Создана плазмохимическая технология обезвоживания сырой нефти перед транспортировкой
Специалисты сразу двух лабораторий Института химии нефти СО РАН — реологии нефти и физико-химических методов исследования — разрабатывают технологию, позволяющую с помощью плазмы барьерного разряда разделять водонефтяные эмульсии, препятствующие транспортировке нефти по магистральным трубопроводам. Эта «зелёная» технология — доступная и энергоэффективная, ведь для её применения на нефтяном месторождении не требуются высокие температуры и дорогостоящие реагенты.
«Во многих фильмах часто показывают нефть фонтанного типа, которая красиво на много метров вверх бьёт из-под земли. Уже давно в сибирском регионе нет выходящих самотеком нефтей: сейчас они залегают в скважинах на глубинах от 2000 до 4300 метров, а для того, чтобы извлечь их из недр, закачиваются вода, различные растворы и композиции. Поверхностно-активная вода вымывает всё из пропластков и трещин, в результате вверх по центру трубы идёт поток нефти, а по её поверхности — вода. Под давлением насосов они начинают перемешиваться, образуя устойчивые обратные эмульсии, внутри которых находятся мелкодисперсные капли воды, не растворяемые в нефти», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории реологии нефти Юлия Лоскутова.
Как объясняет Юлия Лоскутова, из скважины выходит не чистая нефть, а механическая смесь нефти, пластовой воды, реагентов и солей. В таком виде поставка сырья на нефтеперерабатывающие заводы невозможна, потому что транспортировка устойчивых эмульсий выводит из строя катализаторы и вызывает сильнейшую коррозию магистрального трубопровода.
Существуют довольно жёсткие нормативы, согласно которым в нефти, закачиваемой в трубу, не должно содержаться больше 0,5 % воды. Сложность в разделении нефти и воды заключается в том, что в нефтяных эмульсиях вода сама по себе не расслаивается: каждая её капелька окружена нефтяным слоем, словно защитной стеной. Именно её каким-то образом и необходимо разрушить. Томские исследователи предложили использовать для этого барьерный разряд, который быстро разрушает защитный слой («броню») капелек воды, позволяя её молекулам соединиться друг с другом и отделиться от нефти.
Дело в том, что в рабочей среде барьерного разряда, где молекулы газа (воздуха, аргона и углекислого) взаимодействуют с электронами высокого возбуждения, образуется целый спектр высокоактивных частиц. Это и озон — мощный окислитель, способствующий изменению структуры сложных органических соединений; и гидроксильные радикалы — реактивные частицы, инициирующие цепные реакции окисления; и атомарный кислород, который вступает в реакции с органическими веществами, образуя промежуточные соединения. Именно эти частицы разрушают защитную пленку на поверхности раздела фаз «нефть — вода», которая удерживает эмульсию в стабильном состоянии. Когда эмульсионная структура разрушается, содержание воды в нефти снижается до уровня, необходимого для дальнейшей её транспортировки.
В ИХН СО РАН успешно разрушили эмульсии трёх видов высокопарафинистых нефтей с Верхне-Салатского и Северо-Калинового месторождений в Томской области и Восточно-Каменного месторождения в Ханты-Мансийской автономном округе. В планах учёных — создать проточную установку для отделения нефти от воды прямо во время движения по трубе в пункт сбора. Другим значимым направлением станет исследование возможностей комбинированных методов разрушения нефтяных эмульсий.
Источник: пресс-служба ТНЦ СО РАН.
