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

Перечень научных проектов Института в хронологическом порядке:

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».

Актуальность проекта. Нанотехнологии позволяют получать новые материалы, которые характеризуются уникальными физико-химическими (прочность, вязкость, пористость и т.д.), электрическими, а также биологическими свойствами. В настоящее время наибольшее применение находят наночастицы различных металлов. В частности, наночастицы золота (НЧЗ) играют важную роль в терапии рака.

Согласно статистическим данным Казахстанского института онкологии и радиологии (KazIOR) ежегодно в Казахстане диагностируется около 30 тысяч новых случаев заболевания раком и около 15 тысяч смертей в результате этой болезни.

Большинство противоопухолевых препаратов обладают пониженной эффективностью вследствие ограниченного достижения необходимого участка в лечебно-эффективных дозах и должного фармакологического действия с минимальными побочными воздействиями.

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

Ожидаемые результаты: Успешная реализация проекта позволит разработать совершенно новый подход в создании НЧЗ, применяемых в методе ПФТТ, отличающийся одностадийностью получения и безопасностью применения.

Ожидается внести вклад в развитие мировой науки в области фундаментальных исследований наноматериалов и поддерживать престиж казахстанской науки на мировом уровне, развивать новое научное направление в области синтеза и исследования наночастиц золота, а также в развитии нового подхода для лечения онкологических заболеваний. Социально-экономический эффект заключается в улучшении состояния здоровья людей путем внедрения нового типа лечения онкологии, вовлечения молодежи в научную деятельность, повышению квалификации членов исследовательской команды посредством защиты магистерских диссертаций и дипломных работ.

Достигнутые результаты: Получены наносферы и нанопалочки золота, стабилизированные синтетическими и природными полимерами, с заданными размером, формой и плазмонным резонансом. Разработаны 2 способа синтеза НЧЗ заданного размера: 1) одностадийный химический метод получения сферических НЧЗ, стабилизированных синтетическими и природными полимерами; 2) двухстадийный синтез нанопалочек золота (НПЗ) путем выращивания зародышевых НЧЗ с участием поверхностно-активного вещества – цетилтриметиламмоной бромиды (ЦТМАБ). Изучено влияние концентрации полимеров на размеры НЧЗ и исследована стабильность коллоидного раствора НЧЗ во времени. Методом динамического лазерного светорассеяния определены средние размеры, дзэта потенциал НЧЗ и НПЗ, а методом УФ – видимой спектроскопии установлены значения пиков плазмонного поверхностного резонанса НЧЗ и НПЗ. Методами ПЭМ и СЭМ определены размеры НЧЗ и НПЗ.

Научная новизна проекта заключается в разработке различных способов получения НЧЗ с контролируемыми размерами, формой и значениями максимума плазмонного резонанса.

Исследовательская группа

п/п

Ф.И.О. Роль в проекте, степень, ученое звание Идентификаторы ResearcherID, ORCID, Scopus Author ID (при наличии)
1 Нурахметова Жанар Ануарбековна научный руководитель проекта, главный научный сотрудник, PhD ORCID0000-0003-2558-8579

Scopus Author ID – 57189372535

2 Татыханова Гульнур Сайрановна Старший научный сотрудник, к.х.н. Researcher ID- N-6874-2017

ORCID- 0000-0003-4457-1705

Scopus Author ID – 23977007200

3 Тулеева Р.Н. Младший научный

сотрудник, PhD студент

 

ORCID ID –  0000-0002-9691-4274

 

4 Гизатуллина Н.Г. Младший научный

сотрудник, бакалавр

Researcher ID-

ORCID-  0000-0003-4230-1031

Scopus Author ID –

Перечень статей, опубликованных по проекту в 2020-2021 гг.:

  1. Zh. A. Nurakhmetova, A. N. Azhkeyeva, I. A. Klassen, G. S. Tatykhanova Synthesis and stabilization of gold nanoparticles using water-soluble polymers. // Polymers. 2020, V.12, No.11. IF =3.426.
  2. Ж.А. Нурахметова, Г.С. Татыханова, С.Е.Кудайбергенов. Иммобилизованные в матрицу геллана противоопухолевые препараты и наночастицы металлов: достижения и перспективы применения. // Chem Bull Kaz Nat Univ. 2020, No. 4, P. 32-41. https://doi.org/10.15328/cb1169
  3. Gul’nur Tatykhanova, Vladimir Aseyev, and Sarkyt E. Kudaibergenov Mucoadhesive Properties of Gellan and Its Modified Derivatives. // Review Journal of Chemistry, 2020, Vol. 10, No. 3–4, pp. 140–157. (IF 1.130, Q3)
  4. G. Tatykhanova, V. Aseyev, M. Vamvakaki, V.V. Khutoryanskiy, S. Kudaibergenov. Ophthalmic drug delivery system based on the complex of gellan and ofloxacin. // Chem Bull Kaz Nat Univ. 2021, No. 4, Р. (сдана в печать).

