Аннотация 2
Список обозначений и сокращений 5
Список иллюстраций 6
Список таблиц 8
Введение 9
Глава 1. Высоковязкие нефти и природные битумы. Состав, структура и их превращение в процессе гидротермального облагораживания (литературный обзор) 11
1.1 Запасы тяжелых нефтей в России и в мире 11
1.2 Классификация и свойства тяжелых нефтей и природных битумов 13
1.3 Технологии разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов 15
1.3.1 Паротепловой метод воздействия на пласт 15
1.3.2 Превращения гетероатомных соединений в условиях гидротермального
облагораживания тяжелых нефтей 16
1.3.3 Интенсификация тепловых методов воздействия с применением совместной
закачки пара и водородно-донорных растворителей 19
1.4 Роль водородно-донорных растворителей в процессе гидротермального
облагораживания тяжелых нефтей 22
1.5 Транспортировка и переработка тяжелого углеводородного сырья 25
Глава 2. Объекты исследования и методы анализа 28
2.1 Объекты исследования 28
2.2 Методы исследования 28
2.2.1 Разделение водонефтяной эмульсии 29
2.2.2 Определение динамической вязкости 30
2.2.3 Определение группового состава нефти методом SARA анализа 31
2.2.4 Элементный анализ 32
2.2.5 Определение состава н-алканов методом газовой хроматографии ГХ 32
2.3 Установка проведения процесса паротеплового воздействия 33
Глава 3. Полученные результаты 34
3.1 Подбор водородно-донорных растворителей и условия экспериментов 34
3.2 Изменение вязкости нефти до и после паротеплового воздействия с использованием
водородно-донорных растворителей 37
3.3 Элементный анализ нефти до и после паротеплового воздействия с использованием
водородно-донорных растворителей 38
3.4 Определение группового состава (SARA анализ) нефти до и после паротеплового
воздействия с использованием водородно-донорных растворителей 41
3.5 Распределение н-алканов нефти до и после паротеплового воздействия с
использованием водородно-донорных растворителей 43
Заключение 51
Список использованных источников
Все понимают, что традиционные запасы нефти в мире истощаются, ресурсы тяжелой нефти имеют большой потенциал для удовлетворения будущего спроса на нефтепродукты. Прогнозируется, что обычная добыча нефти будет недостаточной для удовлетворения растущих потребностей в мире в ближайшие несколько лет, так как нефть играет важную роль в энергетических потребностях. В настоящее время запасы тяжелой нефти составляют большую часть - нетрадиционные ресурсы. Добыча и разработка тяжелых нефтей существенно выросла за последнее десятилетие в результате рыночного спроса. В скором ожидается значительный рост производства. Тяжелая нефть, сверхтяжелая нефть и битум являются нетрадиционными нефтяными ресурсами, которые характеризуются высокой вязкостью и высокой плотностью по сравнению с легкой нефтью. Они также имеют низкое содержание соотношения водорода к углероду, остатки углерода, и высокое содержание асфальтенов, тяжелых металлов, серы и содержание азота.
Основной целью работы являлась проведение экспериментальных исследований облагораживания тяжелой нефти с использованием водородно-донорных растворителей, в том числе многокомпонентного состава при паротепловом воздействии с целью совершенствования технологии закачки пара. Были поставлены следующие задачи:
- подбор растворителей и изучение их состава и свойств;
- экспериментальное исследование облагораживания тяжелой нефти с использованием доноров водорода при паротепловом воздействии (физическое моделирование в статических условиях);
- изучение свойств и состава полученных образцов нефти до и после паротеплового воздействия с использованием водородно-донорных растворителей.
Актуальность работы: Установлено различие в поведении вязкости при паротепловом воздействии без растворителей и с применением водородно-донорных растворителей; обосновано влияние водородно-донорных растворителей на вязкость, групповой состав, элементный состав, а также распределение н-алканов тяжелой нефти; предложен механизм воздействия добавок доноров водорода с разной концентрацией и разной температурой воздействия, приводящих к снижению вязкости, предложен метод улучшения реологических характеристик высоковязкой нефти с добавлением водороднодонорных растворителей при паротепловом воздействии.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, доценту, к.х.н. Варфоломееву Михаилу Алексеевичу и аспиранту Аль-Мунтасеру Амину Ахмеду Мохаммеду за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов работы, советы и консультации.
Таким образом, тяжелая нефть была полностью переработана в легкую с значительным снижением вязкости и содержания гетероатомов (особенно содержания серы). Что касается фракций SARA, насыщенные вещества были значительно увеличены при значительном снижении содержании ароматических соединений, смол и асфальтенов. Более того, химический состав фракций SARA также был значительно улучшен благодаря усиленным реакциям гидротермального крекинга: 1) для насыщенных соединений содержание нзкомолекулярных алканов значительно увеличилось; 2) разложение высокомолекулярных соединений, в том числе смол и асфальтены увеличивалось при увеличении температуры реакции от 250 до 300°С с использованием водородно-донорных растворителей. В целом, паротепловое воздействие с использованием водороднодонорных растворителей улучшает состав, свойства и качества тяжелой нефти.
В рамках проведенных исследований были сделаны следующие выводы:
1. Применение водородно-донорных растворителей обеспечивает снижение доли высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ и повышение содержания легких фракций;
2. Данные элементного состава свидетельствуют об уменьшении содержания серы в результате интенсификации деструктивного гидрирования, преимущественно по наименее прочным связям С-гетероатомов (S, O) в молекулах асфальтенов;
3. Результаты показали, что наилучшее снижение вязкости было достигнуто с совместным применением пара и нефраса с концентрацией 4% при 250°С;
4. Облагораживание в присутствии пара и водородно-донорных растворителей может использоваться в качестве предварительной обработки тяжелой нефти для удобства транспортировки и переработки.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
