Новый экспресс-метод проанализирует состав битума меньше чем за час
С помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ученые научились неинвазивно определять состав нефтяного битума за полчаса в самом керне (пробе). Технология ускорит процесс разработки и разведки месторождений этих полезных ископаемых. Разработка выполнена научной группой Казанского (Приволжского) федерального университета (КФУ) совместно с АО «Зарубежнефть» и Сколковским институтом науки и технологий.
Битум — полезное ископаемое органического происхождения, встречается в регионах с большими запасами нефти. Его широко используют при строительстве, дорожных и кровельных работах, в электротехнической промышленности и других отраслях.
Экспресс-метод оценки содержания и состава нефти прямо в корне (пробе) важен с точки зрения оценки запасов углеводородов, а также подбора оптимальных технологий для их извлечения. Применяемые сейчас традиционные методики занимают продолжительное время (исследование может длиться несколько недель или даже месяц) и подразумевают экстракцию (извлечение). Существуют и более быстрые методы, но они разрушают сам образец. Используемый нами метод ЯМР-релаксации позволяет быстро и без ущерба для образца определить важные параметры прямо в керне. Эта методика очень важна, прежде всего, для нефтедобывающих компаний. Интерес к работе уже есть со стороны российской нефтяной индустрии.
ЯМР-метод позволяет делать определенные прогнозы о запасах, помогая определить последующие действия для их извлечения.
Напомним, релаксометрия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) —перспективный метод для количественного анализа и изучения строения многокомпонентных органических систем, к которым относится нефть.
По словам ученого, анализ битума по новой методике в совокупности занимает менее часа. Само измерение длится несколько минут, далее следует обработка данных, и в течение получаса становится известно количество, которое традиционными методами вычисляется неделями. Весь процесс автоматизирован.
По словам сотрудника Научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» КФУ Ранэля Галеева, ЯМР-релаксация позволяет быстро и точно оценить эффективность методов увеличения нефтеотдачи для выбора оптимального способа разработки месторождения. Также с ее помощью можно контролировать изменение качественного и количественного состава битума в породе. Метод заменяет длительные химические анализы, учитывает неоднородность пород-коллекторов при съемке цельных образцов керна. Классические же способы основаны на химическом анализе с использованием растворителей, что увеличивает время процесса и вредит здоровью исследователя.
Суть нашего метода ЯМР-релаксации состоит в том, что мы помещаем образец битумонасыщенной породы, содержащий протоны, внутрь прибора, который имеет постоянное магнитное поле. Магнитный момент протонов ориентируется по направлению магнитного поля. После ориентировки мы запускаем импульс, который меняет магнитный момент протонов, на определенный угол. Когда импульс проходит, протоны начинают ориентироваться обратно по магнитному полю прибора. Время, за которое происходит этот процесс, и называется временем релаксации. Как известно, битум состоит из компонентов, каждый из которых имеет свое собственное время релаксации. На основе этого явления мы можем разложить спад релаксации на несколько компонентов (асфальтены, смолы, насыщенные и ароматические углеводороды) и оценить их количество в образце.
Для апробации новой методики авторы выбрали керн со скважины месторождения Бока де Харуко на Кубе. Они определили состав и содержание битума на разной глубине и сравнили данные с результатами, полученными традиционными способами. По их словам, метод продемонстрировал высокую эффективность.
Как уточняет проректор по направлениям нефтегазовых технологий, директор Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ Данис Нургалиев, методика позволит предприятиям сэкономить на добыче битума.
Наша технология позволяет не экстрагировать образец, а прямо в образце проанализировать групповой состав битума. Эта технология очень выгодна для предприятий и по временным затратам, значительно ускоряя процесс разработки, разведки месторождения. Метод ЯМР-релаксации позволяет сразу после того как пробурили скважину и достали керн, исследовать и определить, каков состав битума, каково содержание асфальтенов, какая вязкость, какие технологии лучше использовать для разработки битума и так далее.
Метод ЯМР-релаксации уже используется для определения состава жидкой нефти и нефтепродуктов ПАО «Транснефть» и таможенными службами.
Исследование проводилось при финансовой поддержке Минобрнауки России.
Напомним, что Научный центр мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» создан в рамках реализации Минобрнауки России национального проекта «Наука и университеты». Сегодня в России работает 17 НЦМУ: четыре математических, три геномных и десять по приоритетным направлениям научно-технического развития.
Подпишитесь на наш канал, чтобы не упускать новости науки. Важная информация есть в нашем Telegram.