Научный проект был реализован при грантовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по направлению конкурса «Ресурсы Арктики».
Известный фразеологизм «как по маслу», подразумевающий отсутствие затруднений и помех, является не только популярным наречием, но и наглядно отражает суть нового открытия казанских химиков. Подсолнечное масло, которое есть в арсенале каждой домохозяйки, можно применить не только в кулинарии, быту и косметологии – оно позволит избежать осложнений (газовые гидраты и коррозия) при добыче нефти и газа. Недооценивать возможности столь доступного и бюджетного продукта явно не стоит – его эффективность достаточно высока, поэтому ученые приоритетного направления «Эконефть» намерены применить разработанные на его основе ингибиторы в суровых арктических условиях. Уникальные реагенты показали высокую эффективность во время лабораторных испытаний. Они помогут природному газу «не замерзать» (образовывать гидраты) в скважинах при добыче углеводородных ресурсов в Арктике. Подробности работы были опубликованы в Energy.
Основные работы по реализации научного проекта прошли на базе Казанского федерального университета. Способность полученных соединений мешать газу реагировать с водой была оценена в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина, а для проведения квантово-химических расчетов казанские ученые привлекли специалистов из Ирана – Университета имени Шахида Бехешти и Исфаханского университета.
Добыча и транспортировка углеводородов в Арктике признана сложной и проблематичной задачей, одной из проблем которой является образование гидратов. Главной причиной их образования являются низкие температуры арктической зоны. Поскольку месторождения находятся, в основном, на шельфе, то транспортировку и добычу приходится вести прямо на дне океана, несмотря на высокое давление, что также является причиной образования большого количества газовых гидратов, блокирующих процесс добычи. Сегодня миру известно несколько способов борьбы с «газогидратными пробками». Самый распространенный и примитивный – вырезать их. Но это метод имеет немало недостатков, крайне неэффективен, небезопасен и к тому же давно устарел. На смену данной технологии пришли ингибиторы. Однако все из ныне существующих имеют различные побочные эффекты: одни экологически небезопасны, другие слишком дороги. Поэтому химики приоритетного направления «Эконефть» КФУ сделали ставку на бюджетный, доступный и биоразлагаемый продукт, добавив его в «рецепт» создания ингибитора, по-настоящему уникального по своим свойствам.
«Мы выяснили, что подсолнечное масло можно модифицировать несколькими способами, также из него можно синтезировать множество молекул. Присутствие алкильных цепей в его структуре может улучшить ингибирование гидратов. Молекулы на основе подсолнечного масла могут легко разлагаться из-за наличия в их структуре сложноэфирных групп», – объяснил схему работы новых ингибиторов научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Абдолреза Фархадиан.
Очевидно, когда речь идет о работе на морских месторождениях, невозможно не учитывать вопросы экологии, чтобы применяемые компоненты не были токсичными и не ложились тяжелым бременем на окружающую среду. Поэтому задача ученых заключалась не только в эффективности ингибитора, но и в его экологической безопасности для водной среды и его обитателей.
«Когда мы разрабатывали данный реагент, мы искали основу для синтеза молекул, которые будут наименее токсичными, биоразлагаемыми, и обратили внимание на природные соединения, в первую очередь на натуральные природные масла. С точки зрения химии нас заинтересовало именно подсолнечное масло. Во-первых, оно позволяет по своей структуре реализовать именно тот метод синтеза, который мы придумали. Во-вторых, подсолнечное масло как раз является натуральным продуктом, нетоксичными и биоразлагаемым. Именно то, что нам нужно», — пояснил причину выбора данного продукта руководитель САЕ «Эконефть», заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекамых углеводородов ИГиНГТ КФУ Михаил Варфоломеев.
«Следует отметить, что новый ингибитор на основе подсолнечного масла также позволяет одновременно «убить двух зайцев» – газовые гидраты и коррозию трубопровода. При наличии таких комплексных осложнений при добыче нефти и газа предлагаемые многофункциональные ингибиторы могут быть более эффективными, чем используемые в промышленности смеси реагентов», — старший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Андрей Стопорев.
К слову, данная разработка является далеко не первым изобретением ученых «Эконефти» из сферы «зеленых технологий». Напомним, в 2019 году исследователи синтезировали не менее эффективные ингибиторы на основе касторового масла, которые одинаково эффективно устраняют как газовые гидраты, так и коррозию.
Сегодняшняя «картина маслом» такова, что решением масштабной северной задачи может выступить достаточно доступное и недорогое средство, а саму методику можно легко реализовать в современной промышленности. Также весьма высока перспектива начала пилотных испытаний, которая станет новым этапом реализации данной разработки, что позволяет ожидать непременного вхождения данной технологии в практическую плоскость, тем более для этого уже есть все предпосылки.