В портфеле Института имеются разработки, направленные на практическое использование функциональных полимеров для бурения, добычи, подготовки, транспортировки нефти и переработки нефтепродуктов.

1. INTAS Open 00/57 (2000-2001 гг.) Project Title: «New Generation of Smart Polymers and Polymeric Materials for Biotechnology». Project Coordinator: Prof. Bo Mattiasson, Lund University (Sweden), Project Contractor: Dr. P. Vardi, Tel Aviv University (Israel), Project Contractor: Prof. V. Lozinsky, Institute of Elementoorganic Compounds (Russia), Project Contractor: Prof. A. Khokhlov, Moscow State University (Russia), Project Contractor: Prof. V. Grinberg, Institute of Biochemical Physics (Russia), Project Contractor: Prof. S. Kudaibergenov, Institute of Polymer Materials and Technology (Kazakhstan).

2. INTAS Open 00/113 (2000-2001 гг.) Project Title: «New Polymer Systems for Bioseparation». Project Coordinator: Prof. T. Heikki, University of Helsinki (Finland), Project Contractor: Prof. M. Devillers, Universite Catholique de Louvain (Belgium), Project Contractor: Dr. W. Jaeger, Fraunhofer Institut fur Angewandte Polymerforschung (Germany), Project Contractor: Prof. J. Koetz, University of Potsdam (Germany), Project Contractor: Dr. K. Kogej, University of Ljublijana (Slovenia), Project Contractor: Dr. G. Chitanu, “Petru Poni” Institute of Macromolecular Chemistry (Romania), Project Contractor: Prof. V. Izumrudov, Moscow State University (Russia), Project Contractor: Prof. V. Annenkov, Irkutsk Institute of Chemistry (Russia), Project Contractor: Prof. S. Kudaibergenov, Institute of Polymer Materials and Technology (Kazakhstan).

 

3. Проект коммерциализации технологий МОН РК и Всемирного банка (2012-2014 гг.) «Разработка и внедрение технологии полимерного заводнения для увеличения нефтеотдачи пластов».

Научный руководитель: профессор Кудайбергенов С.Е.

Цель проекта: Разработка и последующая коммерциализация технологии полимерного заводнения для увеличения нефтеотдачи пластов в казахстанских нефтяных месторождениях.

Результаты работы: Разработана технология полимерного заводнения для увеличения нефтеотдачи пластов. Предлагаемая технология: Предлагаемая технология приводит к уменьшению проницаемости обводнённых каналов фильтрации, перераспределению потоков фильтрации, увеличению охвата пласта заводнением и в конечном результате к увеличению дебитов нефти из соседних добывающих скважин. Образование твёрдой гелевой структуры в пластовой воде с высокой минерализацией приводит к закупорке порового пространства и перераспределению потоков фильтрации. В нагнетательные скважины № 3383 и № 3065 месторождения Кумколь закачены 234 и 160 кубических метров раствора полимера в интервале концентраций 0.2-1.0 %. По результатам ОПИ за период с 1 октября 2013 г. по 1 сентября 2014 г. (за 11 месяцев) количество дополнительно добытой нефти из 6 добывающих скважин составило 5890 тонн. В рамках предлагаемой технологии расход полимерного реагента для извлечения 1 тонны нефти в 10-50 раз меньше, чем ныне существующих технологий гелеполимерного заводнения.

 

4. Проект коммерциализации технологий МОН РК и Всемирного банка (2013-2014 гг.) Программа грантов старших и младших научных сотрудников 2013 год «Разработка композиционных гидрогелевых скребков для очистки внутренней полости нефтепроводов».

Научный руководитель: Садакбаева Ж.К.

Цель проекта: разработка технологии производства композиционных гидрогелевых «скребков» с заданными свойствами для очистки внутренней полости магистральных нефтепроводов, газопроводов и водоводов разного диаметра и сложного профиля от механических примесей, асфальтено-смоло-парафинистых отложений (АСПО), продуктов коррозии, газовых и водно-солевых скоплений.

Результаты работы: Проведены испытания композиционных гелей на основе полиакариламида и глинистых минералов на модельном нефтепроводе в условиях, приближенных к реальным. Показана принципиальная возможность использования композиционных гидрогелей для очистки внутренней полости магистральных нефтепроводов и газопроводов разного диаметра и сложного профиля от механических примесей, АСПО и водно-солевых скоплений. Разработана методика масштабирования синтеза композиционных гидрогелевых скребков, схема установки для синтеза, а также схема временной камеры запуска скребка. Подготовлен технологический регламент испытаний скребков в опытно-промышленных условиях. В 2015 г. Комитетом индустриального развития промышленной безопасности Министерства по инвестициям и развитию РК выдано разрешение на производство и применение гидрогелевых скребков «ПИГ-1» для очистки нефтепроводов.

 

5. Joint Project with Xingjian University, Urumqi “DEVELOPMENT OF COMPOSITE HYDROGEL “PIGS” FOR CLEANING OF INTERNAL SURFACE OF PIPELINES” (2015-2016).

