Нефть недостаточно просто извлечь из земных недр. Черное золото нужно безопасно и по возможности экономично доставить к месту переработки. Важным логистическим этапом является дегидратация сырой нефти. Сырье необходимо избавить от закаченной в скважины балластной воды, повысив эффективность доставки и попутно снизив коррозионную нагрузку на стенки труб, железнодорожных цистерн и емкостей танкеров.
Российские ученые из Института химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) разработали новую плазмохимическую технологию обезвоживания сырой нефти перед ее подачей в магистральные трубопроводы. Технология основана на воздействии электрического барьерного разряда на устойчивые водонефтяные эмульсии — тонкие смеси нефти и воды, которые образуются на месторождениях при добыче и мешают безопасной транспортировке сырья.
Во многих фильмах часто показывают нефть фонтанного типа, которая красиво на много метров вверх бьет 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, туда закачиваются вода, различные растворы и композиции. Поверхностно-активная вода вымывает всё из пропластков и трещин, в результате вверх по центру трубы идет 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.
В обычной практике для удаления воды используют термохимические методы с нагревом и добавлением деэмульгаторов, что требует больших энергетических затрат и сложного оборудования. В отличие от них новая технология позволяет разрушать поверхностно-активные оболочки («шелл») вокруг мельчайших капелек воды без высокой температуры и дорогих реагентов, что делает процесс энергоэффективным и экологичным.
Как работает барьерный разряд
Плазма барьерного разряда создает среду с высокоактивными частицами: озоном, атомарным кислородом и гидроксильными радикалами. Эти частицы изменяют структуру органических слоев вокруг капель воды и разрушают устойчивую водонефтяную эмульсию, которая иначе препятствует расслоению нефти и воды. После разрушения эмульсии вода может отделяться, и нефть становится более пригодной для магистральной транспортировки и перекачки.
Исследование проводилось в лабораториях реологии нефти и физико-химических методов Института химии нефти СО РАН. Ученые успешно испытали технологию на образцах высокопарафинистых нефтей с нескольких российских месторождений.
Результаты исследований доступны в пресс-релизе РАН, а детальное описание методики и ее физико-химических основ ожидается в профильных научных журналах по нефтехимии (конкретная ссылка на журнал будет опубликована учеными позднее).
Новые подходы к плазменной обработке углеводородов активно развиваются и в зарубежной науке. Исследования показывают, что плазма может значительно снижать межфазное натяжение в эмульсиях и повышать эффективность обезвоживания на десятки процентов при лабораторных условиях, что подтверждает перспективность данного направления для нефтедобывающей промышленности.
Недавно стало известно, что в России создали наножидкость для увеличения нефтедобычи.
