Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали технологию изменения структуры молекул нефти с помощью энергии кавитационных полей, которые создаются при воздействии ультразвука. Технология позволяет облагораживать нефть, меняя ее физико-химические характеристики и снижая долю нежелательных составляющих веществ. Для проведения полевых испытаний ее реализовали в мобильном исполнении с применением управляемых ультразвуковых полей. Разработанное исследовательское оборудование может применяться на любом месторождении, включая удаленные и труднодоступные.
В отличие от ранее известных мировых способов облагораживания нефти, новая отечественная технология не требует больших энергозатрат и позволяет организовать процесс непосредственно в промысловых условиях. «Это открывает новые возможности для разработки нефтяных месторождений в Арктической зоне, на шельфе и в других труднодоступных районах», — подчеркнул руководитель научного проекта профессор Александр Максименко.
В основе технологии лежит явление кавитации, которое возникает при воздействии на жидкость мощных акустических колебаний. Ультразвуковой генератор преобразует электрическое напряжение в высокочастотные механические колебания заданной амплитуды, они передаются в жидкую среду, где образуются микроскопические пузырьки газа. При схлопывании этих пузырьков в локальной точке возникает давление в десятки тысяч атмосфер и температура до нескольких тысяч градусов — этого достаточно, чтобы разорвать прочные связи внутри молекул высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов, которые входят в состав нефти. На разработку уже получен патент.
Возможность облагораживания нефти прямо на промысле без транспортировки на удаленные нефтеперерабатывающие заводы кардинально меняет экономику нефтедобычи.
«Для транспортировки вязкую нефть сейчас нагревают до 60-80 градусов, что делает процесс крайне дорогим. Одной из решаемых задач стало снижение серосодержащих компонентов в добываемой скважинной продукции, что является дорогостоящим процессом на площадках в километрах от месторождения. Новый подход сократит затраты на подготовку продукции в десятки раз», — отметил заведующий лабораторией физико-химических исследований углеводородных систем, доцент Губкинского университета Алексей Деньгаев.
Технология открывает путь к вовлечению в разработку трудноизвлекаемых запасов нефти, добыча которых ранее была экономически нецелесообразной.
Крупнейшие мировые месторождения легкой нефти в значительной степени выработаны, и в балансе добычи растет доля трудноизвлекаемых запасов, в т.ч. нефтей с высоким содержанием высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов. Такое сырье требует серьезной подготовки перед транспортировкой и переработкой, что традиционно делается на нефтеперерабатывающих заводах с использованием энергоемкого нагрева. Однако доставка тяжелой или высоковязкой нефти до НПЗ обходится дорого, а нагрев сырья в процессе подготовки потребляет огромное количество энергии. В зонах вечной мерзлоты нагрев также оказывает негативное воздействие на природу.