Проведены исследования пластовых флюидов месторождения Тамсагбулаг (Монголия) для разработки комплексного физико-химического метода интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи с применением микроорганизмов. Пластовые условия месторождения способствуют формированию разнообразного биоценоза, представленного микроорганизмами родов Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium. Микрофлора положительно реагирует на внесение нефтевытесняющей композиции в концентрации 5 % в качестве источника азотного питания. Пластовая микрофлора обладает углеводородокисляющей активностью со степенью биодеструкции вязкой нефти 8.15 с накоплением продуктов метаболизма, снижающих поверхностное натяжение от 70 до 42 мН/м. Хроматографический и ИК-спектрометрический анализы подтвердили глубокие деструктивные изменения углеводородов вязких нефтей. При этом коэффициент окисленности (С=О) увеличился в 16 раз. При моделировании вытеснения вязкой нефти с применением комплексного метода получен относительный прирост коэффициента нефтевытеснения 14,4 %.

Приведены результаты восстановления модели нефтешлама от загрязнения с помощью комплексного микробиологического и физико-химического метода. Показано, что отмыв моющей композицией снижает загрязненность грунта на 55-75 %. Последующая биодеструкция аборигенной микрофлорой дополнительно снижает загрязнение за месяц на 20-30 %. В механической части шлама микрофлору целесообразно стимулировать азот- и фосфорсодержащими минеральными субстратами, а в отработанной воде минеральное питание обеспечивается компонентами композиции. Изменения структурно-группового и индивидуального состава углеводородов в отработанной воде соответствуют начальной стадии биодеградации, а в открытом грунте - средней, что свидетельствует о низкой активности аборигенной микрофлоры.

Изучен состав липидов верховых и низинного торфов, сформированных в трех болотах юга Томской области. Выявлены особенности молекулярного состава и распределения углеводородов, включая н-алканы, алкены, моно-, би-, три- и тетрациклические ароматические структуры, би-, три- и пентациклические терпаны и терпены, а также кислородорганические соединения, такие как жирные кислоты, их эфиры, н- и изоалканоны, токоферолы, стероиды, терпеноиды, дибензо- и бензонафтофураны. По совокупности полученных данных наиболее вероятными причинами различий в наборе и количестве отдельных органических соединений в исследованных торфах являются состав торфообразующей растительности, а также водный и водно-минеральный режимы питания болот.

Активное использование метода рентгеновской дифракции для исследования углеродистых материалов началось в 50-е годы нашего столетия. Обширный обзор ранних дифракционных исследований аморфных саж и углей выполнен С. Эргуном и В. Тьенсуу [1], а по нефтяным системам - С. Эрдманом и Ю. Вендером [2]. Б. Уоррен первым разработал и скорректировал форму, положение и интенсивность полос с размерами слоев [3]. Дж. Лэбут показал, что нефтяные асфальтены дают порошковую рентгенограмму, характерную для аморфных веществ [4]. Ф. Нелленштейн первым заметил полосу, соответствующую величине межплоскостного расстояния 0,35 нм, и подобие этой характеристики у нефтяных асфальтенов и аморфных саж [5].

Представлены результаты исследований продуктов термодеструкции витринитов каменных углей различной степени метаморфизма. Степень конверсии гумусового органического вещества витринитов ряда углей марок от Д до Т в жидкие продукты в среде бензола имеет максимум для витринитов марок Ж и К. Установлено, что в образующихся жидких продуктах содержание преасфальтенов и углеводородов с увеличением степени зрелости витринитов уменьшается, а асфальтенов - увеличивается.

Представлены результаты структурно-группового анализа асфальтенов, смол и углеводородов жидких продуктов, полученных при термолизе витринитов разной степени метаморфизма. С увеличением степени преобразования витринитов молекулярная масса компонентов уменьшается: среди кольчатых соединений преобладают ароматические структуры, длина алкильных заместителей уменьшается. Молекулы асфальтенов состоят преимущественно из двублочных структур, смолы и масла же имеют в основном одноблочную организацию, во всех случаях алкильные заместители ароматических колец имеют длину С1-С4.

