Инновации на службе нефтепромысла

Эффективность извлечения нефти в России достаточно низкая. КИН в зависимости от структуры запасов углеводородов и применяемых методов разработки колеблется в пределах 02–0,4. Значительная часть нефти российских месторождений характеризуется повышенным содержанием сероводорода, что представляет серьезную проблему при ее добыче, транспортировке и переработке, так как сероводород вызывает коррозию металлических частей оборудования, загрязняет промышленные воды и ухудшает работу катализаторов в установках нефтепереработки.

На секции специальной и нефтепромысловой химии были представлены технологии получения высокоэффективных экстрагентов, эмульгаторов и ингибиторов коррозии, а также технологии повышения нефтеотдачи и модификации катализаторов.

Реагенты для нефтедобычи

Ильдус Абдрахманов, академик-секретарь Отделения химико-технологических наук Академии наук РБ, представил научные разработки башкирских ученых для создания отечественных конкурентоспособных технологий, с помощью которых возможно повышение эффективности нефтедобычи и нефтепереработки.

Среди них современная технология получения триоктиламина – высокоэффективного экстрагента, флотореагента, эмульгатора и ингибитора коррозии, разработанная в Институте нефтехимии и катализа РАН. В России данный реагент не производится и все востребованные объемы триоктиламина закупаются за рубежом. Преимущества новой технологии заключаются в высоком выходе целевого продукта (95%) по сравнению с существующей технологией (15%), сокращении продолжительности процесса в 2 раза, в доступности и более низкой стоимости компонентов каталитической системы (PdCl2 и R2S=O).

БашГУ и ЗАО «АМЕРиКо» разработан и внедрен в производство новый полимерный материал для защитной оболочки нефтепогружных электрокабелей. Около 600 км электрокабелей уже отгружено предприятиям нефтегазового и строительного комплекса РБ и РФ на сумму более 50 миллионов рублей. Применение таких электрокабелей, стоимость которых на 30–40 % ниже цены применяемых зарубежных материалов, позволяет добывать нефть на глубине до 3000 метров.

БашГУ и ЗАО «АМЕРиКо» также разработана рецептура и технология получения полипропиленового компаунда и ленты на его основе. Получены опытные партии (2–6 тонн) полипропиленовой ленты, которую можно использовать в качестве изоляционного покрытия трубопроводов. Преимущества новой ПП-ленты по сравнению с серийными лентами на основе полиэтилена и поливинилхлорида заключаются в низком удельном весе, более высокой прочности, влагостойкости и стойкости к истиранию и повышенной теплостойкости (до 100 °С).

Учеными Башкортостана создан новый высокоэффективный ингибитор солеотложения порогового типа, его действие основано на ингибировании роста образующихся кристаллов и на образовании мицеллярных структур диспергирующего характера с карбонатами кальция, бария и стронция. Эффективность действия реагента при дозировке 50 миллиграммов на литр составляет 98%.

Разработанный термо- и солеустойчивый взаимный растворитель ВЗР-1 для обработки призабойной зоны нефтяного пласта позволяет:
– снизить поверхностное натяжение водных растворов на границе с углеводородами;
– получить при контакте и смешивании пластовых и закачиваемых флюидов гомогенную систему;
– предотвратить образование эмульсий, блокирующих каналы фильтрации.

ВЗР-1 совместим с кислотами (соляной, муравьиной, уксусной), ингибиторами солеотложения и другими реагентами. Растворимость АСПО во взаимном растворителе – 59–70%.

Технологии от БашГУ

Новые технологии, реагенты и материалы для нефтяной промышленности, разработанные в Башкирском государственном университете, представил ректор вуза, академик АН РБ Ахат Мустафин. Ученые университета хорошо знают проблемы нефтедобывающей отрасли, и поэтому их разработки находят широкое практическое применение.

