Новости энергетики

Ученые Пермского политеха предложили способ улучшить работу электроцентробежных насосов, которые используются при добыче больше 80% нефти в нашей стране. Такие насосы спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб. Ржавчина от труб и механические примеси в добываемой жидкости — частицы кварца, песка, известняка — откладываются в движущихся элементах насосов, изнашивая их. Защитить насосы помогают фильтры — их и усовершенствовали ученые из Перми.

Большинство таких фильтров представляют из себя жесткие элементы, приваренные к насосу. Через них может пройти ограниченное количество твердых частиц, после чего их нужно очищать. Очистка фильтров — сложная и дорогостоящая техническая задача, требующая остановки добычи: нужно извлечь из скважины всю колонну труб, отсоединить фильтры, прочистить их.

В Пермском политехе предложили схему самоочищающегося щелевого фильтра от механических примесей. Фильтрующий элемент в новом устройстве выполнен в виде пружины: при изменении давления добываемой жидкости он сжимается или вытягивается, как гусеница при движении. Когда насосную установку отключают, давление жидкости снижается, а размер щелей фильтрующего элемента и его проницаемость увеличиваются, и наоборот. Благодаря этому, отложения примесей в фильтре-пружине разрушаются и превращаются в крошку.

Измельченные примеси падают в нижнюю часть скважины — на забой. Эта часть находится ниже зоны бурения скважины и разрабатываемого продуктивного пласта, поэтому примеси оттуда не попадают в добываемую жидкость и не засоряют фильтры.

Ученые из Пермского политеха усовершенствовали технологию переработки гудрона в бензин, очистив сырье от примесей с помощью растворителя. По словам авторов исследования, опубликованного в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология», новый способ поможет увеличить количество получаемого из гудрона топлива.

Гудрон — это самая тяжелая фракция нефти, выкипающая при температуре больше 450 градусов. Из него делают битум — вяжущее вещество, «склеивающее» компоненты асфальта. Однако из гудрона можно получить и компоненты машинных масел, обрабатывая тяжелый продукт нефтепереработки пропаном. Используя более тяжелые растворители, можно получить бензин и другие светлые нефтепродукты.

В тяжелых фракциях углеводородов после переработки остается много металлов, смол и высокомолекулярных компонентов — они ухудшают характеристики получаемого из гудрона топлива. Поэтому перед превращением в бензин гудрон нужно дополнительно очищать от примесей, но выделить смолы и асфальтеновые вещества из тяжелых фракций нефти не так уж просто: молекулярная структура этих примесей до сих пор точно не установлена.

Для эксперимента ученые Пермского политеха взяли смесь из 80-процентной западносибирской и 20-процентной каменноложской нефти. В качестве растворителя применяли н-пентан — это бесцветная жидкость почти без запаха, углеводород, состоящий из пяти атомов углерода и присоединенных к ним атомов водорода.

Нефть может залегать в недрах в виде подземных озер: достаточно пробурить скважину, и благодаря давлению углеводороды выйдут на поверхность сами. Однако сегодня таких месторождений остается все меньше. Чаще нефть добывают из пород, сложенных известняками или доломитами, в которые она «впитана», как жидкость в губку. Такие породы называют карбонатными коллекторами. Их структура неоднородна, и жидкость, содержащая углеводороды, находится в трещинах и округлых полостях размером размером около миллиметра — кавернах. При проектировании таких месторождений учитывают, что нефть может «прятаться» в трещинах породы, и извлечь ее оттуда можно только насосами.

Для моделирования потоков жидкости через породу используют большие наборы данных о месторождении: проницаемость породы, типы пустот — трещины это или каверны, — наличие вторичных изменений породы. К таким изменениям относится карст — процесс растворения части породы в подземных водах, в результате которого меняется форма пустот и насыщенность углеводородов водой.

Из-за неоднородности пласта на двух соседних скважинах свойства породы могут сильно отличаться. Обычно на ранних этапах планирования учитывают только геофизические исследования скважин — геологическое строение и химический состав породы, положение продуктивных пластов в пространстве. Этих данных не хватает, чтобы воспроизвести точную модель залегания нефти в коллекторе.

Новосибирские ученые из Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН разработали катализаторы для получения синтез-газа — смеси монооксида углерода с водородом, который можно использовать как топливо в водородной энергетике.

Большинство применяемых для получения синтез-газа катализаторов — это металлы или их оксиды. Все металлы, за исключением ртути, — это твердые вещества, атомы которых упорядочены и находятся в углах кристаллической решетки определенной формы. На разных поверхностях кристаллических решеток химическая реакция идет по-разному: одни поверхности ее ускоряют, другие — замедляют или вовсе нейтрализуют.

Сибирские ученые разработали универсальный метод синтеза высокоактивных катализаторов. На металлической подложке определенной формы (сетка или пена, из которых можно формировать кольца, спирали, блоки, параллелепипеды) вырастили слой кристаллов оксида алюминия толщиной 50–60 миллионных долей метра.

Благодаря кристаллам, похожим на иглы ежа, удельная площадь поверхности подложки увеличилась, а структура стала пористой. С помощью такого катализатора — оксида платины, рутения, родия, никеля, кобальта — за то же время можно провести больше реакций, чем с использованием катализаторов с меньшей площадью поверхности.

Павел Снытников

заведующий отделом гетерогенного катализа Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

В пористом покрытии, нанесенном нашим методом, каждый кристалл катализатора закреплен на металле, поэтому, когда он при нагреве расширяется, формируется устойчивая пористая структура с большой площадью поверхности.