На территории нефтяных месторождений вокруг факелов сжигаемого попутного нефтяного газа формируются обширные шлейфы аэрозольного загрязнения. Методика построения карт тепловых аномалий и экологического риска поражения растительных сообществ при сжигании газа в факелах разработана на основе тепловых космических снимков Landsat и продуктов MODIS. Нами исследована аозможность применения таких карт для экологического мониторинга антропогенного воздействия на растительность территорий нефтяных месторождений Западной Сибири.

В лабораторных условиях показана возможность биохимического окисления смеси отработанных масел (ОМ) ассоциацией углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ): Arthrobacter globiformis, Bacillus cereus, Pseudomonus stutzeri и Ps. putida. В режиме проточного культивирования при численности УОМ 20-45-10 КОЕ/мл эффективнсоть биодеструкции ОМ составляет 63,6-92,8% за 60 сут при исходных концентрациях ОМ от 30 до 60% мас. Показано, что УОМ в процессе окисления вырабатывают поверхностно-активные вещества, способствующие снижениию межфазного наятжения, диспергированию и более полному окслению углеводородв (УВ) масел. Биоокислению на 80-100% подвергаются насыщенные, циклические и ароматические УВ.

На основе цеолита типа ZSM-5 с использованием различных сособов приготовлены катализаторы, содержащие оксиды лантана и циркония. Изучено влияние промотирующей добавки и способа модификации цеолитов на их каталитические и физико-химические свойства в процессе получения диметилового эфира из синтез-газа. Показано, что введение модификатора методом пропитки приводит к увеличению выхода целевого продукта по сравнению с немодифицированным образцом в 1.7 и 1.8 раза для цирконий- и лантансодержащих катализаторов соответственно. Определены оптимальные условия проведения процесса.

Изучены химический состав высоковязкой нефти Монголии и влияние нефтевытесняющих композиций на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) на распределение углеводородов (УВ) в процессе термостатирования системы нефть-композиция (нефть-вода) в лабораторных условиях. Показано, что присутствие композиции в системе приводит к перераспределению и изменению состава УВ нефтяной фазы и увеличению содержания нефтяных компонентов в водной фазе, особенно заметному при использовании ПАВ; в нефти увеличивается доля легких алканов С10-С15, в водной фазе преобладают алканы и циклогексаны С16-С25.

Предложен оригинальный способ пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей с использованием твердофазной микроэкстрации (ТФМЭ). Элюирование веществ осуществляют микроколичеством экстрагента (5 мкл на 2 мг сорбента) с помощью центрифуги. Разработаны специальные патроны для центрифугирования. В качестве сорбентов изучены Porapak Q и Tenax TA, выбран оптимальный растворитель для каждого сорбента. Использование ТФМЭ с помощью центрифуги позволяет определять углеводородные примеси в воде на уровне до -0.3 мкг/л.

В условиях неизбежного истощения в мире ресурсов природных горючих ископаемых, и в частности нефти, остро стоит вопросы увеличения нефтеотдачи. В разработку все активнее вовлекаются месторождения высоковязких тяжелых нефтей, при добыче которых необходимо применять методы воздействия паром и композициями, содержащими химические реагенты. Немаловажную роль при этом играет не только количественный, но и качественный состав добываемой нефти, изучение влиятния на него раздичных методов нефтеотдачи. В настоящей работе изучено влияние композиций, закачиваемых в продуктивные залежи, на состав добытой тяжелой высоковязкой нефти на Усинском месторождении (Республика Коми, Россия). Введение нефтевытесняющих композиций в пласт проведено на опытных участках через нагнетательные или добывающие скважины, что обеспечило существенное увеличение дебита нефти. С использованием комплекса физико-химических методов анализа (жидкостно-адсорбционная хроматография, ГХ-МС) изучена динамика изменения группового состава насыщенных и циклических углеводородов, гетероорганических соединений, индивидуального состава алканов нефтей, подвергнутых воздействию композициями. Наиболее существенное увеличесние содержания ароматических углеводородов и гетероорганических соединений в нефти наблюдается при использовании композиции Загущенная НИНКА. При воздействии композиции ИХН-ПРО в групповом составе нефтей возросло содержание алканов. Показано, что среди н-алканов происходит перераспределение содержания легких (С10-С15) и высокомолекулярных (более С16) гомологов. Полученные результаты могут способствовать более глубокому пониманию процессов, протекающих в залежах в результате воздействия нефтевытесняющих композиций. Исследование влияния композиций на состав тяжелой высоковязкой нефти таке позволяет контролировать качество добываемого углеводородного сырья, поступающего в переработку.