Известно, что при взаимодействии химических реагентов с пластовой нефтью и водой могут образовываться высоковязкие эмульсии, осадки и т. д. Разработанный в вузе экспресс-метод, основанный на использовании высокочастотной диэлектрической спектрометрии, позволяет прогнозировать совместимость химических реагентов с пластовой нефтью и водой в термобарических условиях пласта.

В БашГУ разработаны также эффективные буровые реагенты на основе (ферро) хромлигносульфонатов, ингибиторы коррозии и асфальтено-смолисто-парафинистых отложений (АСПО). Последние получают на основе канифоли, выделенной из талового масла и аминов – возобновляемого сырья.

Для ликвидации загрязнений почвы и водоемов нефтепродуктами разработан биопрепарат «Ремедойл». Результаты биотестирования почвы и воды показали высокую эффективность данного препарата.

Одной из основных экологических проблем нефтедобычи, нефтепереработки и нефтехимии является утилизация отработанной серной кислоты (ОСК). Ученые БашГУ предлагают комплексную переработку ОСК – получать не только минеральные удобрения, но и битумные и топливные композиции, а также состав для повышения нефтеотдачи пластов.

Применение разработанной технологии интенсификации добычи нефти за счет излучения электромагнитных волн в пласт через скважину от поверхностного генератора позволит увеличить дебит скважины в 2,5 раза при снижении обводненности в 3 раза, а технология термогидродинамических исследований горизонтальных скважин – диагностировать состояние добывающих горизонтальных скважин и боковых стволов.

Для повышения производительности процессов утилизации нефтешламов, попутного нефтяного газа и т. д. разработана технология ударно-волнового воздействия, основанная на комплексном воздействии: ударные и электромагнитные волны, кавитация и ультразвук. Использование данной технологии при утилизации нефтешламов и обезвоживании нефти приведет к повышению производительности процессов в 3–5 раз.

При глубокой переработке тяжелых углеводородов – выход светлой фракции повысится на 10–15%.

 

Переработка сероводорода

Большой интерес у аудитории вызвал доклад Сергея Коробцева, директора Института водородной энергетики и плазменных технологий НИЦ «Курчатовский институт», посвященный плазменно-мембранной переработке сероводорода с получением водорода и серы.

Использование плазменных и плазменно-мембранных процессов позволяет модернизировать традиционные и создавать совершенно новые высокоэффективные технологии производства водорода из различного сырья: воды, сероводорода, широкого класса углеводородов (в том числе – природного газа) и даже угля. Плазменные процессы по сравнению с каталитическими отличаются высокой удельной производительностью, низкой металлоемкостью, безинерционностью и экологической чистотой.

Неравновесный центробежный эффект в микроволновом разряде с закруткой газа и сверхидеальной закалкой в послеразрядной зоне позволил реализовать переработку сероводорода с низкими энергозатратами ~ 1 кВт час/(куб. м Н2 + 1,4 кг серы). Процесс успешно масштабирован: в Оренбурге построена установка, обеспечивающая плазменное разложение сероводорода, сбор серы, разделение газовых продуктов и конечную очистку водорода.

Основное преимущество разработанной технологии заключается в извлечении водорода для его последующего использования в цикле гидроочистки нефтяных фракций от серы. Это позволит практически полностью отказаться от производства водорода для гидроочистки и повлечет за собой снижение потребления природного газа и выбросов СО2. Кроме того, в плазменно-мембранном процессе переработки сероводорода отсутствуют экологически вредные выбросы SO2, COS, CS2 и др., по сравнению с методом Клауса процесс отличается высокой удельной производительностью, низкой материалоемкостью оборудования и уменьшением числа стадий и переделов.

Катализаторы гидрогенизации

Отечественные катализаторы для процессов гидроочистки топлива и изомеризации нефтяных фракций представил Александр Носков, заместитель директора Института катализа СО РАН им. Г. К. Борескова.

