Реализация процесса преобразования диоксида углерода в легкие алканы в пластовых условиях при разработке месторождений высоковязкой нефти основывается на гидрировании диоксида углерода на гетерогенных катализаторах. Катализаторы на основе Fe, Ni, Co и других переходных металлов, применяемые в процессе акватермолиза нефти, активны при гидрировании диоксида углерода при условии регулирования состава и использования щелочных металлов в составе катализатора. В работе использован натрий, как наиболее доступный для промышленного производства разработанных катализаторов. Функции подложки, в случае применения подобных катализаторов в пластовых условиях, играет минеральная поверхность породы, на которой происходит адсорбция и удержание наноразмерных частиц активной формы катализатора. Состав каталитической композиции определяет направленность и интенсивность химических реакций. Для гидрирования диоксида углерода необходимо обеспечить протекание двух различных реакций, поэтому в структуре катализатора должны присутствовать различные активные центры. Рост углеводородной цепи происходит преимущественно на карбидных активных центрах, а гидрирование олефинов и обратная реакция водяного газа – на оксидах переходных металлов. Небольшое количество новообразованных алканов значительно снижает вязкость нефти и способствует повышению нефтеотдачи. Наряду с процессами преобразования диоксида углерода, протекают реакции акватермолиза нефти, что обеспечивает снижение содержания смол и асфальтенов. Новый метод интенсификации добычи нефти, основанный на технологии каталитического акватермолиза, успешно прошел промысловую апробацию. Разработанный катализатор расширяет область применения каталитических технологий для освоения месторождений высоковязкой нефти. При использовании совместной закачки пара и углекислого газа, полифункциональный катализатор обеспечивает не только внутрипластовую генерацию легких алканов, значительно снижающих вязкость нефти, но и частичную утилизацию закачанного диоксида углерода.
Список литературы
1. Акватермолиз нефтей и природных битумов: химизм процесса, катализаторы, перспективы промышленной реализации / Б.П. Туманян, Н.Н. Петрухина, Г.П. Каюкова [и др.] // Успехи химии. – 2015. – Т. 84 (11). – С. 1145–1175.
2. Maity S.K., Ancheyta J., Marroquin G. Catalytic aquathermolysis used for viscosity reduction of heavy crude oils: A review // Energy Fuels. – 2010. – V. 24. – P. 2809–2816. – DOI: 10.1021/ef100230k.
3. Advances on the Transition-Metal Based Catalysts for Aquathermolysis Upgrading of Heavy Crude Oil / Li Chen, Weicheng Huang, Chenggang Zhou, Yanling Chen // Fuel. – 2019. – V. 257. – P. 115779. – DOI: 10.1016/j.fuel.2019.115779.
4. Catalytic aquathermolysis of Mackay River bitumen with different types of Mo-based catalysts / Qu Xiao, Zhou Guangqian, Lu Yukun [et al.] // Fuel. – 2022. – V. 326. – Article No. 125134. – DOI: 10.1016/j.fuel.2022.125134.
5. Catalytic Aquathermolysis for Altering the Rheology of Asphaltic Crude Oil Using Ionic Liquid Modified Magnetic MWCNT / M.A. Betiha, A.E. Elmetwally, A.M. Al-Sabagh, T. Mahmoud // Energy and Fuels. – 2020. – V. 34(9). – P. 11353–11364. – DOI:10.1021/acs.energyfuels.0c02062.
6. Extra-heavy Oil Aquathermolysis Using Nickel-based Catalyst: Some Aspects of in-situ Transformation of Catalyst Precursor / A.V. Vakhin, F.A. Aliev, I.I. Mukhamatdinov [et al.] // Catalysts. – 2021. – V. 11(2). – No. 189. – P. 1–22. – DOI: 10.3390/catal11020189.
7. Development of New Amphiphilic Catalytic Steam Additives for Hydrothermal Enhanced Oil Recovery Techniques / F. Aliev, A. Ali Akhunov, O. Mirzaev, A. Vakhin // Catalysts. – 2022. – V. 12 (8). – P. 921. – DOI: 10.3390/catal12080921.
8. Каталитическое облагораживание высоковязкой нефти при паротепловой обработке с использованием катализаторов на основе металлов /С.И. Кудряшов, И.С. Афанасьев, О.В. Петрашов [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2017. – № 8. – С. 30–34. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2017-8-30-34
9. Industrial Application of Nickel Tallate Catalyst During Cyclic Steam Stimulation in Boca De Jaruco Reservoir / А.V. Vakhin, I.I. Mukhamatdinov, F.A. Aliev [et al.] //
SPE-206419-MS. – 2021. – DOI: 10.2118/206419-MS.
10. Laboratory Experiments and Field Test of a Difunctional Catalyst for Catalytic Aquathermolysis of Heavy Oil / K. Chao, Y. Chen, H. Liu [et al.] // Energy Fuels. – 2012. – V. 26 (2). – P. 1152–1159. – DOI: 10.1021/ef2018385.
11. Recent developments in the catalytic hydrogenation of CO2 to formic acid/formate using heterogeneous catalysts / G.H. Gunasekar, K. Park, K.D. Jung, S. Yoon // Inorg. Chem. Front. – 2016. – V. 3. – P. 882–895. – DOI:10.1039/C5QI00231A
12. CO2 valorisation via reverse water-gas shift reaction using advanced Cs doped Fe-Cu Al2O3 catalysts / L.P. Pérez, F. Baibars, E.L. Sache [et al.] // Qual. Assur. Util. Rev. – 2017. – V. 21. – P. 423–428. – DOI:10.1016/j.jcou.2017.08.009
13. Iron Oxide Nanoparticles Impact on Improving Reservoir Rock Minerals Catalytic Effect on Heavy Oil Aquathermolysis / S.A. Sitnov, M.A. Khelkhal, I.I. Mukhamatdinov [et al.] // Fuel. – 2022. – V. 327. – Article No. 124956. – DOI: 10.1016/j.fuel.2022.124956.
14. Каталитическая активность сульфидов никеля и железа при деструкции смолисто-асфальтеновых веществ высоковязкой нефти в присутствии карбонатной породы в гидротермальных условиях / А.В. Вахин, И.И. Мухаматдинов, С.А. Ситнов [и др.] // Кинетика и катализа. – 2022. – Т. 63. – № 5. – DOI: 10.1134/S0023158422050135.
15. Ганеева Ю.М., Юсупова Т.Н., Романов Г.В. Асфальтеновые наноагрегаты: структура, фазовые превращения, влияние на свойства нефтяных систем // Успехи химии. – 2011. – Т. 80. – В. 10. – С. 1034–1050. – DOI:10.1070/RC2011v080n10ABEH004174.
