Технология, разработанная в Томском политехническом университете (ТПУ), позволяет в считанные секунды «сделать рентген» нефтяной трубе, чтобы получить оценку качества нефти — подсчитать, сколько в ней жидких углеводородов, а также разнородных примесей — воды, попутного газа, серы и прочих компонентов.
Отечественные и зарубежные аналоги справляются с этой задачей в течение нескольких часов, технология ученых ТПУ позволяет сделать все расчеты на несколько секунд. При этом томская разработка намного точнее аналогов.
«Мы провели тестовые испытания и выяснили, что самая безобидная статистическая погрешность у нашей разработки не превышает 1% при съемке раз в секунду, у существующих аналогов в аналогичных условиях эта погрешность порядка 30%»,
— отмечает Алексей Гоголев, ведущий научный сотрудник Международной научно-образовательной лаборатории «Рентгеновская оптика» Томского политехнического университета.
Он придумал, как с помощью двухволновой рентгеновской технологии подсчитать, сколько углеводородов добывает та или иная нефтяная компания.
Качество нефти зависит от объема и состава содержащихся в ней углеводородов. Чем меньше в составе нефти разнородных примесей — воды, попутного газа, серы и прочих компонентов, тем она ценнее и дешевле при транспортировке по трубопроводам.
«Чем точнее мы можем проанализировать количество углеводородов в составе добываемой нефти, тем больше средств получит бюджет того или иного региона. И, конечно, нефтяным компаниям для успешного ведения бизнеса тоже нужен точный учет углеводородов»,
— говорит Алексей Гоголев.
По его словам, самый распространенный способ такой «инвентаризации» на сегодняшний день — лабораторный анализ. Специалисты берут образцы нефти и изучают ее состав. Процесс этот долгий, и не исключает человеческого фактора. Предложенная политехниками технология легко автоматизируется и участия человека почти не требует, позволяя произвести расчеты быстро, качественно и экономично.
«По одну сторону нефтяной трубы мы устанавливаем рентгеновскую трубку, с другой стороны — специальную систему детектирования — волнодисперсионный спектрометр. Трубка излучает мощный и направленный поток радиации, который проходит через нефтяную трубу, подсвечивая ее, как при простом рентгене. На выходе из трубы поток радиации несет вместе с собой информацию о составе ее содержимого, — говорит Алексей Гоголев. — Волнодисперсионный спектромер, оснащенный тремя детекторами и монохроматорами-анализаторами, регистрирует и обрабатывает полученные данные, а затем выдает конечный результат подсчетов».
Длится вся процедура какие-то секунды. Как отмечает ученый, существующие аналоги тратят на это гораздо больше времени — часы, а то и целые сутки. При этом совокупная погрешность у них гораздо выше. Все потому, объясняет ученый, что аналогичные продукты используют радиоактивные источники или эффект вторичной флюоресценции.
«Интенсивность радиационного излучения у них ниже в тысячу раз. Соответственно, и время облучения нефтяной трубы замедляется в тысячу — десять тысяч раз, из-за чего процесс анализа может занять от нескольких часов до целых суток. Представьте себе, сколько литров нефти пройдет по трубе за час?», — уточняет Алексей Гоголев.
При этом состав содержимого нефтяной скважины разнороден — на каком-то этапе по трубе пройдет нефть, содержащая большую долю жидких примесей, на каком-то ей будет сопутствовать большая доля попутного газа. Поэтому, чтобы анализ получился точным, его производят исходя из расчета на тысячу, а иногда и несколько тысяч литров.
«Наша технология, за счет скорости облучения, позволяет дать точный расчет состава нефти на один литр и меньше. Она определяет и количество углеводородов, и долю попутного газа, жидких и твердых примесей. Таким образом, мы уже не выводим среднеарифметический показатель, а получаем точный результат»,
— сказал ученый.
При этом всем, стоит технология политехников во много раз дешевле отечественных и зарубежных аналогов.
«Стоимость зарубежных установок начинается от 15 млн рублей, наша будет — около 3 — 5 млн рублей», — отмечает Алексей Гоголев.
Причем, полезной она окажется еще и в области экологической политики нефтяных компаний. С помощью такого «рентгена» можно узнать, сколько вредных остаточных компонентов «проникло» в сточные воды, образуемые в процессе переработки «черного золота». Следовательно, существенно снизить ущерб, наносимый предприятием окружающей среде.
В химической промышленности разработка тоже окажется востребованной, добавляет ученый. Применить ее можно по отношению к любым элементам периодической таблицы Менделеева.
Справка:
За свое изобретение Алексей Гоголев удостоен Всероссийской Премии «Новация», учрежденной Ассоциации производителей оборудования «Новые технологии газовой отрасли». Также за свою разработку Алексей Гоголев удостоен звания «Лауреата Премии Законодательной Думы Томской области — 2014». Напомним, победителями конкурса в этом году стали четверо молодых ученых ТПУ. Каждый из них награжден дипломом лауреата и премией в размере 30 тысяч рублей.
Премия «Новация» — национальный ежегодный конкурс, учрежденный Ассоциацией производителей оборудования «Новые технологии газовой отрасли» при поддержке ОАО «Газпром» в целях эффективного использования научных разработок и повышения конкурентоспособности промышленного производства в газовой отрасли России.
Звание «Лауреат Премии Законодательной Думы Томской области» присуждается молодым ученым — за фундаментальные исследования, вносящие большой вклад в развитие науки, а также за разработку и освоение техники, материалов и технологий нового поколения, а юным дарованиям — за отличные показатели в учебе, высокие результаты в тематических олимпиадах, занятия научной деятельностью.