Ученые НЦМУ используют ультразвук в нефтепереработке
Достигнуто снижение вязкости нефти в ультразвуковом поле.
Научное исследование осуществлено учеными РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина и Казанского федерального университета, при поддержке НПО «Волна» (г. Москва).
Выработка крупнейших мировых высокопродуктивных месторождений легкой нефти привела к изменению структуры разведанных запасов нефти, а именно увеличению в балансе добычи нефтей с высоким содержанием высокомолекулярных углеводородов нормального строения, смол и асфальтенов. Для преодоления проблем, возникающих при добыче и транспортировке трудноизвлекаемых нефтей, существуют специальные методы воздействия — тепловые, механические, физические, химические. По итогам проведения одного из последних исследований ученых Научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», в перечень известных методов с уверенностью можно добавить технологию ультразвуковой обработки для нужд нефтяной отрасли.
Для справки: в консорциум НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» входят Казанский федеральный университет, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Уфимский государственный технический университет и Сколковский институт науки и технологий.
Благодаря ноу-хау «на пределе звука» достигнуто снижение вязкости нефти в ультразвуковом поле. Подробности инновационного исследования ученые опубликовали в Fluids.
«Для решения ряда технологических задач при использовании акустического поля применяют как ультразвук в докавитационном поле, так при условиях образования кавитации. Оба режима нами применяются на практике при добыче, транспортировке и промысловой подготовки нефти. В частности, кавитационные режимы позволяют влиять на химическую трансформацию углеводородов — происходит снижение её вязкости», — сообщил автор статьи, доцент кафедры разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Алексей Деньгаев.
Немаловажным отличием ультразвуковых обработок от многих других является их абсолютная экологическая безопасность, как для недр, так и для окружающей среды.
В ходе исследования были применены управляемые многочастотные акустические поля, которые ускоряют все физико-химические процессы в обрабатываемой жидкой среде, в том числе при смешении сред, что привело к новым технологическим результатам. Эти явления стали доступны благодаря пониманию в проектировании проточных каналов, при этом новые режимы работы позволили получить синергетический эффект. Основные лабораторные работы проведены при технологическом партнерстве с НПО «Волна» (г. Москва).
«Для достижения поставленных задач ученые проектируют установки, основываясь на проведении исследований непосредственно на месторождениях в широких диапазонах частот. Такой подход позволяет с максимальной достоверностью найти необходимые технологические решения и режимы их управления», — рассказал ученый.
Лабораторные исследования, осуществляемые учеными РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, проходили на базе лаборатории по изучению физических полей (входит в состав ЦКП Губкинского университета). Оборудование разрабатывалось с целью изучения влияния полей на различные среды (углеводороды, эмульсии, суспензии и пр.). Особенность данной лаборатории — это принципы мобильности исследования проводятся как в лаборатории, так и в условиях промысла. Отдельная часть лабораторных испытаний прошла в Казанском федеральном университете, на базе НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ.
«Нами впервые предложена гипотеза о механизме превращения высокомолекулярных фрагментов нефти под действием ультразвуковой энергии. Это открывает новые перспективы для дальнейших исследований», — подчеркнул старший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ Хелькаль Мохаммед Амин.
В настоящее время ученые Губкинского Университета и Казанского федерального университета добились успешного результата в обессеривании нефти непосредственно в условиях нефтяного месторождения. Снижение серы при использовании ультразвука удалось достигнуть 50%.
«В результате исследования выявлен положительный эффект ультразвуковой обработки на вязкость, структуру эмульсий, процессы экстракции и очистки нефти. Показано, что ультразвук влияет на коллоидную структуру нефти, что особенно важно для тяжелых нефтей. Таким образом, продемонстрирован большой потенциал ультразвука для оптимизации переработки нефти», — отметил представитель КФУ.
Не менее интересным результатом, стала организация докавитационных режимов работы акустических полей. Данный процесс необходим специалистам для разделения водонефтяных эмульсий на нефтепромыслах России. Ультразвук позволяет на 20-30% понижать норму ввода дорогостоящих химических реагентов и повышать их эффективность с ускорением химических процессов.
Первые результаты позволяют предположить, что использование ультразвука в нефтяной отрасли будет только расширяться. Предпосылки к этому уже существуют, несколько известных мировых нефтегазовых компаний уже ведут разговоры о покупке патентов на отечественные разработки в области применения ультразвука.