Тезисы докладов, опубликованные в 2020-2021 г.

  1. Нурахметова Ж.А., Ажкеева А.Н., Классен И.А., Татыханова Г.С. Синтез и исследование полимер-иммобилизованных наночастиц золота. Сборник тезисов докладов Узбекско-Казахского Симпозиума «Современные проблемы науки о полимерах». Ташкент, 24 ноября 2020 г., С. 19-20.
  2. Нурахметова Ж.А., Тулеева Р.Н., Гизатуллина Н.Н. Получение наночастиц золота для лечения раковых клеток методом плазмонной фототермической терапии. Кирпичниковские чтения – ХV Международная конференция молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений». Казань, 29 марта – 02 апреля 202.

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

Актуальность проекта. Полиамфолиты являются уникальными макромолекулами, содержащими кислотно/основные или анионные/катионные группы в основной или боковой цепях, с помощью которых удается моделировать поведение белков, полипептидов или полинуклеотидов.  Стимулчувствительные полиамфолиты, которые адекватно реагируют на воздействие таких внешних факторов, как температура, рН, солевой состав, растворитель, электрическое или магнитное поле, световое излучение, представляют собой огромный потенциал для дизайна «умных» материалов в медицине, биотехнологии, нанотехнологии, катализе, нефтяной отрасли, для охраны окружающей среды и др.

Цель проекта заключается в синтезе и исследовании термо- и солечувствительных полиамфолитных нано- и микрогелей в комбинации с гидрофобным/гидрофильным мономерами для потенциального применения при контролируемой подаче лекарственных препаратов и загущающих агентов при увеличении добычи нефти.

Ожидаемые результаты: в рамках проекта основное внимание уделено линейным полиамфолитам и сшитым полиамфолитным наногелям, состоящим из сильнозаряженных анионных/катионных и гидрофильных/гидрофобных мономеров. Ожидается, что тонкое регулирование плотности заряда, баланса заряда, расстояния между зарядами и распределения зарядов в макромолекулярной цепи может привести к сильному проявлению стимул-ответных (или стимулчувствительных) свойств полиамфолитных наногелей, в отличие от монолитных предшественников. Полученные фундаментальные результаты могут быть использованы в медицине, в частности, для контролируемого выхода лекарственных препаратов. Ожидается, что термо- и солечувствительные амфотерные наногели могут быть надежным фундаментом в медицине для разработки систем с контролируемой подачей биологически активных соединений и лекарств в «органы-мишени».   Введение гидрофильных групп в состав сильнозаряженных полиамфолитов будет повышать их термо- и солестойкость, что необходимо для разработки полимерных микрогелевых загустителей для нефтяных резервуаров, имеющих высокую температуру и солевой состав (минерализацию).

Достигнутые результаты: Впервые методом эмульсионной полимеризации получены полиамфолитные наногели АМПС-АПТАХ-НИПААм состава 5:5:90; 7.5:2.5:90 и 2.5:7.5:90 мол.%, чувствительные к изменению температуры и соли. Методом гельпроникающей хроматографии определены средневесовые   Mw, среднечисленные Mn молекулярные массы и индексы полидисперсности (ИПД) линейных полиамфолитов АМПС-АПТАХ-НИПААм.

Структура и состав линейных полиамфолитов и полиамфолитных наногелей установлены методами ИК-Фурье спектрофотометрии и 1Н ЯМР спектроскопии. Методом динамического лазерного светорассеяния и дзета-потенциала определены среднегидродинамические размеры Rh и поверхностные заряды (z) амфотерных макромолекул. Изучено влияние температуры на фазовое поведение наногелей в зависимости от ионной силы раствора.

