Технология «Умные микроконтейнеры» и направления ее применения в нефтегазодобыче, нефтехимии и химии (в порядке обсуждения)

UDK: 001.1:622.276

DOI: 10.24887/0028-2448-2025-6-88-92

Ключевые слова: микрокапсулирование, технология «Умные микроконтейнеры» (УМК), контролируемое высвобождение, адресная доставка

Авт.: А.С. Сигов, д.ф.-м.н. (Российския технологический университет МИРЭА); А.Л. Максимов, д.х.н. (Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН); С.В. Антонов, к.х.н. (Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН); Д.К. Нургалиев, д.г.-м.н. (Казанский (Приволжский) федеральный университет); М.А. Варфоломеев, к.х.н. (Казанский (Приволжский) федеральный университет); А.В. Замрий (ООО «Межотраслевой экспертно-аналитический центр»); А.А. Папушкина (Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева); В.Р. Ким (ООО «Межотраслевой экспертно-аналитический центр»)

По мере развития нефтегазовая, нефтехимическая и химическая отрасли промышленности сталкиваются с различными проблемами: многостадийностью, сложностью и малой управляемостью процессов, большим расходом реагентов. В качестве альтернативного варианта, повышающего эффективность процессов за счет уменьшения числа стадий, снижения потерь и адресной доставки, рассматривают микрокапсулирование. Благодаря тому, что микрокапсулы обладают управляемыми и пролонгированными функциями высвобождения реагентов, данная технология уже сейчас активно развивается в таких областях, как медицина, пищевая и косметическая отрасли промышленности. Работа межотраслевого экспертно-аналитического центра в сотрудничестве с партнерами направлена на реализацию проекта «Умные микроконтейнеры» (УМК), осуществляя трансфер технологии в нефтегазовую, нефтехимическую и химическую отрасли. Проект УМК может применяться при бурении, ремонтно-изоляционных работах, для увеличения нефтеотдачи. Кроме того, УМК имеют большой потенциал при гидроразрыве пласта, кислотных обработках, вызывает интерес капсулирование реагентов, используемых при добыче. В данной работе представлены последние результаты разработки проекта, связанные с подбором материалов, получением УМК, управлением движением, раскрытием и полимеризацией, а также приведен обзор областей применения и вариантов реализации технологии, который показывает перспективность данного проекта.

Список литературы

1. Orlov M.V. Materials Microencapsulation Applications in Oil Drilling and Production // Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2021. – V. 1942. – № 1. – P. 012004. – https://doi.org/10.1088/1742-6596/1942/1/012004

2. Recent progress in microencapsulation technology and its applications in petroleum industry / Jingyi Zhu [et al.] // Journal of Molecular Liquids. – 2024. – V. 407. – https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.125162

3. Микрокапсулирование: обзор концепций, методов и перспектива использования в процессах нефтегазовой и химической отрасли / А.Л. Максимов [и др.] // Бурение и нефть. – 2023. – № 1. – С. 11–25. – EDN: VIZUKK

4. Микрокапсулирование: оценка применения физических и физико-химического методов производства капсул для использования в процессах нефтегазовой и химической отрасли / А.Л. Максимов [и др.] // Neftegaz.RU. – 2024. – № 8. – С. 48–52. – EDN: QGRVGY

5. Chen P.W., Erb R.M., Studart A.R. Designer polymer-based microcapsules made using microfluidics // Langmuir. – 2012. – V. 28. – № 1. – P. 144–152. – https://doi.org/10.1021/la203088u

6. Microcapsule production by droplet microfluidics: a review from the material science approach / M. Duran [et al.] //Materials & Design. – 2022. – V. 223. – P. 111230. – https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111230

7. Подсчет механических частиц в потоке жидкости с использованием цифровых алгоритмов обработки видео / С.В. Антонов [и др.] // Neftegaz.RU. – 2024. – № 8. – С. 40–43. – EDN: LRKMSY

8. Díez-Pascual A.M., Rahdar A. LbL Nano-assemblies: A versatile tool for biomedical and healthcare applications // Nanomaterials. – 2022. – V. 12. – № 6. – P. 949. – https://doi.org/10.3390/nano12060949

