1. Цель проекта. Повышение эффективности работы НГДП путем повышения товарных характеристик нефти и снижения капитальных вложений и текущих затрат на охрану окружающей среды.

Технология подготовки нефти предназначена для очистки нефти на нефтегазодобывающих предприятиях (НГДП) от эмульгированной воды, механических примесей, хлористых солей и меркаптанов для передачи в систему трубопроводного транспорта или на нефтеперерабатывающие предприятия и очистки пластовой воды до санитарных норм с целью решения проблемы слива воды на рельеф. Применение предлагаемой технологии подготовки нефти позволяет снизить требования к коррозионной стойкости конструкционных материалов, применяющихся при подготовке нефти.

В основу процесса подготовки нефти положены методы воздействия на водонефтяные эмульсии и пластовую воду электроакустическими колебаниями с использованием бесконтактного электрокоалесцентора (БЭК) и плазмохимического генератора (ПХГ), соответственно.

2. Описание сущности проекта и его основных задач. Общеизвестно, что основная часть бюджета России формируется за счет деятельности предприятий теплоэнергетического комплекса (ТЭК). Одновременно, по оценкам специалистов, объекты ТЭК, в состав которого входят нефтяная и газовая промышленность, являются одними из основных источников загрязнения воздушного бассейна продуктами сгорания топлива, загрязнения водных бассейнов и нарушений природного ландшафта. Сегодня на долю предприятий ТЭК приходится около 50% объема используемой в промышленности свежей воды в целом по стране; около 48% выбросов вредных веществ в атмосферу, до 36% сточных вод, свыше 30% твердых веществ. Ежегодно нарушается до 2 тыс. га плодородных земель. Особенно сильное негативное воздействие на окружающую среду за 20-летний период оказывало развитие базовой отрасли ТЭК - нефтегазового комплекса, что привело к существенному изменению законодательства в области природопользования и, как следствие, к резкому повышению суммы экологических платежей. Так, по сравнению с 1998 г. в 1999 г. сумма платежей предприятий ТЭК на природоохранные цели возросла в 29,4 раза.

Нефть и газ являются и останутся в обозримом будущем основными источниками валютных поступлений и удовлетворения потребностей народного хозяйства РФ в энергии. Соответственно, повышение эффективности работы НДП будет существенно зависеть от уровня затрат на природоохранные мероприятия. В нефтедобывающей отрасли характерными загрязняющими веществами, образующимися в процессе добычи, являются углеводороды (48%), оксид углерода (44%) и различные твердые вещества (4,4%). Вместе с тем, оставшиеся 3,6%, в состав которых входят такие спутники добычи как кислоты, щелочи, ингибиторы и другие опасные вещества, использующиеся на НДП, зачастую являются основными загрязнителями окружающей среды.

Сущностью данного проекта является применение нетрадиционных для НДП методов воздействия на жидкие и газообразные среды. В основе предлагаемой технологии лежат результаты экспериментальных и опытных исследований по воздействию МЭАП на водонефтяные эмульсии и загрязненные, включая пластовые и буровые, воды.

Основными задачами проекта являются:
- повышение эффективности работы НГДП путем снижения текущих затрат, капитальных вложений и повышения сортности нефти;
- максимальное использование действующего на НГДП технологического оборудования;
- снижение до минимума затрат на охрану окружающей среды.

