Проанализированы основные аспекты проблемы, связанной с наличием металлов в нефтях и продуктах их переработки: химмотологический, технологический, экологический, утилитарный, геохимический. Обобщена представленная в научно-технической и патентной литературе информация о способах извлечения (удаления) металлсодержащих соединений из нефтей, родственных природных объектов и их фракций.

Рассмотрен ресурсный потенциал тяжелых ванадиевоносных нефтей Российской Федерации. На территории России основная часть ресурсов тяжелых и ванадиевонсных нефтей приурочена к месторождениям Волго-Уральского, Западно-Сибирского и Тимано-Печерского нефтегазоносных бассейнов. Значительный потенциал тяжелых нефтей осваивается в нашей стране недостаточно, а возможность извлечения ценных попутных компонентов из них, ванадия в частности, практически пренебрегается, что является крайне актуальной задачей в настоящее время при вынужденном переходе к широкомасштабному освоению ресурсов тяжелых нефтей. Известно, что добыча и извлечение ванадия из тяжелых нефтей и применение его в различных производствах является перспективным направлением добычи и переработки нефти и могло бы дать существенную прибыль нефтедобытчикам.

Настоящий сборник издается в связи с 25-летием Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской Академии наук. Представлены статьи ведущих ученых Института, отражающие его достижения за последние 5 лет в области химико-металлургических процессов, химии цветных, редких и благородных металлов, химии и каталитической переработки природного органического сырья (древесной биомассы, угля, природного газа), проблем материаловедения и создания новых материалов для различных областей техники, медицины, фармакологии и др. Для научных сотрудников, преподавателей вузов, аспирантов, студентов.

Вынужденный переход к широкомасштабному освоению тяжелой металлоносной нефти с неблагоприятными экологическими свойства усиливает ее негативное влияние на окружающую среду, особенно в индустриально развитых густонаселенных регионах мира с большим энергопотреблением. Извлечение металлов из нефти могло бы дать существенную прибыль нефтедобытчикам и предотвратить или хотя бы уменьшить токсоопасную нагрузку на окружающую среду. Необходимым и достаточным для этого является изучение обогащенности тяжелой нефти металлами-токсикантами и наличие информации о ее составе и физико-химических свойствах, что позволит своевременно принять защитные меры еще на стадии выбора технологий добычи, переработки и утилизации токсоопасного углеводородного сырья.

В статье приведены данные исследования кернов Нюрольской впадины методом электронного парамагнитного резонанса. Судя по соотношению ванадия и углерода в кернах, они являются вторично-сцементированным палеозойским разрушенным материалом. Интенсивность "пика углерода" в спектрах ЭПР коррелирует с содержанием углеводородов, определенным другими методами. Применение ЭПР для исследования пород дает возможность определения парамагнитных примесей в них.

В сборник включены статьи, посвященные методическим вопросам исследования химического состава нефтей и их компонентов различными инструментальными методами. Подробно рассмотрены новые и усовершенствованные методики исследования компонентов нефтей с помощью масс-спектрометрии, ЯМР-, ИК- и люминесцентной спектроскопии, нейтронно-активационного, атомно-адсорбционного и рентген-эмиссионного анализов. Обсуждаются возможности применения математической статистики при исследовании сложных смесей органических соединений. Описаны разработанные методики определения микроэлементов и гетероатомов. Книга рассчитана на специалистов, работающих в области исследования природных смесей, а также химии и переработки нефти.

Проведен обзор закономерностей изменений физико-химических свойств тяжелых высоковязких нефтей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Приведены данные статистического анализа свойств тяжелых высоковязких нефтей (ТВВН) в зависимости от литологической характеристики нефтевмещающих пород. Установлено уменьшение плотности (р) и вязкости (м) нефтей с увеличением глубины залегания. Показано, что максимальное значение ρ и м ТВВН наблюдается в нефтевмещающих породах нижней перми, а минимальное - в отложениях девона. По физико-химическим свойствам тяжелые высоковязкие нефти в среднем являются сернистыми, высокосмолистыми, среднеасфальтенистыми, со средним содержанием фракции н.к. 300 °С и малопарафинистыми.

