Технологии и разработки СО РАН

Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН)

Institute of Petroleum Chemistry, SB RAS (IPC SB RAS)

Директор — д. т. н., профессор Алтунина Любовь Константиновна

Director — Professor Liubov K. Altunina, Doctor of Sciences (Engineering)

Криогели — новый материал для строительной индустрии
и решения экологических проблем

Аннотация. В Институте химии нефти СО РАН (Томск) разработана линейка уникальных продуктов под общим названием КРИОГЕЛИ для строительной индустрии и решения экологических проблем в районах с высокими перепадами температур и вечномерзлыми грунтами. Криогели образуются из растворов на основе полимеров, которые сначала образуют гели при температуре 0–20 °С, а затем в циклических процессах замораживания — оттаивания превращаются в криогели с высокой упругостью и хорошей адгезией к твердой минеральной поверхности.
Криогель наиболее перспективен для северных климатических районов с сезонно- и многолетнемерзлыми породами.

Области применения:

• создание противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях, расположенных в районах вечной мерзлоты;
• укрепление грунтов в районах Крайнего Севера;
• гидроизоляция фундаментов различных зданий, сооружений;
• рекультивация земель;
• обустройство оснований нефтяных и газовых скважин;
• укрепление грунтов при строительстве газопроводов;
• создание дополнительных барьеров безопасности при захоронении токсичных и радиоактивных отходов.

Описание. Криогели получаются из растворов полимеров, которые сначала образуют гели при температуре 0–20 °С, а затем в циклических процессах замораживания — оттаивания превращаются в криогели с высокой упругостью и хорошей адгезией к породе.
Криогели используются для стабилизации грунтов, гидротехнических сооружений, укрепления откосов и насыпей либо путем закачки криогелеобразующего раствора через скважины, либо путем его смешивания с грунтом, укладкой на поверхность с последующим естественным замораживанием — оттаиванием.
С применением криогелей разработана технология укрепления устьев нефтяных и газовых скважин в условиях вечномерзлых грунтов, проведены опытно-промышленные работы для ликвидации приустьевой воронки на скважине Средне-Хулымского месторождения, г. Надым.
Совместно с Забайкальским институтом железнодорожного транспорта (г. Иркутск) изготовлена и опробована опытно-промышленная установка по инъектированию раствора криогеля в грунт производительностью 200 – 400 л / час, глубиной инъектирования до 5 м. Подобраны оптимальные составы растворов с эффективными наполнителями. Проведены опытно-промышленные работы на участке длиной 60 м Восточно-Сибирской железной дороги.

На плотине Иреляхского гидроузла АК «АЛРОСА» (г. Мирный) крио­гель использовали для формирования противофильтрационного экрана путем закачки 500 м3 раствора криогеля в 63 скважины. Результат положительный, состояние плотины стабилизировалось, ликвидирован водоприток в зонах закачки раствора криогеля.
Проведены совместно опытные работы с применением криогелей для борьбы с эрозией почв и создания зеленого покрова в Читинской области и Сургуте, совместно сотрудниками РАН и МАН — в пустыне Гоби (Монголия) и при участии технопарка «Ямал» — в Салехарде, Новом Уренгое, Ноябрьске и Лабытнанги. Криоструктурирование не только скрепляет почву, но и способствует прорастанию семян многолетних трав и образованию зеленого покрова, при этом растения лучше переносят зимние морозы, их корни не вымерзают.

Инновационные аспекты и преимущества предложения. Преимущества криогелей — морозостойкость, экологическая безопасность для окружающей среды, приготовление непосредственно на промышленном объекте и использование с помощью стандартной техники, устойчивость к различным воздействиям окружающей среды (воде, микроорганизмам, ультрафиолету, перепадам температур и вибрациям различного происхождения).

Имеется ТУ 2454-011-03534067-2013 «Криогель-Р и Криогель-1». Сертификат соответствия 2066996.

Текущая стадия развития. Уже на рынке. Проведены маркетинговые исследования, имеется бизнес-план. Промежуточный НИОКР, дополнительные исследования.
Права интеллектуальной собственности. Разработка защищена патентами России 2496588, 2382138, 2344229, 2321607, 2289652, 2288924, 2276703.
Тип требующегося сотрудничества. Опытно-промышленные испытания и использование технологий в промышленном масштабе, заключение лицензионных соглашений, договоров, контрактов.

CRYOGELS — A NEW MATERIAL FOR THE CONSTRUCTION
INDUSTRY AND SOLVING ENVIRONMENTAL PROBLEMS

Abstract. The Institute of Petroleum Chemistry SB RAS (Tomsk) has developed unique products under the joint name CRYOGELS for the construction industry and solving environmental problems in the areas with high temperature changes and permafrost. Cryogels are formed from the solutions based on polymers which first form gels at 0–20 °C and then in cyclic processes freezing — thawing they are converted into cryogels with high elasticity and good adhesion to the solid mineral surface.

