Книга содержит систематическое и полное описание нефтегазовых технологий и сопряженных с ними дисциплин. Сведения по общей и нефтепромысловой геологии включают динамику земной коры. Рассмотрены состав и свойства нефти и природных газов, звенья глобального цикла углерода и эволюция органического вещества в осадочных породах. Изложение основных стадий производства буровых работ, испытания и обустройства нефтяных и газовых скважин дополнено сведениями о механике разрушения горных пород и инженерном обеспечении бурения на континентальном шельфе. Рассмотрены физика нефтяного пласта и процессы разработки месторождений. Описаны способы эксплуатации скважин, системы промыслового сбора и подготовки углеводородов к транспортировке. Вводятся реологические модели для нефти, нефтепродуктов, буровых и тампонажных растворов. Дается анализ течения `неньютоновской` нефти в трещинах горных пород. Описаны нефте- и газохранилища, сооружения и оборудование магистральных нефте- и газопроводов. Изложены способы переработки нефти и газа. Проанализировано техногенное воздействие процессов добычи и использования углеводородов на геосферы Земли. Для студентов и преподавателей нефтегазовых и геологических факультетов, специалистов - технологов и инженеров, разработчиков оборудования.

Исследовано влияние механообработки на состав, свойства тамсагбулагской сырой и отбензиненной нефти, остатка выше 350С. Установлено, что при механообработке отбензиненной нефти с природным кварцем концентрация н-алканов снижается почти вдвое, образуются легкие бензиновые и дизельные фракции.

Приведены данные о влиянии нефти и нефтепродуктов на окружающую среду. Рассматриваются вопросы их воздействия на почву и живые организмы. Анализируются существующие в настоящее время методы восстановления нефтезагрязненных почв: механические, физико-химические, агротехнические, микробиологические, а также фитомелиоративные. Приведены данные о накоплении углеводородов нефти в природных экосистемах и самовосстановлении последних. Освещена проблема влияния на окружающую среду шламовых амбаров и приведены методы их ликвидации. Описан новый подход к проблеме рекультивации нефтезагрязненных почв, разработанный автором с коллегами-единомышленниками. Книга предназначена для лиц, профессиональная деятельность которых связана с изучением воздействия углеводородов нефти на природные экосистемы. Она также может быть полезна для преподавателей, аспирантов и студентов, которые в своей работе касаются вопросов реабилитации нефтезагряненных почв.

Гетероорганические соединения имеют большое значение в современной химии и технологии, в том числе в химии и технологии нефти. Например, органические соединения, содержащие серу, азот и другие гетероатомы, существенно влияют на эксплуатационные свойства топлив, в частности реактивных и ракетных. Для идентификации и характеристики гетероорганических соединений особенно перспективно применение инфракрасной, ультрафиолетовой спектроскопии и рентгеностурктурного анализа. Атлас является итогом многолетней работы авторов в области изучения гетероорганических соединений. В нем содержится около 500 инфракрасных спектров и рентгенограмм серу-, азот- и кислородсодержащих органических веществ, из которых некоторые синтезированы впервые. Атлас предназначен для широкого круга научных работников - химиков и физиков, а также может быть полезным для преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений.

Исследованы смеси растворов нефтяного парафина и нефти с высоким содержанием смолистоасфальтеновых компонентов. Выявлено, что при введении в 6 % раствор нефтяного парафина в гексане 0,02-0,4 % мас. нефти происходит высаживание асфальтенов. Показано влияние концентрации нефти и ультразвуковой обработки на распределение по размерам асфальтеновых частиц.

