наши ингибиторы превосходят наиболее известные зарубежные реагенты, что позволяет успешно их применять в более жестких условиях. При этом исследования биодеградации в воде Баренцева моря показывают, что они обладают хорошей биодеградцией и более безопасны по сравнению иностранными аналогами», – отметил ведущий научный сотрудник НИЛ Гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов Роман Павельев.
На последующих этапах работы будут предприняты шаги по оптимизации синтеза разработанных соединений с сохранением высоких целевых свойств. Также научная группа продолжит поиск новых мономеров, способных улучшить растворимость полимеров в воде с различной минерализацией и расширить функционал их применения.
«Стоит задача подбора ингибитора не только для добычи, сбора и транспортировки углеводородного флюида по трубопроводам, но и для эффективной закачки газа в пласт для увеличения нефтеотдачи. Здесь нам предстоит решить более сложную задачу, так как условия применения являются более жесткими за счет высокого давления и минерализации пластовой воды», – рассказывает Дмитрий Гнездилов.
Планируется, что в ближайшей перспективе разработанный ингибитор будет применен для условий морских месторождений, в том числе Арктического шельфа, который является перспективным с точки зрения новых объектов с большими запасами нефти и газа.
Значимость ингибитора для отечественной экономики сложно переоценить: как никогда страна заинтересована в том, чтобы добыча углеводородов велась в оптимальном для окружающей среды режиме и полностью соответствовала экологическим требованиям. Так, разработка казанских ученых не только демонстрирует готовность к промышленному применению, но и позволяет пересмотреть возможности нефтедобычи в условиях экстремального холода.
Работа выполнялась в рамках проекта РНЦИ № 20-55-20010 «Экологически чистые многофункциональные нефтепромысловые реагенты для минимизации воздействия и загрязнения морской среды».