Cryogel is the most promising for the northern climatic regions with seasonal and permafrost rocks.

SCOPE

• the creation of antifiltration curtains in hydraulic works located in permafrost areas;
• soil strengthening in the Far North;
• basement waterproofing of various buildings and structures;
• land reclamation;
• construction of oil and gas wells grounds;
• strengthening of soils during the construction of gas pipelines;
• creation of additional safety barriers to the dumping of toxic and radioactive wastes.

Description. Cryogels are formed from the solutions based on polymers which first form gels at 0-20 °C and then in cyclic processes freezing — thawing they are converted into cryogels with high elasticity and good adhesion to the rock.
Cryogels are used to stabilize soils, hydraulic works, to strengthen slopes and embankments by the injection of a cryogel-forming solution through holes or by mixing it with the soil, laying on the surface followed by natural freezing — thawing.
Using cryogels a technology has been developed to strengthen the mouths of oil and gas wells in permafrost, pilot tests have been carried to eliminate wellhead funnels in Sredne-Khulymsk oilfield, Nadym.
Together with the Trans-Baikal Institute of Railway Transport (Irkutsk) we have manufactured and tested a pilot plant for the injection of cryogel solutions into the ground, the capacity of which was 200 – 400 l / h, the depth of injection up to 5 m. The optimal solution compositions with effective filling agent were selected. Pilot tests were carried out in the area of 60 m length of the East-Siberian railway.
At Irelyakh hydroelectric dam of Stock company «ALROSA» (Mirny) cryogel was used to form the antifiltration screen by injecting 1500 m3 of cryogel solution in 63 holes. The result was positive, the state of the dam has stabilized, the inflow of water was eliminated in the zones of cryogel injection.
Joint experimental works with cryogels were carried out to combat soil erosion and to create green cover in the Chita region and Surgut, with researchers from RAS and MAS — in the Gobi Desert (Mongolia) and with Technopark «Yamal» — in Salekhard, Novy Urengoy, Noyabrsk and Labytnangi. Cryo-structuring not only strengths the soil but also promotes the germination of seeds of perennial grasses and the formation of the green cover, the plants become more resistant to winter frosts, their roots do not freeze.

Innovation aspects and advantages. Cryogel advantages — frost resistance, environmental safety, on-site preparation using standard equipment, resistance to various environmental impacts: water, microorganisms, UV, temperature drop and vibrations of various origins.
Technical specification 2454-011-03534067-2013 «Cryogel-R and Cryogel-1». The certificate of conformity 2066996.
Current stage of development: Already in the market. Marketing studies have been carried out.
Interim R&D, additional research.

Intellectual property rights. The technology is covered by RF patents 2496588, 2382138, 2344229, 2321607, 2289652, 2288924 and 2276703.
Type of required cooperation. Pilot tests and commercial use of the technologies, conclusion of license agreements and contracts

Высокоэффективные физико-химические технологии
увеличения нефтеотдачи пластов

Аннотация

В Институте химии нефти СО РАН (г.Томск) разработаны технологии увеличения нефтеотдачи:

• Технологии увеличения охвата пласта, регулирования фильтрационных потоков, ограничения водопритока при заводнении или паротепловом воздействии с применением неорганических и полимерных гелеобразующих систем ГАЛКА®, МЕТКА®, МЕГА.
• Технологии увеличения приемистости нагнетательных скважин, разглинизации призабойных зон скважин, увеличения нефтеотдачи и интенсификации разработки с применением композиций ИХН на основе ПАВ и щелочных буферных систем.
• Технологии увеличения эффективности паротеплового и пароциклического воздействия на залежи высоковязких нефтей с использованием композиций на основе ПАВ НИНКА®, загущенная НИНКА-З.
• «Холодные» технологии увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей, без теплового воздействия, с применением композиций с регулируемой вязкостью: щелочной композиции ИХН-ПРО и кислотной композиции ГБК.
Технлогии промышленно используются нефтяными компаниями ЛУКОЙЛ, «Роснефть» и др. За счет использования технологий за последние пять лет дополнительно добыто более 2 млн тонн нефти.
Технологии применимы для месторождений Казахстана, Вьетнама, Китая, Саудовской Аравии, ОАЭ, Омана, Ирана, США, Канады, Венесуэлы, Мексики и др.

Описание
Созданы 11 промышленных технологий увеличения нефтеотдачи. Все технологии успешно прошли опытно-промышленные испытания на месторождениях России (Нижневартовск, Лангепас, Стрежевой, Когалым, Нягань, Юганск, Ухта и др.), Вьетнама, Китая, Омана и Германии. Организовано промышленное производство ряда композиций. Дополнительная добыча нефти составляет от 400 до 10 000 тонн нефти на одну обработку скважины (в среднем 1 – 3 тыс. тонн на 1 скв. / обработку). Необходимое количество композиций на 1 обработку скважины 120 – 300 тонн.

