Оглавление
Введение 3
1. Лабораторный опыт отечественных и зарубежных исследователей 5
1.1. Облагораживание высоковязких нефтей в условиях акватермолиза с
использованием породообразующих минералов 5
1.2. Промышленные испытания внутрипластового паротеплового
каталитического облагораживания высоковязких нефтей 11
2. Объекты и методы исследования 13
2.1. Объекты исследования 13
2.2. Синтез катализатора 14
2.3. Моделирование процесса акватермолиза с применением
лабораторного автоклава высокого давления 15
2.4. Отделение от воды 16
2.5. Определение группового состава нефтей 16
2.6. Определение вязкостно-температурных характеристик 17
2.7. Анализ морфологий и элементного состава поверхности образца 18
2.8. Анализ кристаллической компоненты 18
2.9. Анализ фазового состава образца 19
3. Обсуждение результатов 20
Заключение 39
Литература 40
В настоящее время особое внимание уделяют разработке неконвенциальных запасов углеводородов, для промышленной разработки которых необходимы новые технологии. К таким запасам относятся: сланцевая нефть и газ, высоковязкие нефти и природные битумы. Стабильная добыча углеводородов в ближайшее время в значительной мере будет обеспечиваться за счет таких ресурсов.
Добычу указанного сырья сопутствует ряд проблем, связанных с высоким содержанием высокомолекулярных углеводородных и гетеросодержащих соединений в ней, отсутствием легких фракций, что обеспечивает её малую подвижность в пластовых условиях.
В настоящее время проводятся исследования, направленные на совершенствование технологий добычи, в числе которых паротепловые методы.
Многими учеными ведутся работы по синтезу катализаторов для внутрипластового использования и исследованию их эффективности в аспекте интенсификации добычи тяжелой нефти совместно с закачкой пара. Лучший эффект достигается при введении наноразмерного катализатора или нефтерастворимых прекурсоров, которые способны разлагаться in situ и образовывать активную форму катализатора. Активная форма представляет собой, в основном, оксиды или сульфиды соответствующего металла.
В отличие от традиционных катализаторов наноразмерные катализаторы не дают диффузных ограничений и их активная форма стабильны. В нашей работе мы использовали катализатор из оксида железа Fe304 (магнетит, Fe203 Fe0) ультрадисперсного размера.
Объектом исследования выступила тяжелая нефть Ашальчинского месторождения Республики Татарстан.
Цель исследований состояла в анализе эффективности ультрадисперсного катализатора - смеси оксида железа(П, III) в аспекте снижения вязкости и изменения компонентного состава тяжелой нефти, а также в изучении фазовых изменений магнетита при различных условиях гидротермально-каталитических процессов.
Для достижения данной цели потребовалось решить следующие задачи:
1) синтез катализатора - смешанных оксидов железа (IIДП) Fe3C>4 (Fe203 Fe0);
2) обоснование оптимальных вариантов практической реализации каталитического паротеплового воздействия применительно к нефти Ашальчинского месторождения;
3) проведение автоклавных экспериментов для моделирования процесса паротепловой обработки совместно с катализатором;
4) определение температурной зависимости вязкости продуктов каталитического и некаталитического акватермолиза;
5) определение группового химического состава полученных продуктов некаталитического и каталитического акватермолиза;
6) исследование размеров частиц исходного катализатора, а также извлеченного после автоклава методом сканирующей электронной микроскопии;
7) рентгеновская порошковая дифрактометрия для определения состава оксидов и сульфидов в образцах катализаторов;
8) мёссбауэровская спектроскопия для исследования исходного катализатора, а также структурно-фазовых превращений катализаторов под действием температуры и давления.
В работе проведено физическое моделирование паротепловой обработки высоковязкой нефти без и с добавлением в систему катализатора, представляющего собой смешанные оксиды железа (IIДП) - Fe304 (Fe203-FeO) ультрадисперсного размера.
Таким образом, действие катализатора для внутрипластового облагораживания при добыче высоковязких нефтей направлено на:
1. улучшение группового химического состава высоковязких нефтей, а именно на уменьшение содержания смолисто-асфальтеновых веществ и их молекулярной массы, а также на значительное повышение содержания насыщенных и ароматических углеводородов;
2. понижение вязкости (на 67 %) полученных продуктов каталитического акватермолиза;
В процессе каталитического акватермолиза нефти наблюдалось восстановление маггемита в магнетит в результате взаимодействия оксида железа с водяным паром
В составе катализатора наряду с магнетитом с преобладанием по содержанию образуется также пирротин - полиморфный минерал класса сульфидов, который образуется вследствие разрыва связей C-S-C в высокомолекулярных компонентах нефти, за счет этого повышается степень обессеривания, подвижность нефти и улучшается ее качество.