3. Описание способов решения основных задач, предлагаемых в рамках проекта. В основу предлагаемой системы подготовки нефти положены следующие нетрадиционные методы воздействия на водонефтяные эмульсии и пластовую воду:
- Обработка водонефтяной эмульсии путем прохождения через БЭК. Отличительной особенностью БЭК от существующих электрообессоливающих установок является возможность воздействия переменным электрическим полем непосредственно на водонефтяную эмульсию через поверхность любого диамагнитного материала. Конструктивно БЭК представляет собой соленоид, через полость которого пропущен трубчатый элемент из диамагнитного материала. Под воздействием генерирующего устройства на обмотках соленоида возникает переменное электрическое поле, диаграмма которого направлена по оси трубопровода, а эффективный диаметр свернутого в «шнур» поля не превышает диаметра трубопровода. Благодаря высокой концентрации энергии в «шнуре» (до 150 кВт/см²) происходит поляризация молекул воды и компонентов нефти в объеме, что обеспечивает эффективную коалесценцию капель пластовой воды. Кроме того, в объеме возникают мощные акустические колебания, при этом, вследствие разрушения межмолекулярных структур нефти и активации молекул снижается вязкость системы, что облегчает расслоение водонефтяной эмульсии.
- Обессоливание пластовой воды происходит за счет воздействия низкотемпературной одноэлектродной микродуговой плазмы, формируемой ПХГ, на вредные компоненты, содержащиеся в загрязненной водной среде. В результате прохождения сложного комплекса физико-химических реакций все органические и неорганические загрязнители коагулируют в виде крупнодисперсного осадка, легко отделяемого от водной среды. Водная среда соответствует санитарным нормам на питьевую воду.
- Применение технологии позволяет максимально использовать имеющееся на НГДП технологическое оборудование, в том числе применяющееся для термохимической подготовки нефти, и резервуары для хранения нефти.

4. Характеристика ожидаемых результатов и сферы их применения. Основным недостатком известных технологий является невозможность их использования непосредственно в местах нефтегазовых месторождений, что приводит к:
- нерациональному использованию для нужд производства материальных и энергоресурсов;
- платежам за загрязнение окружающей среды;
- значительным затратам на вспомогательные и транспортные операции;

Предлагается создать оптимальную технологию подготовки нефти. В отличие от существующих способов предлагается использовать МЭАП, формируемые оригинальными устройствами, для процессов деэмульсации и ликвидации отложений в углеводородных системах. Технологическими особенностями и преимуществами применения МЭАП являются:
- возможность гибкого изменения параметров излучения при практически любых параметрах углеводородной системы;
- отсутствие контакта токопроводящих элементов устройств с обрабатываемым материалом, исключающее электрический пробой в углеводородную среду;
- возможность регулирования реологических и физико-химических свойств жидких и газообразных сред;
- возможность осуществления запрещенных по спину химических реакций в процессах нефтепереработки;
- простота конструкции, малая энерго- и материалоемкость, в 5-10 раз ниже, чем у известных устройств, используемых сегодня для решения вышеуказанных проблем;
- высокая надежность в эксплуатации.

На примере сопоставления экспериментально осуществленного процесса деэмульсации и обессоливания нефти Талаканского (Якутия) и Малоического месторождений (Новосибирская область) с использованием бесконтактного электрокоалесцентора на основе МЭАП с существующими ЭЛОУ и термохимическим методом было установлено, что капитальные затраты и энергопотребление снизились на порядок.

5. Потребности (платежеспособный спрос) в продукции и степень удовлетворения потребительского спроса на внутреннем и внешнем рынках. В мировой практике для предотвращения гидрато- и осадкообразования, а также деэмульсации используются, в основном, химические реагенты, в большинстве своем токсичные и малоэффективные. Поэтому спрос на подобные устройства определяется числом действующих в настоящее время установок в области подготовки и транспорта углеводородного сырья.

6. Энерго- и ресурсосберегающая эффективность (снижение удельных затрат энергии, топлива, сырья и материалов). Использование МЭАП позволяет снизить энергозатраты на проведение соответствующих технологических процессов на порядок. Устройства, генерирующие МЭАП, отличаются малой материалоемкостью. Так бесконтактный электрокоалесцентор, использующий МЭАП и предназначенный для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий с производительностью 5 м³/ч, имеет массу около 300 кг, в то время как стандартные электрообессоливающие установки имеют массу в десятки тонн.