Создание новых функциональных материалов и реагентов целевого назначения, в т.ч. из тяжелых остатков нефти и отходов нефтегазодобывающей промышленности, для промысловой химии, нефтехимии и других отраслей

Руководитель проекта

Францина Евгения Владимировна, кандидат технических наук, доцент. Доцент кафедры химии ИЕиТН СурГУ

Грантодатель:
Департамент образования и науки Ханты-Мансийского автономного округа – Югры.

Сроки реализации:
2024 – 2026 гг.

Аннотация проекта:
Сложнопостроенные залежи и осложненные условия добычи нефти трудноизвлекаемых запасов и нетрадиционных коллекторов требуют разработок новых химических реагентов и материалов, которые способны повышать эффективность буровых работ, коэффициент нефтеизвлечения, а также предупреждать отложения в условиях высоких пластовых давлений и температур. В условиях новой стратегии экономического развития все большее внимание уделяется проблемам рационального использования природных ресурсов, в частности нефтяных ресурсов, и снижению углеродного следа при производстве продукции, в т.ч. нефти и продуктов нефтепереработки. Для ХМАО данная повестка является особенно актуальной ввиду специфики региона, связанной с добычей природных ресурсов на основе углеводородов и необходимостью их рационального использования. Для вовлечения региона в общемировую повестку по созданию новых «зеленых технологий» необходимо развитие новых научных направлений, связанных с альтернативным взглядом на использование углеводородных ресурсов – постепенный переход к использованию их в качестве ценного сырья для получения новых материалов для различных отраслей промышленности.


Одним из направлений проекта является разработка реагентов и рецептур технологических жидкостей, в т.ч. на основе наноразмерных и слоистых материалов, а также композиционных материалов, улучшающих реологические и фильтрационные свойства промывочных жидкостей, которые обеспечат повышение эффективности бурения, гидроразрыва пласта и других операций, выполняемых при разработке низкопроницаемых и нетрадиционных коллекторов, включая баженовскую, ачимовскую, тюменскую свиты и другие сложные объекты. Смена курса нефтедобывающих компаний на разработку месторождений, характеризующихся сверхнизкой проницаемостью и высокими пластовыми температурами, открывает широкие перспективы на исследование новых химических методов увеличения нефтеотдачи (ХМУН). Одно из таких направлений - наночастицы, модифицированные поверхностно-активными веществами (ПАВ), которые способны существенно увеличить нефтеизвлечение за счет уменьшения межфазного натяжения между нефтью и закачиваемым в пласт флюидом, а также за счет гидрофилизации породы коллектора.

Поскольку доля добычи легкой нефти снижается, процент вовлекаемых в переработку тяжелых высоковязких нефтей, содержащих высокое количество смолисто-асфальтеновых компонентов, повышается. Наличие достоверных и непротиворечивых данных о геологических, геохимических, а также физико-химических свойствах пород и флюидов является необходимым условием для разработки и внедрения новых реагентов и технологий предотвращения асфальто-смоло-парафиновых образований (АСПО) и управления процессами разработки месторождений трудноизвлекаемых запасов и нетрадиционных коллекторов. Изучение химического состава тяжелых высоковязких нефтей может способствовать оптимизации режимов эксплуатации добывающих скважин, а также будет полезным для установления источников загрязнения окружающей среды. Кроме того, развитие технологий получения новых материалов на основе смолисто-асфальтеновых компонентов, которые относятся к отходам нефтяной промышленности, позволяет решить как проблему рационального природопользования ресурсов путем трансформации нефтяных остатков в ценные материалы, так и задачу по снижению углеродного следа от использования их в качестве углеродного топлива.

В связи с ограниченностью запасов легкоизвлекаемых ресурсов добыча нефти смещается в сторону битумных и тяжелых нефтей, что обуславливает необходимость развития процессов ее глубокой переработки, таких как гидроочистка, гидрооблагораживание, депарафинизация, каталитический крекинг, гидрокрекинг и т.п. Данные процессы имеют большую важность в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, поскольку увеличивают глубину переработки нефти и позволяют получать бензиновые, керосиновые, дизельные фракции, которые используются в производстве углеводородного топлива, полимерных материалов, каучуков и т.п. Кроме того, в связи с активным освоением арктических регионов в последнее время наметился устойчивый рост потребностей в дизельных и реактивных топливах, способных работать при низких температурах до -50°С, получить которые возможно посредством гидрогенизационных процессов. Комплекс данных процессов реализуется на Сургутском заводе стабилизации конденсата, являющимся важным звеном в экономике региона и промышленным центром потребления кадров высшей квалификации. В связи с чем особую актуальность имеют технологические задачи производства, направленные на решение проблем, возникающих при эксплуатации промышленных установок, замене оборудования, дорогостоящих катализаторов и комплектующих, мониторинге цифровых показателей работы аппаратов и прочее. В рамках данного проекта планируется проведение комплекса исследований, направленных на решение важных практических реальных задач промышленного производства углеводородной продукции, что будет способствовать большей технологической и экономической устойчивости работы предприятия топливно-энергетической отрасли, а также способствовать подготовке кадров высшей квалификации для нужд производства и региона.

Полученные в проекте данные о химическом составе нефти, АСПО и отложений, в т.ч. технологических, а также продукты (реагенты и рецептуры) позволят повысить эффективность технологий бурения, увеличения нефтеотдачи, предупреждения образования АСПО и солеотложений при эксплуатации скважин и даже управления этими процессами. Эти технологии должны включать контроль над ключевыми характеристиками состава извлекаемой нефти и компьютерную обработку получаемых данных для выработки управленческих рекомендаций или полной автоматизации этого процесса. Результатом проекта также станут решения по актуальным проблемам Сургутского ЗСК, связанные с практическими и технологическими проблемами производства, возникающими при эксплуатации промышленных установок, такими как эффективная эксплуатация и поддержание стабильной работы действующих установок, аппаратов и оборудования для производства углеводородной продукции (бензинов, дизельных и реактивных топлив и пр.), что будет способствовать устойчивой работе предприятия.