Спикер заметил, что российский катализатор глубокой гидроочистки дизельных фракций ИК-ГО-1 обеспечивает остаточное содержание серы в дизельном топливе не более 10 ppm при температурах не выше 340–350 °С. По активности в процессе гидрообессеривания дизельных фракций катализатор соответствует лучшим зарубежным аналогам, адаптирован к отечественному сырью и может использоваться в отечественных установках гидроочистки. Катализатор уже успешно эксплуатировался в течение двух лет на установке Л-24-6 ОАО «Саратовский НПЗ».

С целью получения зимнего дизельного топлива (ДТ) путем гидроизомеризации прямогонного ДТ разработан катализатор Pt/SAPO-31.

Для проведения реакций гидрооблагораживания вторичных дизельных дистиллятов, отличающихся повышенным содержанием полициклических ароматических соединений, низким цетановым индексом и высокой плотностью, создан бифункциональный катализатор со сбалансированным соотношением кислотной и гидрирующей функций: высокодисперсная NiWS фаза на цеолитсодержащем носителе.

Сегодня перед российской нефтепереработкой стоит задача увеличения глубины переработки сырья, в том числе за счет вакуумной перегонки мазута с целью получения более легкого – вакуумного газойля, который в дальнейшем подвергается гидрокрекингу для получения моторных топлив. Гидрокрекинг является одним из основных процессов, повышающих глубину переработки нефти и использующихся в промышленной практике для получения моторных топлив из вакуумного газойля. Аппаратурное оформление и технологический режим установок гидрокрекинга различаются в зависимости от задач, технологических схем конкретного НПЗ и используемого сырья. Одним из преимуществ процесса «глубокого» гидрокрекинга является высокое качество получаемых продуктов: керосина и дизельного топлива (низкосернистое, с небольшим количеством полициклических ароматических соединений). Кроме того, изменением условий протекания процесса можно регулировать выход различных видов топлива, исходя из сезонных колебаний спроса и рыночной конъюнктуры. Однако отечественные катализаторы не могут использоваться в установках «глубокого» гидрокрекинга.

В ИК СО РАН разработали перспективный для процесса «глубокого» крекинга катализатор, который содержит высокодисперсную сульфидную NiW фазу, частицы которой располагаются только на поверхности -Al2O3. Катализатор успешно прошел пилотные испытания. Его промышленное использование позволит проводить процесс «глубокого» крекинга и таким образом совмещать два процесса – крекинг и гидроочистку.

Переработка нефтешламов

О мобильном комплексе по переработке нефтешламов рассказал главный инженер ЗАО «Экрос-Инжиниринг» Сергей Синила.

Источниками образования нефтешламов являются аварийные разливы нефти при ее добыче и транспортировке, длительное хранение в амбарах или прудах-накопителях и производственные отходы нефтеперерабатывающих заводов.

Нефтешламы характеризуются широким диапазоном состава и физико-механических свойств. Различают жидкие и твердые нефтешламы.

 

В рамках Федеральной целевой программы «Национальная система химической и биологической безопасности РФ» ЗАО «Экрос-Инжиниринг» разработан мобильный комплекс для переработки нефтешламов на месте их образования производительностью 10 кубических метров в час.

Основные стадии переработки нефтешламов:
– гидромеханическая переработка,
– сепарация жидкого продукта с выделением жидких углеводородов,
– термический обжиг всех выделенных твердых продуктов с получением обожженного грунта, пригодного для рекультивации земель.

Таким образом, при использовании мобильного технологического комплекса решается несколько задач – сбор нефтешлама, выделение углеводородной фракции для печного топлива и рекультивация грунта.

В предлагаемом комплексе используется современное эффективное оборудование для классификации, сепарации и термической переработки нефтешламов. Так, разделение фаз осуществляется в трехфазном декантере, для термической утилизации твердых включений нефтешламов крупностью более 2 миллиметров и замазученного грунта используется барабанная печь.

В результате утилизации получается пригодный для дальнейшего использования нефтепродукт – печное топливо и грунт, не представляющий опасности для окружающей среды. После проведения испытаний в Саратовской области мобильный комплекс по переработке нефтешламов будет рекомендован для внедрения на предприятиях нефтедобычи.