Российские ученые разработали эффективный способ разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий

Водонефтяные эмульсии образуются во время добычи нефти. Ученые разработали эффективный способ разделения промысловых водонефтяных эмульсий на воду и нефть без специальных реагентов. Выделенную таким образом нефть можно использовать в качестве сырья для последующей переработки или как отдельный продукт. Над научным проектом работали сотрудники лаборатории концентрирования подведомственного Минобрнауки России Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН.

В основе способа разрушения водонефтяных эмульсий обратного типа (вода в нефти) различного состава и свойств — ультразвуковая обработка с добавлением суспензии наночастиц нитрида алюминия в ацетоне.

В результате обработки эмульсия разделяется на нефть с содержанием воды не более 0,5 мас.% и водную фазу с содержанием нефтепродуктов не более 46 мг/л. Кроме того, образуется осадок из твердых частиц. Эффективное разделение (>99%) всех исследуемых эмульсий достигается за 0,5–3 минуты.

Благодаря разработанному способу ученые выделяют водную фазу, которая была распределена в виде капель в нефтяной среде. В результате предложенной обработки происходит разрушение бронирующих оболочек капель воды, которые препятствуют их слиянию. Капли воды коалесцируют (сливаются) в более крупные, приводя к расслаиванию эмульсии на водную фазу и нефть.

«Нам необходимо было создать простой и эффективный способ разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий (промежуточных эмульсионных слоев), не требующий применения большого количества специальных реагентов (деэмульгаторов). На сегодняшний день отсутствуют эффективные методы разрушения гельсодержащих водонефтяных эмульсий. Поэтому они, как правило, классифицируются как отходы и подлежат утилизации», — рассказывает заведующая лабораторией концентрирования ГЕОХИ РАН, доктор химических наук Татьяна Марютина.

Дополнительно ученые провели исследования состава осадка (шлама), полученного после разрушения эмульсий. В нем оказались следующие соединения: сульфид железа, который содержится в образцах эмульсий; оксид кремния и алюмосиликаты, представляющие собой частицы песка, глины; хлорид натрия, соли магния и кальция. Этот осадок не является опасным отходом и может быть использован для получения полезной продукции (дорожных покрытий, плиток и т. п.).

Помимо высокой эффективности разделения (свыше 99%) образцов эмульсий ультразвуковая обработка совместно с наноразмерной добавкой повышает качество отделенной нефтяной фазы. Это происходит за счет снижения концентрации механических примесей на 60–85% и сульфида железа на 78–98%.

Выделенную из эмульсий нефть можно использовать в качестве сырья для последующей переработки, либо как товарный продукт. Выделенную из эмульсий водную фазу после предварительной очистки (при необходимости) можно повторно использовать на нефтепромысле.

Предлагаемый способ может стать основой для разработки универсальной технологии разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий.

Исследования проведены при поддержке Минобрнауки России. Его результаты опубликованы в одном из ведущих международных журналов.