СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 3
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ 4
СПИСОК ТАБЛИЦ 6
АННОТАЦИЯ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 9
1.1 ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗАЛЕЖЕЙ ТЯЖЁЛЫХ НЕФТЕЙ 9
1.2 МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ И ПРИРОДНЫХ
БИТУМОВ 12
1.3 ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ МЕТОДОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ДОНОРОВ ВОДОРОДА И КАТАЛИЗАТОРОВ 15
1.4 ИЗВЕСТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ
ВНУТРИПЛАСТОВОГО КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ 17
1.5 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ВНУТРИПЛАСТОВОГО ПАРОТЕПЛОВОГО
КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ 24
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 26
2.1 ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
2.2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРОТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В АВТОКЛАВЕ 26
2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУППОВОГО СОСТАВА ПО МЕТОДУSARA 27
2.4 МАЛДИ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ 28
2.5 ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ НАСЫЩЕННЫХ И АРОМАТИЧЕСКИХ
УГЛЕВОДОРОДОВ 29
2.6 ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ 29
2.7 ИК-СПЕКТРОСКОПИЯ 30
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 31
3.1 ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОГО АКВАТЕРМОЛИЗА ПРИ РАЗЛИЧНОМ ВРЕМЕНИ
ВЫДЕРЖКИ 31
3.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПРОЦЕСС
КАТАЛИТИЧЕСКОГО АКВАТЕРМОЛИЗА 41
3.3 ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ НА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПАРОТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
Вскоре углеводороды останутся главным источником энергии. В мировой структуре углеводородных ресурсов постоянно увеличивается доля трудноизвлекаемых запасов, к которым в частности относятся высоковязкие нефти (ВВН) и природные битумы (ПБ). Запасы последних в несколько раз превышают запасы легких и маловязких нефтей и являются важнейшей частью сырьевой базы нефтяной отрасли нефтедобывающих стран мира. Поэтому разработке залежей таких неконвенциональных ресурсов уделяется все большее внимание [1, 2].
Считается, что из существующих мировых запасов ВВН и ПБ, а это 8-9 триллионов баррелей, из которых 900 миллиардов баррелей - это запасы сырой нефти, являются коммерчески годными для добычи и переработки с использованием современных технологий [3]. По некоторым данным, запасы нефти на шельфе Кубы превышают 5 млрд баррелей, а запасы газа — 300 млн куб. м. Общие подтверждённые запасы нефти на 2010 г. составляют 178,9 млрд барр., природного газа — 70, 9 млрд куб. м. [4].
Добыча указанного сырья осложняется большим числом проблем, связанных с высоким содержанием в нем высокомолекулярных углеводородных и гетеросодержащих соединений, отсутствием легких фракций, что обеспечивает его малую подвижность в пластовых условиях, также как и в процессах транспортировки и переработки. Особенности состава и свойств ВВН обусловливают поиск нетрадиционных технологий извлечения и переработки подобного сырья [5, 6].
Одной из таких технологий является осуществление внутрипластовой обработки тяжелая нефть (ТН) с целью изменения реологических свойств, частичного разрушения структуры асфальтенов для повышения степени извлечения и улучшения характеристик извлекаемых нефтей. Это достигается посредством частичного превращения флюида в пласте в результате закачки теплоносителя и реагентов, способствующих протеканию реакций крекинга, гидрокрекинга, гидролиза и гидрогенолиза.
1. Проведено физическое моделирование каталитического акватермолиза высоковязкой нефти при различных условиях эксперимента: времени воздействия, температуры и концентрации прекурсора катализатора в модельной смеси.
2. Проведена оценка эффективности синтезированного прекурсора катализатора на основе никеля в аспекте улучшения качества высоковязкой нефти с использованием физико-химических методов исследования.
3. На основе результатов SARA-анализа, элементного анализа и ИК-спектроскопии выявлено положительное влияние выбранных условий акватермолиза в присутствии катализатора в результате интенсификации деструктивных процессов в молекулах смол и асфальтенов, приводящие к снижению их содержания в обрабатываемой нефти.
4. Установлено, что происходят значительные изменения в составе смол, а именно уменьшаются показатели окисленности и осерненности, в составе асфальтенов наибольшим изменениям подвергаются ароматические кольца ввиду уменьшения коэффициента конденсированности.
5. Кинетический эксперимент при 250 °С показал, что с увеличением продолжительности воздействия давление в закрытой системе автоклава растет за счет образования газообразных продуктов деструкции компонентов нефти.
6. Выявлено, что никель в наибольшей мере способствует образованию легких насыщенных углеводородов - этана, изомеров бутана и гексана и повышению их содержания при повышении температуры и увеличении дозировки катализатора. При этом не фиксируется образование непредельных углеводородов.