• Русский

Разработка ученых КФУ показала высокую эффективность для работы на арктическом шельфе

Научная разработка, получившая поддержку Российского фонда фундаментальных исследований и Исследовательского центра Норвегии, призвана развить технологию добычи углеводородов на шельфе, в море и суровых условиях Арктики, сообщают ученые приоритетного направления «Эконефть».  

Год назад РФФИ и ИСН объявили об итогах проведения конкурса на лучшие проекты междисциплинарных фундаментальных научных исследований.  Казанский федеральный университет подал заявку на грант совместно с Университетом Стовангера и уверенно вошёл в число победителей. Согласно условиям программы, данный грант выделяется для совместных исследований в области освоения шельфовых месторождений, где сосредоточено 90 % извлекаемых ресурсов углеводородов.

Ученые КФУ не первый год активно работают над комплексом реагентов, которые предотвращают коррозию, образование гидратов и выпадение солей, что является сложной фундаментальной задачей заледенелого региона. Отличительное свойство «казанских реагентов» в том, что они биоразлагаемы и нетоксичны. К имеющейся серии ингибиторов, ученые разработали новый ингибитор двойного действия одновременно предотвращающих образование гидратов и коррозию, устранение которых является громким трендом в освоении Арктических нефтегазовых месторождений. В данной работе изучалась взаимосвязь структуры и свойства для многообещающего класса гибридных ингибиторов на основе водорастворимых полиуретанов. Результаты работы отражены в Molecules.

Научную группу со стороны Университета Стовангера возглавляет ведущий ученый в области нефтепромысловой химии  Малкольм Келланд, а  со стороны Казанского федерального университета – руководитель приоритетного направления «Эконефть» и заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ Михаил Варфоломеев.

«В 2020 году мы начали работу над новым международным проектом. Основной его задачей является разработка экологически-чистых, эффективных и комплексных нефтепромысловых реагентов для добычи углеводородов на шельфе и в акватории Баренцева моря, где сегодня работают российские и норвежские нефтяные компании. Полученные результаты показали, что наш подход позволяет получать соединения, не уступающие по своей эффективности лучшим коммерческим реагентам, производимыми известными зарубежными компаниями», — сообщил руководитель приоритетного направления «Эконефть», заведующий кафедрой РЭМТУ ИГиНГТ КФУ Михаил Варфоломеев.

В разработке нового ингибитора были использованы водорастворимые полиуретаны, что, безусловно, облегчает процедуру приготовления товарной формы данного ингибитора, снижает его стоимость, улучшает стабильность и экологичность — в этом заключается его уникальность, отмечают исследователи. В отличие от предыдущих реагентов, новые отличаются исходными компонентами. Новая – полиуретановая – платформа для создания ингибиторов позволяет легко варьировать их структуру таким образом, чтобы добиться максимальной эффективности и многофункциональности, а также открывает возможность в лучшую сторону изменять их безопасность для человека и окружающей среды. Экспериментальная часть проекта проходила на базе Казанского федерального университета, а также на базе РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

«Традиционные полиуретаны представляют из себя нерастворимые в воде соединения. Их производят в промышленности в огромном количестве и используют в разных сферах человеческого обихода. Наши же полиуретаны – водорастворимы, что позволяет использовать их в водной среде. Создав ингибиторы на их основе, мы стали первыми, кому удалось внедрить подобное в нефтегазовую сферу. Сам класс водорастворимых полиуретанов известен, но больше из области фармацевтики. Используя недорогие исходные компоненты, нам удалось получить перспективные материалы. Варьируя структуру и соотношения данных компонентов, с заранее известными свойствами, мы можем целенаправленно изменять свойства конечных полимеров, т.е. получать многофункциональные нефтепромысловые реагенты», — объяснил старший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Химического института им. А.М. Бутлерова КФУ Роман Павельев.

Помимо фундаментального применения имеющихся технологий, новый проект имеет большое значение для развития научных компетенций молодых специалистов. Студенты и молодые ученые получили уникальную возможность поработать над реализацией интересной фундаментальной и практически важной задачи.

«На сегодня ведутся систематические исследования по выявлению зависимости ингибирующих свойств данных полимеров от их структуры. Особенность полиуретанов в том, что мы можем в широком диапазоне варьировать реагенты-заместители, порядок добавления реагентов, их соотношение для получения лучших ингибирующих свойств», — рассказала лаборант-исследователь НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Химического института им. А.М. Бутлерова КФУ Юлия Зарипова.

«Растворимость полиуретанов в водной среде обусловлена наличием полиэтиленгликолевых и солевых фрагментов, использовавшихся при синтезе. Присутствие данных фрагментов в молекуле полимера способствует взаимодействию с молекулами воды, тем самым нарушая ее структуру, образованную водородными связями, и создавая препятствия для образования газогидрата. По большей части, эффективность ингибирования гидратообразования и коррозии связана с наличием гидрофобных фрагментов в молекуле, а растворимость с гидрофильными», — дополнил лаборант-исследователь НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Химического института им. А.М. Бутлерова КФУ Владимир Ярковой.

Ученые отмечают, что шельф – это перспективное будущее, и уже сейчас должен создаваться необходимый технологический задел для его перспективного освоения. Амбициозная цель предполагает тесное взаимодействие специалистов из разных областей науки, имеющих успешный опыт выполнения фундаментальных и прикладных работ по данной тематике. Разрабатывая и внедряя уникальные проекты, Казанский федеральный университет уверенно стремится к закреплению своей лидирующей позиции и устойчивому развитию ресурсного потенциала на базе новых шельфовых проектов.

 

Автор: Аделя Шемелова

Источник фото: arktika.today