Инновационные аспекты и преимущества предложения

• Высокая технологическая и экономическая эффективность, экологическая безопасность технологий; срок окупаемости затрат 10 – 12 мес.
• Технологии применимы для увеличения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти месторождений с трудно извлекаемыми запасами, включая залежи высоковязких нефтей; при заводнении или паротепловом воздействии; на поздней стадии разработки месторождений; в широком интервале температур (20 – 300 °С) и минерализации пластовых вод, до 300 г / дм3; для пластов с полимиктовыми, карбонатными и другими коллекторами, различной структуры и проницаемости, от 1 mD до 20 D, в том числе для низкопроницаемых, высоконеоднородных, трещиноватых пластов.
• При использовании технологий коэффициент извлечения нефти (КИН) увеличивается на 2 – 8 %; снижается обводненность продукции добывающих скважин на 5 – 30 %, добыча нефти увеличивается в 1,2 – 1,3 раза.
• Все используемые реагенты композиций — доступные продукты многотоннажного промышленного производства.
• Для реализации технологий используется стандартное нефтепромысловое оборудование.

Имеются ТУ и сертификаты на применение химпродукта в технологических процессах добычи и транспорта нефти.

Текущая стадия развития. Уже на рынке. Проведены маркетинговые исследования. За последние пять лет заключено 14 лицензионных договоров.
Права интеллектуальной собственности. Технологии защищены более чем 20 патентами России, 7 зарубежными патентами. Ноу-хау.
Тип требующегося сотрудничества. Заключение лицензионных соглашений, договоров, контрактов.

HIGHLY EFFICIENT PHYSICOCHEMICAL TECHNOLOGIES FOR
ENHANCED OIL RECOVERY (EOR TECHNOLOGIES)

Abstract. The Institute of Petroleum Chemistry SB RAS (Tomsk) has developed EOR technologies:

• To increase reservoir coverage, regulate filtration flows and for water shutoff during flooding or thermal-steam stimulation using inorganic and polymer gel-forming GALKA®, METKA® and MEGA systems.
• To increase injectivity of injection wells, dismud off bottom zones, enhance oil recovery and stimulate the development using IKhN systems based on surfactants and alkaline buffer solutions.
• To increase the efficiency of thermal-steam and cyclic-steam stimulations of high-viscosity oil pools using surfactant based NINKA® and thickened NINKA-W systems.
• «Cold» technologies to enhance oil recovery from high-viscosity oil pools without thermal stimulation using systems with controlled viscosity: alkaline IKhN-PRO and acid GBC systems.

EOR technologies are commercially used by oil companies LUKOIL, Rosneft and others.
In the past five years more than 2 million tons of oil was additionally produced due to the use of EOR technologies.
EOR technologies can be applied in oilfields of Kazakhstan, Vietnam, China, Saudi Arabia, UAE, Oman, Iran, USA, Canada, Venezuela, Mexico and others.

Description
11 Commercial technologies have been created to enhance oil recovery. Pilot tests of the technologies were successfully carried out in oilfields of Russia (Nizhnevartovsk, Langepas, Strezhevoy, Kogalym, Nyagan, Yugansk, Ukhta, etc.), in Vietnam, China, Oman and Germany.

Some systems are commercially produced. Additional oil production amounts from 400 to 10 000 tons of oil per one well treatment (on average — 1 – 3 thousand tons per 1 well treatment). The required amount of the system per 1 well treatment — 120 – 300 tons.

Innovation aspects and advantages:

• High technological and economic efficiency, environmental safety of the technologies; the period of payback — 10 – 12 months.
• The technologies can be applied to enhance oil recovery and stimulate oil production in oilfields with difficult-to-recover reserves, including high-viscosity oil pools; at flooding or thermal-steam stimulation; at a later stage of field development; in a wide range of temperatures (20 – 300 °C) and formation water salinity, up to 300 g / dm3; for formations with polymictic, carbonate and other reservoirs of various structure and permeability from 1 mD to 20 D, including low permeability, highly heterogeneous fissured reservoirs.
• The technologies increase oil recovery factor (ORF) by 2 – 8 %; reduce water cutting of well production by 5 – 30 % and increase oil production 1.2 – 1.3 times.
• All reagents used in the systems are available products of large tonnage industrial production.
• Standard oilfield equipment is used to implement the technologies.

There are technical specifications and certificates on the use of chemical product in technological processes of oil production and transportation
Current stage of development: Already in the market. Marketing studies have been carried out. 14 License agreements were signed over the past five years.

Intellectual property rights. The technologies are covered by more than 20 RF patents, 7 international patents.
Type of required cooperation. The conclusion of license agreements and contracts.