Ультразвук на промысле: как кавитация помогает облагораживать нефть без завода

Разработка, выполненная в Российском государственном университете нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, открывает возможность прямо на нефтепромысле изменять физико-химические характеристики сырья, снижая долю нежелательных компонентов. Для полевых испытаний технология была реализована в мобильном варианте с применением управляемых ультразвуковых полей.

Как работает ультразвуковое облагораживание

В основе подхода лежит явление кавитации, возникающее 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 возникают давление в десятки тысяч атмосфер и температура до нескольких тысяч градусов. Этого достаточно, чтобы разорвать прочные связи внутри молекул высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов, входящих в состав нефти. На разработку уже получен патент.

Оборудование может применяться на любом месторождении, включая удаленные и труднодоступные районы — например, в Арктической зоне или на шельфе. В отличие от ранее известных мировых способов, новая отечественная технология не требует больших энергозатрат и позволяет организовать процесс непосредственно в промысловых условиях.

Экономические и экологические преимущества

Возможность облагораживания нефти прямо на промысле без транспортировки на удаленные НПЗ кардинально меняет экономику нефтедобычи. Сейчас для транспортировки вязкую нефть нагревают до 60–80 °C, что делает процесс крайне дорогим. Кроме того, снижение серосодержащих компонентов в добываемой скважинной продукции — дорогостоящий процесс на площадках за тысячи километров от месторождения. Руководитель научного проекта профессор Александр Максименко отметил, что новый подход сократит затраты на подготовку продукции в десятки раз.

В зонах вечной мерзлоты нагрев сырья также оказывает негативное воздействие на природу, поэтому технология открывает путь к более экологичной добыче. Кроме того, она позволяет вовлечь в разработку трудноизвлекаемые запасы 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 том числе нефтей с высоким содержанием высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов. Такое сырье требует серьезной подготовки перед транспортировкой и переработкой, что традиционно делается на НПЗ с использованием энергоемкого нагрева. Новая технология предлагает альтернативу непосредственно на месте добычи.