Ученые РФ создали модель подобра условий добычи тяжелой нефти паром и углекислым газом
Кинетическая модель ученых КФУ с точностью до 93% предсказывает, как меняется состав тяжелой нефти при обработке перегретым паром и углекислым газом. Разработка может помочь эффективнее разжижать сырье и сокращать расход воды и энергии.
Источник: Аделя Закирова / пресс-служба Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ. Феликс Гильермо экспериментально наблюдает поведение отдельных компонентов.
МОСКВА, 20 августа /Новости науки/. Исследователи Казанского федерального университета создали модель обработки тяжелой нефти паром и углекислым газом. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Тяжелая нефть содержит много асфальтенов — высокомолекулярных компонентов, из-за которых сырье остается густым и плохо движется в пласте. Обычно такую нефть разогревают закачкой пара, однако этот способ требует большого количества воды и энергии. Добавление углекислого газа помогает дольше удерживать тепло и дополнительно снижать вязкость сырья.
«С химической точки зрения комбинированное воздействие углекислого газа и пара значительно снижает вязкость тяжелой нефти и увеличивает добычу более легких фракций, одновременно разрушая агрегаты асфальтенов», — отметил ведущий научный сотрудник КФУ Хорхе Анчита.
Ученые воспроизвели условия нефтяного пласта в лабораторном реакторе. Образцы тяжелой нефти нагревали до 300 градусов Цельсия при повышенном давлении. В одном опыте в реактор подавали инертный азот и горячий пар, а в другом азот заменили углекислым газом. Такое сравнение позволило отделить действие углекислого газа от влияния температуры и пара.
Оказалось, что при совместном воздействии пара и углекислого газа асфальтены превращались в более легкие смолы в девять раз быстрее, чем в опыте с азотом. Затем смолы распадались на еще более легкие соединения, благодаря чему нефть становилась менее вязкой.
Растворяясь в воде, углекислый газ также создавал кислую среду. По данным авторов, она способствует образованию поверхностно-активных веществ и растворению некоторых минералов горной породы, что может повысить проницаемость пласта. Одновременно активируется акватермолиз — необратимое разрушение части химических связей в компонентах нефти под действием горячей воды.
На основе экспериментов исследователи построили кинетическую модель, описывающую основные химические реакции. Она с точностью до 93% предсказывает изменение состава нефти со временем при разных температурах и концентрациях углекислого газа. Расчеты могут помочь заранее выбирать режим закачки смеси, обеспечивающий наибольшее разжижение сырья при меньших затратах воды и энергии.
Исследование поддержал Российский научный фонд, результаты опубликованы в журнале Fuel. Пока технологию проверили в лаборатории. В дальнейшем ученые планируют испытать ее на сверхвязкой нефти из Татарстана и других регионов, а также выяснить, как на процесс влияют катализаторы.
Тяжелая нефть содержит много асфальтенов — высокомолекулярных компонентов, из-за которых сырье остается густым и плохо движется в пласте. Обычно такую нефть разогревают закачкой пара, однако этот способ требует большого количества воды и энергии. Добавление углекислого газа помогает дольше удерживать тепло и дополнительно снижать вязкость сырья.
«С химической точки зрения комбинированное воздействие углекислого газа и пара значительно снижает вязкость тяжелой нефти и увеличивает добычу более легких фракций, одновременно разрушая агрегаты асфальтенов», — отметил ведущий научный сотрудник КФУ Хорхе Анчита.
Ученые воспроизвели условия нефтяного пласта в лабораторном реакторе. Образцы тяжелой нефти нагревали до 300 градусов Цельсия при повышенном давлении. В одном опыте в реактор подавали инертный азот и горячий пар, а в другом азот заменили углекислым газом. Такое сравнение позволило отделить действие углекислого газа от влияния температуры и пара.
Оказалось, что при совместном воздействии пара и углекислого газа асфальтены превращались в более легкие смолы в девять раз быстрее, чем в опыте с азотом. Затем смолы распадались на еще более легкие соединения, благодаря чему нефть становилась менее вязкой.
Растворяясь в воде, углекислый газ также создавал кислую среду. По данным авторов, она способствует образованию поверхностно-активных веществ и растворению некоторых минералов горной породы, что может повысить проницаемость пласта. Одновременно активируется акватермолиз — необратимое разрушение части химических связей в компонентах нефти под действием горячей воды.
На основе экспериментов исследователи построили кинетическую модель, описывающую основные химические реакции. Она с точностью до 93% предсказывает изменение состава нефти со временем при разных температурах и концентрациях углекислого газа. Расчеты могут помочь заранее выбирать режим закачки смеси, обеспечивающий наибольшее разжижение сырья при меньших затратах воды и энергии.
Исследование поддержал Российский научный фонд, результаты опубликованы в журнале Fuel. Пока технологию проверили в лаборатории. В дальнейшем ученые планируют испытать ее на сверхвязкой нефти из Татарстана и других регионов, а также выяснить, как на процесс влияют катализаторы.
