Разработанный класс ингибиторов гидратообразования на основе водорастворимых полиуретанов считается визитной карточкой научных сотрудников Института геологии и нефтегазовых технологий. Они создают многофункциональные, эффективные, безопасные для человека и окружающей среды реагенты, функционал которых «удерживает» в себе одна молекула.
«Мы ведем систематические исследования в области гидратных технологий, которые направлены на контроль кинетики процессов гидратообразования углеводородных газов. С одной стороны, мы разрабатываем 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», — рассказал заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ Михаил Варфоломеев.
Казанские ученые предложили 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», — объяснил Михаил Варфоломеев.
К 2024 году в Казанском университете получили 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. Эта работа 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», — отметил младший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи 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 в воде Баренцева моря показывают, что они обладают хорошей биодеградацией и более безопасны по сравнению с иностранными аналогами», — добавил ведущий научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ Роман Павельев.
На последующих этапах работы ученые попробуют оптимизировать синтез 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», — уточнил Дмитрий Гнездилов.
Разработанный ингибитор планируют применить для условий морских месторождений, в том числе Арктического шельфа, очень перспективного с точки зрения новых объектов с большими запасами нефти и газа. Разработка ученых Казанского университета не только демонстрирует готовность к промышленному применению, но и позволяет пересмотреть возможности нефтедобычи в условиях экстремального холода.
Работа выполнялась по проекту РНЦИ № 20-55-20010 «Экологически чистые многофункциональные нефтепромысловые реагенты для минимизации воздействия и загрязнения морской среды».