Principal Investigators: Prof. Shimei Xu, Prof. S. Kudaibergenov.

Project summary. The proposed project targets at development of the technology for fabrication of composite hydrogel “pigs” with desired properties, to be applied for cleaning the inner chambers of the varied diameter and complex shape oil-truck pipelines from the debris, mechanical impurities, sand, asphaltene-tar-paraffin deposites (ATPD) and water-saline accumulations. The scientific novelty of the topic consists of development of fundamental basics of composite hydrogel materials fabrication via immobilization of inorganic nano- and microparticles within hydrogel matrix by in situ (single-stage) polymerization. Being flexible and mechanically strong, unlike mechanical analogues, hydrogel “pigs” can freely pass through the pipelines of various shape and size, allow good hydraulic seal with the inner pipeline surface, provide explosion and fire safety, and absorb water when moving along the pipeline; they can be introduced into the pipeline without standard inlet-outlet “pig” chambers. The project originality arises from the suggested technology simplicity, low price and availability of the starting materials, and versatility of the composites (they can be used for oil and petrochemical products transporting as well as anti-corrosion treatment of the inner pipeline surfaces before operation). Periodic treatment of the pipelines with the hydrogel “pig” will significantly increase their efficiency, prevent their corrosion, and prolong the operation time.

 

6. № 3397/ГФ4 КН МОН РК (2015-2018гг.) «Разработка технологии получения гидрофобно-модифицированных полимерных присадок для ингибирования парафиноотложения и снижения температуры потери текучести нефти».

Научный руководитель: профессор Кудайбергенов С.Е.

Цель проекта: Разработка гидрофобно-модифицированных полимеров для предотвращения процессов парафиноотложения и снижения температуры потери текучести высоковязких и высокопарафинистых нефтей Казахстана, хранимых в резервуарах и транспортируемых по нефтепромысловым и магистральным трубопроводам.                                                                           

Результаты работы: совместно с НТЦ АО «КазТрансОйл» на модельном нефтепроводе проведены опытно-промышленные испытания депрессорных присадок на основе гидрофобно-модифицированных полимеров в качестве ингибиторов отложения АСПО сырой нефти месторождения Кумколь. Определена депрессорная эффективность присадок, изучено влияние присадок на изменение реологических параметров и показана высокая эффективность присадок для ингибирования образования АСПО. при добавлении в нефть полимерной присадки КРО-2 (активная концентрация 500 ppm) количество выделившихся АСПО составляет 1г. Тогда как в отсутствие полимерной присадки во внутренней стенке модельного нефтепровода осаждается 56,2 г. АСПО. Это свидетельствует о высокой эффективности ингибирования АСПО полимерными присадками. Разработанные образцы депрессантов на основе гидрофобно-модифицированных полимеров в комбинации с промышленнно-используемым присадком на основе сополимера этилена и винилацетата (ЭВА) проявляют высокую эффективность в отношении нефти месторождения Мангышлак и нефтесмеси Бузчи-Мангышлак приводит к понижению температуры потери текучести модельной нефтесмеси до -12 и -150С. При использовании комбинированных депрессорных присадок для нефтесмеси Бузачи-Мангышлак эффективность ингибирования АСПО достигает 99-100%. Получен акт испытания депрессорных присадок серии КРО совместно с НТЦ «КазТрансОйл».

 

7. № 4410/ГФ4 КН МОН РК (2015-2018гг.) «Обоснование технологии бурения с автоматическим закреплением стенок скважины в сложных горно-геологических условиях»

Научный руководитель: профессор Сигитов В.Б.

Цель проекта: Разработать рецептуры буровых растворов (БР) на основе некоторых полисахаридов, склонных к флокуляции и самоорганизации в водно-солевых средах, для бурения в осложненных горно-геологических условиях.

Результаты работы: на основе смеси геллана, крахмала и ксантана разработаны рецептуры семи новых безглинистых и малоглинистых БР. Проведены опытно-промышленные испытания (ОПИ) нового бурового раствора при бурении рудной зоны, показавшие его высокие эксплуатационные характеристики. По результатам ОПИ подготовлен технологический регламент на применение бурового раствора.

 

8. ИРН: АР05131003. КН МОН РК (2018-2020гг.) «Фундаментальные вопросы сильнозаряженных полиамфолитов в изоэлектрической точке»

Научный руководитель: профессор Кудайбергенов С.Е.

 

9. ИРН: AP05130375. КН МОН РК (2018-2020гг.) «Изучение процессов производства ванадиевого электролита для проточных редокс-аккумуляторов из отечественного сырья»

Научный руководитель:  Тусупбаев С.Н., PhD

 

10. ИРН: АР08052594. КН МОН РК (2020-2022 гг.) Получение наночастиц золота для лечения раковых клеток методом плазмонной фототермической терапии

Научный руководитель – Нурахметова Ж.А., Ph.D.