Рассмотрены методические вопросы комплексного анализа пространственных и количественных изменений физико-химических свойств трудноизвлекаемых нефтей. Целью комплексного анализа свойств тяжелой, вязкой, высокосмолистой, малопарафинистой и высокопарафинистой нефтей является установление географических закономерностей их распределения, зависимости изменения их физико-химических свойств от глубины залегания, возраста нефтевмещающих пород, литологических характеристик коллекторов и термобарических условий их залегания. Пространственный анализ осуществлен на основе использования средств геоинформационных систем (ГИС) и ГИС-технологий. Приведены результаты сравнительного анализа пространственных изменений физико-химических свойств вязких нефтей континентов, стран и нефтегазоносных бассейнов.

Проведен анализ распределения трудноизвлекаемых нефтей (тяжелых, вязких, парафинистых и высокосмолистых) по объему запасов. Изучены особенности физико-химических свойств этих видов нефтей. Показано, что тяжелые, вязкие и высокосмолистые нефти по физико-химическим свойствам являются в среднем тяжелыми и сверхтяжелыми, сверхвязкими, отличаются от перечисленных тем, что они относятся к нефтям средней плотности и повышенной вязкости и являются высокопарафинистыми, с самым низким содержанием серы, смол и асфальтенов. Выявленные закономерности могут быть использованы при решении практических задач нефтяной отрасли.

Предложена модель, объясняющая эффект сверхглубокого проникания микрочастиц в мишень. Это явление связывается с развитием гидродинамических неустойчивостей в локальных областях поверхности мишени, нагружаемой потоком высокоскоростных микрочастиц, процессами микрокумуляции, инициированными фоновой ударной волной и образованием во фронте этой волны транспортных микровихрей. Эти микровихри движутся вместе с ударным фронтом и могут вовлекать в вихревое течение микрочастицы. Таким образом, материал микрочастиц может быть перемещен на значительную глубину внутрь преграды. Предложенная модель успешно объясняет и все сопутствующие сверхглубокому прониканию явления. Так, перекристаллизация и аморфизация материала в окрестности треков - следов переноса материала микрочастиц - объясняются высокими температурой и давлением в областях микрокумуляции.

В сборнике опубликованы некоторые исследования, проведенные в ИХХТ за последний год. В них освещены актуальные вопросы электрохимического и химического осаждения металлов и сплавов, электролитического окрашивания, морфологии металлических осадков и фазовых слоев. а также механизм действия отдельных добавок на катодные процессы и свойства получаемых осадков. В сборнике представлены работы выполненные с использованием последних достижений экспериментальной техники. Сборник предназначен для работников науки и практики.

Представлены статьи, посвященные изучению структуры и свойства конструкционных и специальных сталей, а также сплавов титана. Рассмотрены вопросы упрочнения и разрушения сталей и сплавов, влияние на их свойства химического состава, фазовых превращений, термической и термомеханической обработок. Сборник предназначен для научных работников и инженеров-металлофизиков и термистов, а также студентов и аспирантов, специализирующихся в области термической обработки и физики металлов.

В книге представлена основная информация о содержаниях микроэлементов (МЭ) в нефтях, гудронах и битумах месторождений России и других стран, а также о взаимосвязи этих содержаний с составом и свойствами нефтей, о соотношениях между концентрациями МЭ во всех типах каустобиолитов. Выявлены типоморфные МЭ в нефтях. Предложены принципы количественной оценки и обобщены экспериментальные данные распределения МЭ в продуктах переработки нефтей и гудронов, а также результаты термодинамического моделирования образования соединений МЭ при сжигании, газификации высококипящих фракций продуктов переработки. Показаны влияние соединений МЭ на процессы гидроконверсии нефтесодержащего сырья, принципы получения и применения наноразмерных катализаоров НРК с одновременным производством товарных соединений V, Ni и дргухи ценных МЭ, содержащихся в нефтях и гудронах. Представлены основные принципы снижения до допустимых уровней поступления в окружающую среду соединений потенциально токсичных МЭ, образующиеся при сжигании продуктов переработки нефтесодержащего сырья. Для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов университетов, специализирующихся в областях химии нефти, технологиях нефтепереработки и производства редких элементов.

