• Русский

Ученый САЕ «ЭкоНефть» заполняет пробелы в изучении окисления нефти

Проект сотрудника НИЛ «Внутрипластовое горение» Андрея Галухина по исследованию влияния параметров пористой среды на окислительные процессы получил финансирование от Российского научного фонда.

Окисление нефти в пористой среде – процесс весьма сложный и с химической, и с физической точек зрения. Поэтому не удивительно, что, не смотря на долгие годы исследований, в этой области все ещё остаются «белые пятна». Одно из таких пятен обнаружил старший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Андрей Галухин.

«Изучение протекания процессов окисления углеводородов в пористых средах на основе насыпных моделей из песчаника хорошо известно и широко используется для моделирования кинетики окисления нефти в крупнопористых высокопроницаемых нефтяных резервуарах. В то же время, примеров физического моделирования процессов, протекающих в тонкопористых низкопроницаемых резервуарах, не известно, в связи с отсутствием подходящих модельных пористых систем. В рамках проекта будет изучено влияние параметров порового пространства мезо- и макропористых систем на основе синтетических опаловых пленок на кинетику окисления индивидуальных углеводородов и углеводородных смесей в конденсированном состоянии», – рассказал нам ученый.

Работать над данной проблемой Андрей Галухин начал где-то полтора года назад, когда задался вопросом, как же собственно размер пор влияет на кинетику химических процессов. В поисках ответа он изучил много  литературы и монографий, переписывался с коллегами из-за рубежа и выяснил, что, с одной стороны, влияние размера пор и свойств их поверхности на протекание физических и химических процессов в принципе известный факт, а с другой – эта область мало изучена, особенно в части химических реакций, протекающих в конденсированных фазах. По словам ученого, ему удалось найти всего два десятка публикаций, большая часть которых опубликована в последние годы.

«Среди существующих статей по данной тематике, к сожалению, нет примеров изучения процессов, связанных с диффузией реагентов. Изучение кинетики процессов, в которых есть диффузия, это непростая задача, поскольку для изучения кинетики процесса нужно, чтобы процесс протекал именно в кинетически контролируемой области, а не в диффузионной», – пояснил Андрей Галухин в ходе разговора.

Конечно, признание экспертов Российского Научного Фонда, а вместе с ним и финансирование  проекта «Окисление углеводородов в мезо- и макропористых средах: кинетика и катализ» на 2 года ученый КФУ получил не за свое любопытство. По результатам проделанной работы Андрей Галухин пришел к идее изучать химические процессы в тонких опаловых пленках. Дело оставалось за малым – создать эту самую среду.

«На определенном этапе моей работы я пришел к мысли, что нужно использовать пленки, которые должны быть, во-первых, достаточно тонкими, чтобы обеспечить хорошую диффузию кислорода, и во-вторых, термостабильными, поскольку процесс окисления нефти связан с достаточно высокими температурами. Плюс необходима возможность регулировать размер пор, а сама пористая среда должна быть химически инертна, чтобы не взаимодействовать с нашими нефтями. Искусственные опалы, удовлетворяя всем этим требованиям, являются удобной модельной средой. Размер пор мы контролируем, регулируя размер силикатных сфер, из которых состоит опал. Получаемые пористые среды весьма термостабильны – пленки при синтезе проходят термообработку при температуре порядка 1000 °C. И в-третьих, не смотря на инертность, поверхность пленок можно функционализировать. Например, я могу изменять гидрофобно-гидрофильные свойства поверхности, что дает мне возможность менять форму субстрата, содержащегося в порах. Также я могу регулировать толщину получаемой пленки в достаточно широком диапазоне – от нескольких десятков до нескольких сотен микрон», – раскрыл детали своего проекта наш собеседник.

 

Стоит отметить, что в основу проекта лег и опыт работы Андрея Галухина в Университете Юты. Там он проходил стажировку в лаборатории профессора Ильи Жарова – одного из ведущих специалистов по синтезу и изучению коллоидных мембран и пленок. Тот опыт Андрей перенес на свой случай, провел предварительные эксперименты, и они показали, что его идея имеет право на жизнь. «Диагноз» подтвердился и несколько позже – Андрей Галухин впервые за долгое время работы представил свой проект на широкой публике в рамках II Международного семинар-конференции ThEOR 2017, прошедшего в КФУ в конце июня.

«Я представил наши предварительные данные на ThEORe c целью получить обратную связь от некоторых, приехавших на конференцию, ученых, мнение которых меня интересовало. Это буквально 2-3 человека, но их оценки меня вдохновили и обнадежили. Самое важное, что мне было нужно узнать, были ли попытки физического моделирования тонкопористых коллекторов, на что я получил отрицательный ответ. Второй момент, который меня волновал, интересно ли это вообще научному миру. И здесь я получил исключительно положительный отклик», – признался ученый.

Проект будет выполняться на базе кафедры физической химии Химического института им. А.М. Бутлерова, где Андрей Галухин работает старшим преподавателем. Исследования, проводимые в рамках проекта, в значительной степени носят фундаментальный характер, но как говорится, нет ничего более практичного, чем хорошая теория. Руководитель и пока единственный исполнитель проекта отметил, что те результаты, которые он планирует получить, будут применимы к очень широкому кругу иных субстратов и пористых систем. Более того, на втором этапе проекта предусмотрено изучение окисления непосредственно нефтей и сложных углеводородных систем. Т.е. какие-то шаги в сторону прикладных исследований будут. Не исключено, что заниматься ими будут ученики Андрея Галухина. Студентов под свое начало ученый планирует взять на второй год проекта.