Методом кондуктометрического титрования изучено комплексообразование линейных полиамфолитов с ионными красителями – метиловым оранжевым и метиленовым синим. Показано, что линейные полиамфолиты АМПС-АПТАХ-НИПААм образуют с красителями полимерные комплексы эквимолярного состава.

Изучена кинетика выхода красителей из матрицы наногелей при различных ионных силах раствора.  Показано, что скорость диффузии свободного красителя через полупроницаемую мембрану намного выше, чем из матрицы наногелей. Это объясняется образованием комплексов между наногелями и красителями, которое удерживает ионы красителя в объеме и/или на поверхности наногелей. Отмечается, что диффузия самих красителей через диализную мембрану является функцией ионной силы раствора. Высвобождение красителей из матрицы наногелей осуществлено путем регулирования ионной силы раствора.

Исследовательская группа

п/п

Ф.И.О. Роль в проекте, степень, ученое звание Идентификаторы ResearcherID, ORCID, Scopus Author ID (при наличии)
1 Кудайбергенов Саркыт Елекенович научный руководитель проекта, д.х.н., профессор Researcher ID-

M-6635-2015

ORCID ID      0000-0002-1166-7826

Scopus Author ID –

 

2 Татыханова Гульнур Сайрановна Старший научный сотрудник, к.х.н. Researcher ID- N-6874-2017

ORCID- 0000-0003-4457-1705

Scopus Author ID – 23977007200

3 Гусенов Искандер Ш.

 

Научный сотрудник, PhD Researcher ID- ABE-9545-2021

ORCID- 0000-0002-9820-7952

Scopus Author ID –

4 Шахворостов Алексей Валериович Младший научный сотрудник, PhD Researcher ID-

ORCID-

Scopus Author ID –

5 Мухаметгазы Нурбатыр PhD студент Researcher ID-

ORCID-0000-0001-5957-0305

Scopus Author ID –

6 Аязбаева Айгерим Ерлановна PhD студент Researcher ID-

ORCID-0000-0003-1313-895Х

Scopus Author ID –

Перечень статей, опубликованных по проекту в 2020-2021 гг.

  1. N. Mukhametgazy, I. Sh. Gussenov, A.V. Shakhvorostov, S.E. 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
  2. S.E. 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 (РИНЦ IF = 1.130).
  3. S.E. Kudaibergenov. Synthetic and natural polyampholytes: Structural and behavioral similarity. // Polym. Adv. Technol. 2021, Vol.32, Issue 3, P.906-918. https://doi.org/10.1002/pat.5145 (IF = 3.665, Q1).
  4. S.E. Kudaibergenov, O. Okay. Behaviors of quenched polyampholytes in solution and gel state. // Polym. Adv. Technol. 2021, Vol.32, No.7, P.2639-2654. https://doi.org/10.1002/pat.5112 (IF = 3.665, Q1).
  5. I. Gussenov, N. Mukhametgazy, A. Shakhvorostov, S. Kudaibergenov. Synthesis and characterization of novel acrylamide-based ternary polyampholyte as tracer agent. // Chem. Bull. Kaz. Nat. Univ. 2021, No. 1, P. 22-29. https://doi.org/10.15328/cb1183 (WoS).
  6.  Ayazbayeva A.Ye., Shakhvorostov A.V., Seilkhanov T.M., Aseyev V.O., Kudaibergenov S.E. Synthesis and characterization of novel thermo- and salt-sensitive amphoteric terpolymers based on acrylamide derivatives. // Bulletin of the University of Karaganda – Chemistry. -2021.  No. 104(4). P.12-20. Полный текст статьи https://doi.org/https://doi.org/10.15328/cb1243.

Патент

1. С. Кудайбергенов, И.Ш. Гусенов, А.В. Шахворостов. Способ получения флуоресцирующего полимерного трассера. Патент № 5723 на полезную модель от 31. 12. 2020.

Тезисы докладов, опубликованные в 2020 г.

  1. Kudaibergenov S. Behaviors of “quenched” polyampholytes in solution and gel state. VIII Всероссийская Каргинская конференция «Полимеры-2020», 9 -13 ноября 2020 года в формате онлайн.
  2. Кудайбергенов С.Е., Мухаметгазы Н., Гусенов И.Ш., Новые амфотерные терполимеры на основе акриламида, анионного и катионного мономеров для повышения нефтеотдачи. VIII Всероссийская Каргинская конференция «Полимеры-2020», 9 -13 ноября 2020 года в формате онлайн.
  3. N. Mukhametgazy, I. Gussenov, A. Shakhvorostov. Salt tolerant acrylamide-based quenched polyampholytes for polymer flooding. Сборник тезисов докладов Узбекско-Казахского Симпозиума «Современные проблемы науки о полимерах», Ташкент, 24 ноября 2020 г. в формате онлайн. C. 33-34.