Сборник объединяем статьи по результатам основных работ института в области металловедения цветных металлов и сплавов на их основе. Рассмотрены особенности формирования структуры и свойств материалов, полученных методом испарения и конденсации в вакууме. Представлены статьи, посвященные исследованию поведения стареющих сплавов при термической и термомеханической обработке и принципам выбора пружинных и дисперсноупрочненных материалов на основе меди, а также исследованию структуры и свойств сплавов на основе серебра и алюминия, применяемых для электрических контактов и эмиттеров вторичных электронов. Рассчитан на широкий круг научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области металловедения и использования сплавов на основе меди, серебра и алюминия.

Настоящий сборник издается в связи с 25-летием Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской Академии наук. Представлены статьи ведущих ученых Института, отражающие его достижения за последние 5 лет в области химико-металлургических процессов, химии цветных, редких и благородных металлов, химии и каталитической переработки природного органического сырья (древесной биомассы, угля, природного газа), проблем материаловедения и создания новых материалов для различных областей техники, медицины, фармакологии и др. Для научных сотрудников, преподавателей вузов, аспирантов, студентов.

Проведена оценка качества нефтей основных российских нефтегазоносных провинций, в том числе Волго-Уральской и Западно-Сибирской, наиболее важных в настоящее время для ТЭК страны. Дан сравнительный анализ качества нефтей России и ряда зарубежных месторождений по их физико-химическим характеристикам.

Асфальтены, выделенные из Усинской нефти, методом дробного осаждения разделены на отдельные фракции. Проведен термолиз исходных асфальтенов и их фракций. По данным исследования элементного и группового состава продуктов термолиза и определения молекулярных масс рассчитано сдержание сульфидной, тиациклановой и ароматической типов серы в молекулах исходных асфальтенов и их фракций. Показано, что количество алкилсульфидного функционального типа серы зависит от ММ асфальтенов и влияет на выход продуктов термолиза.

На основе анализа и обобщения литературных данных авторами представлена типизация трудноизвлекаемых нефтей, разработана их классификация по индексу качества. Изучена география залегания трудноизвлекаемых нефтей разных классов качества - от низкого до высокого. Приведены статистические данные по физико-химическим свойствам верхнеюрских нефтей баженовской свиты. Представленные результаты исследований могут быть использованы при разработке новых и усовершенствовании существующих методов и технологий добычи и транспортировки трудноизвлекаемых нефтей.

Изучены механохимические превращения высокомолекулярных компонентов нефти в присутствии кварца. Установлено, что деструкция углеводородов нефти при механообработке в присутствии кварца сопровождается образованием газообразных углеводородов. При механохимической обработке в присутствии кварца содержание асфальтенов в нефти месторождения Зуунбаян снижается, а в нефти месторождения Столбовое - увеличивается. Механообработка в присутствии кварца приводит либо к снижению содержания твердых парафинов (нефть месторождения Столбовое), либо увеличению их содержания (нефть месторождения Зуунбаян). При механообработке нефти в присутствии кварца происходит накопление на частицах твердой фазы труднорастворимого органического вещества, состоящего преимущественно из гетероатомных соединений. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических схем механохимической обработки нефтей.

Рассмотрены вопросы о применении электрохимических методов для контроля токсичности наночастиц в биообъектах. Впервые показана возможность использования метода вольтамперометрии для определения ионов серебра, железа и оценки степени деградации наночастиц Fe3O4.