9. Воздействие высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука на модельные фантомы биотканей и композитные микрокапсулы с наноразмерными оболочками / А.В. Петров [и др.] // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2018. – V. 24. – № 3. – P. 539–549. – https://doi.org/10.17277/vestnik.2018.03.pp.539-549

10. Shchukin D.G., Gorin D.A., Möhwald H. Ultrasonically induced opening of polyelectrolyte microcontainers // Langmuir. – 2006. – V. 22. – № 17. – P. 7400–7404. – https://doi.org/10.1021/la061047m

11. Пат. 2382659 C1 РФ. Способ локального разрушения опухолей с помощью СВЧ-нагрева магнитных наночастиц / Г.Г. Акчурин, Г.Г. Акчурин, Д.А. Горин, С.А. Портнов // № 2008142467/14: заявл. 28.10.2008: опубл. 27.02.2010. «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского».

12. Управление целостностью нанокомпозитных микроструктур на основе липидов, полимеров и неорганических наночастиц в электрическом поле / А.В. Ермаков [и др.] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. – 2013. – V. 13. – № 2. – P. 57–61. – https://doi.org/10.18500/1817-3020-2013-13-2-57-61

13. Ultrasound and sonochemistry for radical polymerization: sound synthesis / T. G. McKenzie [et al.] // Chemistry–A European Journal. – 2019. – V. 25. – № 21. – P. 5372–5388. – https://doi.org/10.1002/chem.201803771

14. Магнитная индукция. Воздействие на мономеры акрилового ряда / А.Л. Максимов [и др.] // Neftegaz.RU. 2023. – № 9. – С. 30–34. – EDN: TDXGTP

15. Умные контейнеры в процессах полимеризации: влияние физических факторов на протекание реакции / А.Л. Максимов [и др.] // Neftegaz.RU. – 2022. – № 10. – С. 52–58. – EDN: OPJXRK

16. Инновационные технологии предупреждения осложнений и аварийных ситуаций при строительстве нефтяных и газовых скважин. Применение технологии микроконтейнеров для борьбы с поглощениями / А.Н. Дмитриевский [и др.] // Бурение и нефть. – 2022. – № 9. – С. 42–49. – EDN: PJMJWJ

17. Клещенко И.И. Зозуля Г.П., Ягафаров А.К. Теория и практика ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах / Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. – 344 с. – EDN: QMZCIV

18. Controlled-release chemicals in oilfield application: A review / Jiang Yang [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2022. – V. 215. – P. 110616. – https://doi.org/10.1016/j.petrol.2022.110616

19. Умные микроконтейнеры для повышения эффективности физико-химических МУН / А.Н. Дмитриевский [и др.] //Neftegaz.RU. – 2023. – № 9. –

С. 24–28. – EDN: UXDWNT

20. Варавва А.И., Татосов А.В., Вершинин В.Е. Оценка эффективности обработки прискважинной зоны энерговыделяющей бинарной смесью // Вестник Тюменского государственного университета. Серия: Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2018. – Т. 4. – № 2. – С. 8–21. – https://doi.org/10.21684/2411-7978-2018-4-2-8-21

21. Novel method for microencapsulation of oxalic acid with ethyl cellulose shell for sustained-release performance / Zhuang Ma [et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2020. – V. 602. – P. 125064. –https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.125064

22. Microencapsulation of oxalic acid (OA) via coacervation induced by polydimethylsiloxane (PDMS) for the sustained release performance / Fanbin Meng [et al.] // Materials & Design. – 2017. – V. 116. – P. 31–41. – https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.11.031

22. Применение умных микроконтейнеров в процессах полимеризации. Часть 1 / А.Л. Максимов [и др.] // Нефтегазовая вертикаль. – 2021. – № 11. – С. 92–97.

23. Anozie U.C., Ju L.K. Microencapsulation of sulfur by calcium alginate //Journal of Applied Polymer Science. – 2020. – V. 137. – № 34. – P. 49005. – https://doi.org/10.1002/app.49005