В СФУ сделали шаг в сторону промышленного перехода к высокоэкологичной экономике в России

Статья опубликована в Sustainability. Сверхкритическая жидкость (англ. supercritical fluid – сверхкритический флюид, СКФ, СКЖ, SCF) – это состояние вещества, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Проще говоря, это нечто среднее между газом и жидкостью. В такое состояние способны переходить многие органические и неорганические вещества, достигая определенной температуры и давления. Например, для воды критическая точка равна tкр = 374,2° С и ркр = 21,4 МПа, а для диоксида углерода – tкр = 31° С и ркр = 7,38 МПа.

Сверхкритическую жидкость применяют для производства и обработки полимеров, в пищевой промышленности, фармацевтике и медицине, для получения новых материалов и биодизельного топлива, для переработки биоматериалов и регенерации сорбентов. «Сверхкритическую жидкость в нефтегазовой отрасли используют в основном в нефтехимической промышленности. Например, в рамках технологии сверхкритической экстракции, благодаря способностям СКФ растворять вещества и получать новые.

Такие флюиды только начинают внедряться — проводятся исследования по применению СКФ для переработки и утилизации нефтешламов, для гидроразрыва пласта, растворения и получения новых веществ из асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), а также для увеличения нефтеотдачи пласта», – сообщила соавтор исследования, старший научный сотрудник лаборатории биотопливных композиций и лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов, доцент кафедры машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов СФУ Прасковья Павлова.

В нефтегазовой промышленности для увеличения нефтеотдачи пласта за рубежом широко внедряют закачку диоксида углерода в пласт, технология известна с 1970-х годов. А вот применение и изучение сверхкритического диоксида углерода для вытеснения нефти и увеличения коэффициента извлечения нефти только начинает набирать обороты в мировой добывающей отрасли. Способность сверхкритических жидкостей проникать в пористые среды делает их привлекательными для извлечения трудноизвлекаемого углеводородного сырья из недр.

Ученые отметили, что сверхкритические флюиды проникают в пористые среды легче, чем жидкости, кроме того, они превосходят газы и жидкости в способности растворять вещества. Меняя параметры давления и температуру, можно «отрегулировать» многие свойства СКФ. При этом у таких флюидов есть недостатки — они легко растворяют резину или полимеры, что может навредить существующему оборудованию, а процесс получения СКФ требует высокого давления и температуры, а это приводит к энергетическим затратам. Хотя, например, вода в глубинах Земли может находиться в сверхкритическом состоянии.

«Из сверхкритических технологий в нефтегазовой отрасли наиболее распространено применение сверхкритического диоксида углерода. Это означает, что можно создать и внедрить технологию с нулевым выбросом диоксида углерода, чтобы он улавливался и закачивался в пласт или применялся в нефтехимической промышленности. Для нефтяных корпораций это возможность стать более экологичными и безопасными для окружающей среды, что особенно актуально для нефтедобычи в условиях хрупкой экосистемы Российской Арктики. Нужен новый подход к технике и технологии добычи, подготовки и переработки нефти», – рассказал директор Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Андрей Минаков.

Ученый уточнил, что новые технологии — это новая ниша на рынке, и у российских производителей есть все шансы стать одними из первых участников промышленного перехода к «зеленой» экономике. Также открываются перспективы для производства в России нового оборудования, адаптированного к применению сверхкритических флюидов для нефтегазовой отрасли.

«В США, Канаде, Мексике и Венесуэле практикуется закачивание диоксида углерода в пласт, циклическая закачка воды и газа (WAG-технологии или Huff-n-Puff process). Однако вопрос управления процессом сверхкритического диоксида углерода внутри нефтяных скважин до сих пор изучается. В России растет количество месторождений с высоковязкими видами нефти и битума, и очень нужны новые технология для их извлечения. К тому же, попутно они позволят решать вопрос снижения выбросов парниковых газов», — подчеркнул Андрей Минаков.

Исследователи сообщили, что из-за высокой растворяющей способности СКФ особое внимание нужно уделять резиновым и пластмассовым деталям нефтедобывающего оборудования (манжеты, уплотнительные и упаковочные элементы и так далее). Насосно-компрессорные трубы, применяемые для закачки диоксида углерода с водой, должны быть покрыты пластиком или иметь эпоксидные вкладыши из стекловолокна. Зарубежный опыт показал, что при соблюдении мер смягчения коррозии углеродистые стали могут безопасно применяться для закачки сверхкритического диоксида углерода.

СФУ

47 статей

Сибирский федеральный университет — высшее учебное заведение, расположенное в Красноярске. Первый в России федеральный университет. Крупный научно-исследовательский и образовательный центр в России. Крупнейший университет восточной части России.

Показать больше