Цель проекта. Приготовление коллоидных растворов наночастиц золота, стабилизированных природными и синтетическими полимерами для лечения опухолевых клеток с использованием метода плазмонной фототермической терапии.

Полученные результаты в 2020 г. Получены наносферы и нанопалочки золота, стабилизированные синтетическими и природными полимерами, с заданными размером, формой и плазмонным резонансом. Разработаны 2 способа синтеза наночастиц золота заданного размера: 1) одностадийный химический метод получения сферических наночастиц золота, стабилизированных синтетическими и природными полимерами; 2) двухстадийный синтез нанопалочек золота путем выращивания зародышевых наночастиц с участием поверхностно-активного вещества – цитилтриметиламмоний бромида (ЦТАБ). Изучено влияние концентрации полимеров на размеры НЧЗ и исследована стабильность коллоидного раствора НЧЗ во времени.

Публикации: 1) Zh.A. Nurakhmetova, A.N. Azhkeyeva, I.A. Klassen, G.S. Tatykhanova. Synthesis and Stabilization of Gold Nanoparticles Using Water-Soluble Synthetic and Natural Polymers. Polymers, 2020, 12, 2625; doi:10.3390/polym12112625 (IF = 3.426); 2) S.E. Kudaibergenov Zh.A. Nurakhmetova, G.S. Tatykhanova. Immobilized anticancer agents and metal nanoparticles in a matrix of gellan: achievements and prospects. Chemical Bulletin of Kazakh National University. 2020/12/24, No.4, p.32-41. https://doi.org/10.15328/cb1169; 3) Татыханова Г.С., Асеев В.А., Кудайбергенов С.Е. Мукоадгезивные свойства геллана и его модифицированных производных. Review Journal of Chemistry. 2020, Vol.10, No. 2-3, p. 140-157.

 

11. ИРН: АР08855552. КН МОН РК (2021-2023 гг.) Синтез и исследование термо- и соле-чувствительных полиамфолитных нано- и микрогелей.

Научный руководитель – проф. Кудайбергенов С.Е.

Цель проекта. Синтез и исследование термо- и солечувствительных полиамфолитных нано- и микрогелей в комбинации с гидрофобным/гидрофильным мономерами для потенциального использования в медицине и нефтедобыче.

Полученные результаты в 2020 г. Построена тройная фазовая диаграмма, состоящая из смеси органических растворителей (толуол-пентанол), поверхностно-активного вещества (додецилсульфата натрия, ДДСН), воды или смеси мономеров (натриевой соли 2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновой кислоты, АПМСН и (3-акриламидопропил) триметиламмоний хлорида, АПТАХ). Методом динамического лазерного светорассения определены размеры дисперсных частиц в составе микроэмульсии. Показано, что размер дисперсной среды в случае раствора АМПСН составляет от 4 до 11 нм в зависимости от общей концентрации водной фазы в системе. Для системы с АПТАХ размер дисперсных частиц составляет 4-5 нм. При этом происходит дестабилизация микроэмульсии, связанная с взаимодействием положительно заряженных мономеров с отрицательно заряженными молекулами ДДСН. Для составов АПТАХ 25–АМПСН 75 и АПТАХ 50–АМПСН 50 размеры дисперсных частиц составляют 4–11 нм. Полиамфолитные нано- и микрогели на основе АПТАХ и АМПСН синтезированы в условиях инверсионной микроэмульсионной полимеризации. Проведена радикальная полимеризация АМПСН и АПТАХ трех составов (75:25, 50:50 и 25:75 мол. %) в микроэмульсиях типа «вода в масле» в присутствии сшивающего агента N, N-метиленбисакриламида (МБАА) и получены полиамфолитные наногели. Определены среднегидродинамические размеры и морфология гидрогелевых нано- и микрогелей, которые в исходном состоянии составляют от 4 до 12 нм, а в набухшем – 40-80 нм за счет адсорбции воды.

Публикации: 1) N Mukhametgazy, I Sh Gussenov, AV Shakhvorostov, SE Kudaibergenov. Salt tolerant acrylamide-based quenched polyampholytes for polymer flooding. Bulletin of Karaganda University, Chem. Ser. 2020. No.4(100), p.119-127. https://chemistry-vestnik.ksu.kz/apart/srch/2020_chemistry_4_100_2020.pdf#page=120; 2) S. Kudaibergenov. Synthetic and natural polyampholytes: Structural and behavioral similarity. Polym. Adv. Technol. 2020/9/30. https://doi.org/10.1002/pat.5145 (IF = 2.578); 3) S. Kudaibergenov, O. Okay. Behaviors of quenched polyampholytes in solution and gel state. Polym. Adv. Technol. 2020/10/25. https://doi.org/10.1002/pat.5112 (IF = 2.578); 4) S. Kudaibergenov. Advances in Synthetic Polyampholytes for Biotechnology and Medicine. Review Journal of Chemistry. 2020, v.10, Issue 1-2, p.12-39. https://doi.org/10.1134/S2079978020010021.