Показано, что в структуре смол природного битума Ашальчинского месторождения (Татарстан) присутствуют фрагменты, связанные эфирными и сульфидными мостиками. Состав таких фрагментов изучен с использованием методов химической деструкции, жидкостно-адсорбционной хроматографии и ашальчинского битума связаны нормальные и разветвленные алканы, алкилциклопентаны и алкилциклогексаны, фенилалканы с различным положением фенильного заместителя, моно-, би-, три- и тетраалкилбензолы, алкилзамещенные нафталины и фенантрены, бензо- и дибензотиофены, алифатические кислоты и эфиры, циклические спирты и бициклические терпеноидные сульфиды. При этом связь насыщенных и ароматических углеводородов, дибензотиофенов, сульфидов и алифатических кислот осуществляется посредством эфирных и сульфидных мостиков. Алифатические эфиры связаны только сульфидными мостиками, а циклические спирты - только эфирными мостиками. Среди идентифицированных соединений преобладают насыщенные углеводороды, в основном нормальные алканы. Присутствие в их составе углеводородов С20 и выше свидетельствует о наличии в структуре смолистых веществ ашальчинского битума длинных алифатических цепей. В ряду ароматических углеводородов доминируют н-алкилбензолы, нафталины и фенанитрены, а в ряду гетероатомных соединений - алкилдибензотиофены.

В работе представлены результаты определения различных спектральных характеристик тяжелых нефтей, природных битумов и фракций их экстракционно-хроматографического и гель-хроматографического разделения. Выявлена взаимосвязь удельного показателя поглощения растворов изученных образцов со спектральными характеристиками, отражающими относительное содержание ароматических, полициклических ароматических и алифатических структурных фрагментов в их составе.

Проведена ультразвуковая обработка растворов октадекана в гексане. Показано влияние продолжительности акустического воздействия, смол и высокосмолистой нефти на процесс кристаллизации, кинематическую вязкость и температуру застывания растворов октадекана.

Предложен оригинальный метод твердофазной микроэкстрации углеводородов из воды с применением центрифуги. Приведены сравнительные результаты хроматографического элюирования веществ из водного раствора и минимальный предел обнаружения для ароматических и алифатических соединений.

Представлены результаты комплексного исследования малосернистых, смолистых, высокопарафи-нистых нефтей, залегающих в нижнемеловых горизонтах на месторождениях Зуунбаян, Цаган-Элс и Тамсагбулаг (Монголия). С использованием результатов физико-химического и радиоспектрометрического анализа рассчитаны средние значения структурных параметров содержащихся в нефтях углеводородов и высокомолекулярных гетероорганических соединений.

Представлены результаты исследований по распределению и составу низкомолекулярных азот- и серосодержащих соединений в нефтях средне- и нижнеюрского комплексов Западной Сибири. Показано, что качественный состав низкомолекулярных гетероатомных компонентов не зависит от геолого-геохимических условий залегания нефтей и является типичным для нефтей Западной Сибири.

Изучен состав полициклических ароматических углеводородов, образующихся в процессе термолиза (160-650 оС) смолисто-асфальтеновых компонентов тяжелой нефти из пермокарбоновой залежи месторождения Усинское (Республика Коми). Показано, что молекулы смол и асфальтенов нефти содержат одинаковый набор ароматических фрагментов. В их составе идентифицированы би- и трициклические конденсированные углеводороды и их (С1-С3)-алкилпроизводные, тетра-, пента-, гексациклические и фенилзамещенные (дифенил-, фенилнафталины, терфенилы, фенилфенантрены) соединения. Преобладают три- и тетрациклические ароматические углеводороды, которые станут основой состава масляных фракций, получаемых при термической переработке тяжелого углеводородного сырья.

Представлены результаты исследования деструкции органического вещества горючих сланцев на примере месторождения Хуут-Булаг, Монголия, при их механообработке в среде воды и этанола. Показано, что при механообработке сланца в среде воды и этанола выход битумоида увеличивается с 8 до 33 мас.% по сравнению с исходным образцом. Основным компонентом газовой фазы, образующимся при механообработке сланца, является водород, а битумоидов - углеводородные соединения (масла). Углеводороды в битумоидах представлены преимущественно н-алканами с числом атомов углерода С12-С35.

В работе представлены данные о распределении и структурно-групповом составе азотсодержащих оснований и серосодержащих соединений в тяжелых высокопарафинистых нефтях. Установлено, что парафинистость и смолистость нефти не влияет на качественный состав гетероатомных соединений. Показано, что c увеличением парафинистости нефти в составе этих соединений повышается доля структур с развитым алкильным замещением.

