Введение 3
Глава 1 Свойства керогена и продуктов его разложения 5
1.1. Кероген баженовской свиты 5
1.1.1. Баженовская свита 5
1.1.2. Кероген 6
1.2. Методы добычи горючих сланцев 6
1.2.1. Преимущества метода ВПГ 6
1.2.2. Применение ВПГ 8
1.2.3. Развитие технологии ВПГ 9
1.2.4. Метод ВПГ с закачкой воздуха и продвижения фронта горения от «носка»
к «пятке» (In-situ toe-to-heel air injection) 10
1.2.5. Горизонтальная добывающая скважина с раздельным горением (Combustion override split production horizontal well) 11
1.2.6. Гравитационный дренаж с горением (Combustion assisted gravity drainage) 13
Глава 2 Мессбауэровское исследование продуктов разложения керогенов и сопутствующих неоргонических соединений железа 14
Глава 3 Методы исследования и исследованные образцы 30
3.1. Техника эксперимента 30
3.2. Исследованные продукты разложения керогена баженовской формации... 30
Глава 4 Мессбауэровское и рентгеноструктурные исследования продуктов разложения керогена баженовской формации 32
4.1. Рентгеноструктурное исследование продуктов разложения керогена
баженовской формации 32
4.2. Мессбауэровское исследование продуктов разложения керогена баженовской формации 35
Результаты и выводы 46
Заключение 48
Благодарности 49
Публикации 50
Список использованной литературы 51
Основная часть горючих сланцев в России сосредоточена в Сибири в месторождении, которое называется баженовской свитой. В баженовской свите содержится как традиционная легкая нефть, так и кероген (т.н. тяжелая нефть). Образцы баженовской формации отличаются высоким содержанием компелексно-связанного с керогеном пирита, который может послужить прекурсором катализаторов для разложения керогена внутри пласта [1].
Метод внутри-пластового горения (ВПГ) хорошо подходит для добычи нетрадиционных горючих сланцев. Применение технологии ВПГ позволяет заметно сократить расходы на добычу нефти. Так же метод ВПГ является более экологичным по сравнению с другими методами (например: методом
гидроразрыва пласта) [2 - 6]. Развитие технологии ВПГ является актуальной задачей в настоящее время [2 - 4,7] требующей продолжения исследований в этой области различными физико-химическими методами [6 - 8].
Технологии ВПГ и влажного горения применяется на месторождениях тяжелой нефти и керогено-содержащих отложениях [9, 10]. В основе метода - процесс горения части нефти или керогена, содержащейся в пористой среде, для увеличения подвижности несгоревшей фракции. Еще одна важная задача, требующая новых решений, - контроль продвижения фронта горения с поверхности [11] по магнитному отклику процесса формирования сложных магнитных окислов [12].
Настоящая работа посвящена исследованию методом мессбауэровской спектроскопии образцов керогено-содержащих пород баженовской формации; исследованию комплексно-связанного с керогеном пирита в нативном состоянии как составляющего исходного керогена; моделированию термо-барических условий в фронте горения для установления состава образовавшихся из нативного комплексно-связанного пирита железосодержащих соединений.
Ранние исследования [13] показали формирование сложных
железосодержащих оксидных соединений обладающих различной
каталитической активностью [14]. Чувствительность метода ядерного гамма- резонанса к фазовому составу, локальным структурным и магнитным неоднородностям обуславливает выбор метода исследования подобных продуктов [15 - 17].
Цель данной работы - мессбауэровское исследование структурных и фазовых изменении комплексно-связанного с керогеном пирита при термо-барическом воздействии.
Для достижения поставленных целей были поставлены следующие задачи:
- проведение мессбауэровских измерений исходного образца керогена и образцов, полученных термо-барическим воздействием на кероген при разных температурах, средах, в присутствии и без воды, при давлении 50 атм.
- математическое описание полученных спектров средствами стандартной мессбауэровской программы UnevemMS;
- интерпретация полученных результатов.
1. Обнаружено, что предварительная обработка керогена (скважины) раствором соляной кислоты оказывает существенное влияние на образование продуктов разложения комплексно-связанного пирита при термо-барической обработке.
2. Изучено влияние газовой атмосферы (азот, воздух) на образование продуктов разложения комплексно-связанного пирита при термо-барической обработке
3. Впервые показано смещение равновесия окислительно восстановительных реакции в сторону восстановления в присутствии воды при образовании продуктов разложения комплексно-связанного пирита при термо-барической обработке.