12. ИРН: АР09260574. КН МОН РК (2021-2023 гг.) «Разработка новых термо- и солестойких амфотерных терполимеров для увеличения нефтедобычи».

Актуальность проекта. Увеличение добычи нефти является особенно важным для Казахстана в плане вхождения в пятерку мировых стран – экспортеров нефти. Однако основная проблема нефтяных месторождений РК – это высоковязкие нефти и высокое солесодержание пластовых вод, достигающих до 100-200 г/л, что ограничивает широкое применение гидролизованного полиакриламида (ГПАА) вследствие его деградации при высокой температуре пласта и осаждения в рассоле резервуара.  В этом контексте дизайн подходящих полимеров для увеличения добычи нефти в условиях высокой температуры и солености резервуаров приобретает особую актуальность. Для решения этой задачи нами предлагаются использовать в качестве загущающих агентов синтетические полиамфолиты, которые обладают термостойкостью и способностью набухать и увеличивать вязкость соленой воды благодаря, специфическому, так называемому «антиполиэлектролитному» эффекту.

Цель проекта заключается в получении и исследовании новых серии тройных полиамфолитов на основе анионного (натриевой соли 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната, АМПС), катионного (3-акриламидопропилтриметиламмоний хлорида, АПТАХ) и гидрофильного (акриламид, ААм) мономеров для потенциального применения в качестве загущающих и нефтевытесняющих агентов в жестких условиях пласта (высокая температура и соленость).

Ожидаемые результаты: в рамках проекта основное внимание уделено синтезу новых амфотерных тройных сополимеров, состоящих из сильнозаряженных анионных/катионных и гидрофильных мономеров. Ожидается, что тонкое регулирование состава и структуры макромолекул в полимерной цепи может привести к сильному проявлению термо- и солестойкости в пластовых условиях. Полученные фундаментальные результаты могут быть использованы в нефтяной отрасли, в качестве загустителей для увеличения добычи нефти. Введение гидрофильных групп в состав сильнозаряженных полиамфолитов будет повышать их термо- и солестойкость, что необходимо для разработки полимерных загустителей для нефтяных резервуаров, имеющих высокую температуру и солевой состав (минерализацию).

Достигнутые результаты:

  1. Впервые методом свободнорадикальной сополимеризации получены новые термо- и солестойкие полиамфолиты на основе ААм, АПТАХ и АМПС с высокой молекулярной массой.
  2. Методами ИК-Фурье и 1Н ЯМР спектроскопии идентифицированы функциональные группы и установлены структура и состав амфотерных тепролимеров.
  3. Методом гель-проникающей хроматографии определена средневесовая (Mw = 2.9×106 Дальтон) и среднечисленная (Mn = 2.1×106 Дальтон) молекулярная масса, также индек полидисперсности (Mw/Mn = 1.36) амфотерного терполимера [АМПС]:[АПТАХ]:[ААм] = 10:10:80 мол.%. Эти значения свидетельствуют об образовании высокомолекулярного образца с довольно узким молекулярно-массовым распределением.
  4. Методом динамического лазерного светорассения (ДЛС) определены среднегидродинамические размеры макромолекул в воде и водно-солевых растворах. Показано, что в чистой воде амфотерный терполимер имеет широкое распределение с интенсивным максимумом при 50-60 нм и широкое при 350-400 нм. В солевом растворе наблюдается бимодальное распределение размеров с максимумами при 25-30 нм и 300-340 нм. Дзета-потенциал водного раствора амфотерного терполимера в концентрационном интервале 0.25-0.016% варьируется от -3.4 дo -6.8 мВ, что свидетельствует об отрицательном заряде макромолекул.
  5. Морфология [АМПС]:[АПТАХ]:[ААм] = 10:10:80 мол.% изучена сканирующей (СЭМ) и просвечивающей электронной микроскопией (ПЭМ). Причем ПЭМ оказался наиболее информативным и показал существование двух видов сферических наночастиц с размерами 25-30 нм и 200-250 нм. Эти результаты находятся в удовлетворительном согласии с данными ДЛС.
  6. Динамическая вязкость амфотерных терполимеров в воде зависит от состава сополимеров AMПС-AПTAХ-AAм и увеличивается в ряду 10:10:80> 20:20:60> 15:15:70³ 25:25:50> 5:5:90 мол.%. В связи с этим, для дальнейшего исследования поведения амфотерных терполимеров в солевых растворах выбран оптимальный состав [АМПС]:[АПТАХ]:[ААм] = 10:10:80 мол.%.
  7. Установлено, что динамическая вязкость 0.25% раствора терполимера увеличивается при содержании соли от 200 до 300 г·л-1 при 24 и 60 °C. Увеличение динамической и приведенной вязкости амфотерного терполимера в солевых растворах объясняется проявлением антиполиэлектролитного эффекта, связанного с разворачиванием амфотерных макромолекул в результате экранирования противоположно заряженных звеньев анионами и катионами солей.  Это свидетельствует о высокой солестойкости амфотерного терполимера в пластовых условиях и его перспективности для повышения нефтеотдачи в резервуарах с высокой соленостью.

