Аннотация 3
Список сокращений 4
Список иллюстраций 5
Список таблиц 6
Список приложений 7
Введение 8
1. Состав и механизмы образования природных битумов (литературный обзор)
1.1. Понятия о битуминозных породах и природных битумах 10
1.2. Механизмы образования месторождения битумов 12
1.3. Состав природных битумов 18
2. Экспериментальная часть
2.1. Объекты исследования 24
2.2. Методы исследования 25
3. Особенности состава битуминозных пород
3.1. Характеристика битуминозных пород 29
4. Структурно-групповой, элементный и углеводородный составы экстрактов итумов
5. Изучение высокомолекулярных компонентов экстрактов
5.1. Характеристика твердых парафинов 38
5.2. Характеристика асфальтенов 39
Основные результаты и выводы 42
Список использованных источников 43
Приложения
Выпускная квалификационная работа на тему «Особенности состава пород с высоким содержанием органического вещества (на примере месторождений Казахстана, Индонезии, Канады и Республики Татарстан)» выполнена в ИОФХ КазНЦ РАН.
Битуминозные породы (БП) представляют интерес как горючие ископаемые, их органическая часть (природный битум) является близким аналогом нефти. Ресурсы природных битумов весьма значительны, они превышают запасы обычной нефти. По разным оценкам мировые запасы тяжёлой нефти и природных битумов (ПБ) составляют от 790 млрд. т. до 1 трлн. т. Их роль значительно возрастает в связи с истощением месторождений нефти и природного газа и осложнением проблем их добычи. Месторождения природных битумов открыты на всех континентах земного шара, за исключением Австралии и Антарктиды. Наибольшими запасами природных битумов обладают Канада, Венесуэла и Россия.
Для выбора направлений рационального использования, а также для развития новых технологических приемов их переработки необходимо глубокое изучение состава и свойств природных битумов.
Цель работы. Исследование битуминозных пород различных регионов и выявление особенностей состава битумов в них.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи: -исследовать минеральный состав и органическое вещество (ОВ) битумонасыщенной породы с использованием метода термического анализа (ТА);
-провести экстракцию ОВ;
-исследовать углеводородный, структурно-групповой, элементный, фракционный и компонентный составы экстракта ОВ;
-выделить твердые парафины и асфальтены из экстракта ОВ и исследовать их методами ЭПР и ИК спектроскопии, ГЖХ;
-исследовать породы после экстракции ОВ методом ТА и определить содержание в породе нерастворимого ОВ (НОВ);
-на основе полученных результатов охарактеризовать состав битумов и выявить особенности состава битумов различных регионов.
Научная новизна. Проведено комплексное исследование и сравнительный анализ состава битуминозных пород, добытых из различных регионов мира, и породы из доманиковых отложений Республики Татарстан.
Установлено, что по содержанию масел битумы относятся к классу мальт и асфальтов. Экстракт из доманиковых отложений - к классу асфальтитов.
Особенностями состава исследованных битумов является низкое содержание серы и микроэлементов, а также отсутствие углеводородов нормального строения. По сравнению с битумом экстракт из доманиковой породы характеризуется повышенным содержанием асфальтенов, гетероэлементов и ванадия. На основании полученных данных о составе битума предложены возможные направления их добычи и разработки.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на итоговой научно-образовательной конференции студентов КФУ 13. 04. 2017 года по секции «Геология нефти и газа».
По итогам конференции принята в печать статья, на тему «Особенности состава пород с высоким содержанием ОВ (на примере различных месторождений Казахстана, Индонезии, Канады и Республики Татарстан)».
Объем и структура работы. Магистерская работа изложена на 71 страницах компьютерного текста, включая 4 рисунка, 12 таблиц и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из наименований и 10 приложений.
Личный вклад автора заключается в подготовке литературного обзора, проведении эксперимента, обсуждении полученных результатов.
1) Метод термического анализа является комплексным экспресс-методом исследования битуминозной породы. Метод термического анализа позволяет определить общее содержание ОВ в породе и его фракционный состав, оценить содержание в породе НОВ и его фракционный состав, охарактеризовать фракционный состав РОВ (экстракта), провести качественное и количественное исследование минерального состава породы.
2) В ходе проведенного исследования показано, что битуминозные породы различных месторождений характеризуются содержанием ОВ от 12 до 36% с различным фракционным составом, а также различным минералогическим составом. Замечено, чем выше в породе содержание ОВ, тем тяжелее его фракционный состав и выше содержание НОВ на породе после экстракции ОВ.
3) Битумы характеризуются высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ и низким содержанием масел. В битумах зафиксировано отсутствие парафиновых УВ с числом атомов углерода <12, присутствие н-алканов с числом атомов углерода до С31 и выше. Битумы относятся к различным химическим типам (по Петрову А.А.).
4) Асфальтены из битуминозных пород (за исключением мордово-кармальских) характеризуются высокой долей конденсированных нафтено-ароматических структур.
5) По сравнению с доманиковой породой ОВ битуминозных пород является практически полностью растворимым в используемой смеси органических растворителей (90% и выше), что делает перспективным их извлечение из породы с использованием растворителей или при нагревании.
6) Исследуемый образец доманиковой породы Татарстана характеризуется высоким содержанием тяжелого ОВ, его крайне низкой растворимостью в органических растворителях. Растворимая часть характеризуется также высоким содержанием гетероэлементов (N, S, O) и микроэлементов. В растворимой части органического вещества преобладают асфальтены и смолы. Масла характеризуются низким содержанием твердых парафинов, в твердых парафинах преобладают н-алканы.
7) Для разработки доманиковых отложений необходимы термические методы с термодеструкцией тяжелого ОВ до более низкомолекулярных компонентов, обладающих большей подвижностью.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