Монголия обладает сравнительно небольшими запасами нефти в Восточно-Гобийской (Юго-Восточная Монголия) и Тамсагской (Восточная Монголия) нефтеносных провинциях, где извлекаемые запасы нефти составляют около 1.5 млрд. баррелей, при этом все они относятся к вязким нефтям [1, 2]. Вязкие нефти Монголии малосернистые. Нефти месторождения Тамсагбулаг содержат смолисто-асфальтеновых веществ 5-7% мас, месторождений Зуунбаян и Цагаан-Элс (Восточно-Гобийский бассейн) - 9-12% мас. Физико-химические характеристики нефтей приведены в таблице 1. По содержанию н-алканов нефти Монголии относятся к высокопарафинистым, содержащим не менее 11% мас. твердых углеводородов (УВ) [3, 4]. Из-за высокого содержания н-парафинов Монгольские нефти застывают при 20 - 29 С, что существенно осложняет и удорожает процессы ее добычи, транспортировки и переработки.

Представлены результаты исследования физико-химических и реологических свойств вязких парафинистых нефтей месторождений Монголии - Тамсагбулаг, Цагаан-Элс, Зуунбаян и юга Западной Сибири - Майского и Фестивального месторождений в интервале температур 20 - 90 С при различных скоростях сдвига, их взаимодействия с нефтевытесняющими композициями на основе ПАВ и щелочных буферных систем. Установлено, что композиции оказывают деэмульгирующее действие на исследованные вязкие парафинистые нефти, вне зависимости от состава и структуры ПАВ. Зависимость температур начала кристаллизации парафинов в нефтях от температуры предварительного прогрева имеет экстремальный характер, при этом максимальные температуры начала кристаллизации парафинов соответствуют температурам предварительного прогрева 50 -60 С. Исследована способность неионогенных ПАВ - оксиэтилированных алкилфенолов с различной степенью оксиэтилирования, от 12 до 90, проявлять депрессорные свойства по отношению к парафинистым нефтям, снижать вязкость нефтей и температуру начала кристаллизации парафинов.

Проведен сравнительный анализ состава и распределения органических соединений в донных отложениях пресного оз. Мурашка (Томская обл.) и гиперсоленого оз. Мармышанское (Алтайский край). Идентифицированы ациклические, алициклические и ароматические углеводороды, нормальные алифатические кислоты и их эфиры, ациклические и алициклические кетоны, ациклические, алициклические и ароматические спирты, фосфаты, фураны и тиофены. Выявлены особенности состава органических соединений в озерах различной степени минерализации.

Проведено сравнение эффективности двухстадийного процесса обессеривания - комбинации окисления различными окислителями (озон, пероксиды) с обычным процессом гидроочистки. Изучено влияние количества окислителя и условий проведения процесса степень окисления сернистых соединений. Проанализированы изменения группового состава насыщенных и ароматических углеводородов, сернистых соединений насыщенного и ароматического характера, происходящие при окислении образца и последующей адсорбционной очистке полученных продуктов.

Показано влияние минерализации воды и химического состава нефти на распределение углеводородов в системе "пластовая вода - нефть". Для месторождения с вязкой высокопарафинистой нефтью и сильноминерализованной пластовой водой характерна большая гидрофильность низкомолекулярных соединений в ряду н-алканов, голоядерных и монометилзамещенных структур среди ароматических углеводородов. Для месторождения с легкой нефтью и пластовой водой низкой минерализации высокая гидрофильность проявляется для молекул триметил- и тетраметилзамещенных соединений в ряду ароматических углеводородов.

Изучено влияние асфальтенов различной структуры на термический крекинг мальтенов, выделенных из природных битумов Ашальчинского и Мордово-Кармальского месторождений. Асфальтены, выделенные из этих же битумов, разделены на фракции А1 и А2, представляющие собой структуру типа "континент" и "архипелаг" соответственно. Показано, что при термолизе мальтенов обоих битумов в присутствии фракций асфальтенов А1 и А2 образуется дополнительное количество асфальтенов и углеводородов за счет деструкции смол, количество которых уменьшается в продуктах термолиза смесей.