В Казанском федеральном университете разработана программа для моделирования динамической адсорбции водорастворимых катализаторов при нефтевытеснении в цифровых кернах. Это важно для предсказания эффективности внутрипластовой переработки высоковязкой и сверхвязкой нефти (природного битума). Об этом Информагентство «Девон» узнало из сообщения пресс-службы Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ.

Водо- или нефтерастворимые катализаторы нужны для частичной переработки углеводородов и повышения качества тяжелой нефти в пластовых условиях. Процесс «облагораживания нефти» происходит на месторождениях при паротепловом воздействии катализатора. При попадании в пористую среду они могут быть подвержены адсорбции. В процессе этого явления частицы катализатора осаждаются на поверхности геологических пород и поглощаются твердыми веществами.

С одной стороны, адсорбция оказывает негативное влияние. Определенный объем катализатора теряется при осаждении на поверхности частиц. С другой стороны, адсорбированные частицы могут оказаться полезными при повторном паротепловом воздействии, сопровождающем процесс акватермолиза.

«Новизна нашей работы заключается в том, что рассматривается динамическая адсорбция при многофазных течениях, то есть в процессе нефтевытеснения, – пояснил доцент кафедры математических методов в геологии ИГиНГТ Тимур ЗАКИРОВ. - До этого мы вели работу с однофазными течениями. Катализатор был растворен в воде и двигался в образце, в котором тоже содержится вода».

Ученые КФУ использовали технологию «Цифровой керн». Также они разработали программный пакет для моделирования процессов динамической адсорбции катализаторов в условиях многофазного течения. Математическая модель позволяет исследовать как водо-, так и нефтерастворимые катализаторы. Она учитывает все наиболее важные параметры разработки, такие как вязкость нефти, межфазное натяжение, краевой угол смачивания и т.д.

Зная вязкость нефти и другие параметры разработки месторождения, можно спрогнозировать, какое количество дорогостоящего катализатора будет потеряно в результате адсорбции. При определенных параметрах разработки, в частности, при низких межфазных натяжениях, значительная часть катализатора адсорбируется на поверхности частиц. Это существенно снизит эффективность каталитического акватермолиза.

«На основании проведенных исследований мы заранее будем знать, что при определенных параметрах разработки будут большие потери, - оценил Закиров. - Тогда закачивать катализатор не имеет смысла».

Ряд заказчиков уже проявил заинтересованность в приобретении софта, добавил он.

Казанские ученые впервые классифицировали режимы динамической адсорбции катализатора при нефтевытеснении. При низкой интенсивности адсорбции уменьшение скорости течения катализатора в поровом пространстве способствует увеличению адсорбированного количества. А при высокой интенсивности поглощенное количество катализатора определяется эффективностью нефтевытеснения.

Ученые исследуют поведение закачиваемых в пласт катализаторов в пористой среде, пояснил руководитель проекта, завкафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ Михаил ВАРФОЛОМЕЕВ.

«Это очень важно для предсказания эффективности использования технологии и подбора оптимальных условий применения реагентов на глубине до 1 тысячи метров. – отметил он. - Полученные в ходе математических расчетов закономерности позволят продвинуться в решении данной задачи».

В 2021 году Казанский федеральный университет стал победителем конкурса на получение грантов Российского научного фонда. Грант в 128 миллионов рублей выделен на разработку новых технологий каталитического подземного облагораживания высоковязкой и сверхвязкой нефти. Проект рассчитан на четыре года.

Недавно ИА «Девон» сообщало, что в КФУ разработали кинетическую модель для предсказания параметров каталитического акватермолиза на китайском месторождении Ляохэ. Работа позволит внедрить в промышленное производство рентабельную и экологичную технологию добычи тяжелой нефти.

Акватермолиз – это процесс высокотемпературной конверсии нефти при воздействии водяного пара. Катализаторы внутрипластового давления разработки КФУ испытывают в России, Омане, на Кубе и других странах.