Рассмотрены вопросы разработки и использования базы данных по физико-химическим свойствам нефти, созданной в ИНституте химии нефти СО РАН. Обсуждаются структура базы данных и вопросы отобраажения информации на цифровых картах. Представлены некоторые результаты анализа свойства тяжелых, высоковязких высокосмолистых и высокопарафинистых нефтей из разных нефтегазоносных бассейнов мира, полученные с использованием базы данных.

Эксперты считают, что в среднесрочной перспективе Западно-Сибирский нефтегазоносный бассейн будет главным резервом нефтедобычи. В силу этого исследование основных свойств высоковязких нефтей бассейна не только актуально, но и имеет высокое практическое значение. В частности, анализ закономерностей изменения вязкости нефтей в зависимости от глубины залегания, проведенный авторами при поддержке гранта РФФИ "Обь" (проект № 05-05-98009), показал уменьшение вязкости с увеличением глубины залегания. По физико-химическим свойствам высоковязкие нефти в среднем являются тяжелыми, сернистыми, высокосмолистыми, высокоасфальтенистыми с низким содержанием парафинов и фракции н.к. 200 оС. По возрасту пород высоковязкие нефти в основном являются мезозойскими.

На основе анализа и обобщения литературных данных представлена типизация трудноизвлекаемых нефтей, рассматриваемых в качестве основной базы прироста нефтедобычи в среднесрочной перспективе ввиду истощения запасов легкодоступных нефтей. Предложен индекс качества нефтей, позволяющий анализировать качественные особенности трудноизвлекаемых запасов нефти. Представлена классификация типов тредноизвлекаемых нефтей по индексу качества в виде трех классов: низкого, среднего и высокого.

Приведены результаты исследований влияния температурного фактора, полимерных присадок и магнитного поля на кинетику осадкообразования, температуру застывания и микроструктуру нефтяного осадка высокопарафинистой малосмолистой нефти. Вне зависимости от температурных условий воздействия ввод присадок в нефть приводит к снижению количества образующего осадка и скорости осадкообразования. Максимальной ингибирующей способностью обладает новая перспективная присадка К 201, снижающая количество нефтяных отложений почти в девять раз. При совместной обработке нефти магнитным полем и присадкой не происходит дополнительного снижения количества образующегося нефтяного осадка и температуры застывания.

Обобщены результаты экспериментальных исследований о предельных минимальных размерах зерен в наноструктурных металлических материалах, полученных методом кручения под давлением на наковальнях Бриджмена. Показано, что важным фактором способности материала к измельчению зеренной и субзеренной структуры в процессе интенсивной пластической деформации является подвижность элементарных носителей деформации (дислокаций и точечных дефектов), контролирующая пути их пробега в полях напряжений, характерные масштабы переориентирующихся микрообъемов, а следовательно, и размеры субмикро- и нанозерен и субзерен.

Предложен и обсужден автоволновой механизм локализации пластической деформации. Показано, что эффект локализации является общим для всех металлов и сплавов в моно- и поликристаллическом состояниях и проявляется на всех стадиях пластического течения независимо от типа кристаллической решетки и механизма деформации (дислокационное скольжение, двойникование, деформация фазового превращения). Обсуждаются величина и природа таких характеристик автоволн, как длина волны, скорость распространения волн и закон дисперсии. Формулируются основные представления о механизме генерации автоволн в системах, расслаивающихся на информационную и динамическую подсистемы.

Рассмотрены основные закономерности макроскопической локализации пластической деформации в металлах и сплавах. Показано, что эффект макролокализации является общим для всех металлов и сплавов в моно- и поликристаллическом состояниях и проявляется на всех стадиях пластического течения независимо от типа кристаллической решетки и механизма деформации (дислокационное скольжение, двойникование). Установлен волновой характер локализации деформации. Обсуждаются величины таких характеристик волн локализованной деформации, как скорость распространения, дисперсия и длина волны.