Исследовательская группа

п/п

Ф.И.О. Роль в проекте, степень, ученое звание Идентификаторы ResearcherID, ORCID, Scopus Author ID (при наличии)
1 Кудайбергенов Саркыт Елекенович научный руководитель проекта, д.х.н., профессор Researcher ID-

M-6635-2015

ORCID ID      0000-0002-1166-7826

Scopus Author ID –

 

2 Татыханова Гульнур Сайрановна Старший научный сотрудник, к.х.н. Researcher ID- N-6874-2017

ORCID- 0000-0003-4457-1705

Scopus Author ID – 23977007200

3 Гусенов Искандер Ш.

 

Научный сотрудник, PhD Researcher ID- ABE-9545-2021

ORCID- 0000-0002-9820-7952

Scopus Author ID –

4 Шахворостов Алексей Валериович Младший научный сотрудник, PhD Researcher ID-

ORCID-

Scopus Author ID –

5 Мухаметгазы Нурбатыр PhD студент Researcher ID-

ORCID- 0000-0001-5957-0305

Scopus Author ID –

6 Аязбаева Айгерим Ерлановна PhD студент Researcher ID-

ORCID-0000-0003-1313-895Х

Scopus Author ID –

Перечень статей, опубликованных по проекту в 2021 гг.

  1. Sarkyt E. Kudaibergenov. Polyampholytes: Past, Present, Perspectives. Almaty, cop-Almaty.kz, 2021, 222 p.
  2. I. Gussenov, S. E. Kudaibergenov. Permeability reduction by gellan gum solutions. // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021, V. 208, 109546. (IF 4.346, Q1) https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.109546. Полный текст статьи
  3. I. Gussenov, N. Mukhametgazy, A. Shakhvorostov, S. Kudaibergenov. Synthesis and characterization of high molecular weight amphoteric terpolymer based on acrylamide, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid sodium salt and (3-acrylamidopropyl)trimethylammonium chloride for oil recovery. // Chemical Bulletin of Kazakh National University. 2021, No.4, P. 12-20. https://doi.org/10.15328/cb1243 (WoS). Полный текст статьи
  4. Н. Мұхаметғазы, И. Гусенов, A. Шахворостов, С. Құдайбергенов. Акриламид туындылары негізінде синтезделген амфотерлі терполимерлердің мұнай шығару тиімділігін гидролизденген полиакриламидпен салстырмалы түрде зерттеу. // Сборник трудов Международной конференции «Инновационные технологии в нефтегазовой отрасли. Опыт внедрения и перспективы развития», Актау, 2021, С.70.

Тезисы докладов, опубликованные в 2021 г.

  1. I. Gussenov, N. Mukhametgasy, A. Shakhvorostov, S. Kudaibergenov. Application of Acrylamide-Based Quenched Polyampholytes in Enhanced Oil Recovery. The International Symposium on Polyelectrolytes. Shanghai, China, 2021, June 21-25.
  2. Мухаметгазы Н., Гусенов И., Шахворостов А., Кудайбергенов С. Применение полиамфолитов для увеличения добычи нефти. Тезисы докладов 9-ой Международной конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа». Томск, 2021, 27 сентября – 1 октября, С.12.