Представлены результаты элементного анализа, определения молекулярных масс, данные ИК- и ЯМР1 Н-спектроскопии смолисто-асфальтеновых компонентов и хроматомасс-спектрометрического исследования масел сборной западно-сибирской нефти и жидких продуктов ее обработки порошками железа и меди, модифицированными ионами никеля и кобальта. Проведен структурно-групповой анализ и описаны структурные фрагменты средних молекул асфальтенов и смол. Установлены изменения структурных параметров их молекул в условиях обработки и состава углеводородных и гетероатомных соединений масел. Показано, что в процессе предварительного облагораживания нефтяного сырья в состве смолисто-асфальтеновых компонентов снижается содержание гетероатомов, а в состве масел - содержание гетероатомов и ароматических углеводородов.

Предствалены результаты исследования твердофазной микроэкстракции веществ с помощью центрифуги для определения микроколичеств примеси углеводородов в воде. Показано влияние диаметра картриджа, массы сорбента и объема растворителя на процентное извлечение веществ и интенсивность аналитического сигнала. Рассмотрена взаимосвязь геометрии картриджа с массой сорбента и объемоом растворителя.

Показана возможность биохимического окисления смеси полиароматических углеводородов (ПАУ) в отсутствии других источников углерода и энергии ассоциацией углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) видов Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas putida, Bacillus cereus u Arthrobacter globiformis. Численность микроорганизмов в процессе культивирования увеличивалась от 0.25 * 10 в 4 степени до 11 * 10 в 8 степени КОЕ/мл среды, что сопровождалось увеличением их оксигеназной активности. Все идентифицированные ПАУ подвергались окислению; степень деструкции би-, три-, пента-, гексааренов и их метилзамещенных гомологов варьировала от 11.3 до 100 %.

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.

Для разработки научных основ рекультивации нефтешлама проведены экспериментальные исследования по биодеструкции углеводородов вязкой нефти месторождения Цаган-Элс (Монголия), загрязняющих нефтешлам в концентрации 72 г/кг. В оптимальных условиях исследована ферментативная активность естественного биоценоза. Биодеструкция вязкой нефти за 30 суток культивирования активизированной микрофлорой составила 67 %, без активизации - 18 %. Проведен ИК-спектрометрический анализ остаточной нефти, экстрагированной из контрольных и опытных образцов нефтешлама, рассчитаны значения спектральных коэффициентов, подтверждающие активность деструктивных процессов. Хроматомасс- спектрометрический анализ нефти, экстрагированной из нефтешлама после 30 суток биодеструкции, показал снижение содержания н-алканов в среднем на 86 %, нафталинов - на 82 %, циклогексанов - на 46 %, фенантренов - на 57 %, флуорентена м пирена - на 64 %, дибензантрацена и хризена - на 45 %. Биодеструкции подвергались стераны и гопаны. Широкий спектр поллютантов и разнообразие форм техногенных преобразований в составе нефтезагрязняющих отходов ставят задачу выявления показателей, обладающих индикаторными свойствами.

Изучены состав и распределение углеводородов и гетероорганических соединений, окклюдированных макромолекулами асфальтеновых компонентов метанонафтеновой нефти Крапивинского месторождения. В их составе установлены нормальные и разветвленные алканы, алкены, алкилциклопентаны и алкилциклогексаны, прегнаны и холестаны, хейлантаны и гопаны, моно-, би- и тризамещенные алкилбензолы, нафталины, фенантрены, дибензофураны, бензо- и дибензотиофены, бензо- и дибензокарбазолы.

Исследованы изменения структурных характеристик молекул асфальтенов в зависимости от состава и химического типа нефтяной дисперсионной среды. Эксперименты проводили на модельных системах метанового и нафтенового типов. Показано, что с увеличением доли ароматических углеводородов в дисперсионной среде изменяются структурно-групповые характеристики средних молекул асфальтенов: молекулярная масса, количество ароматических и нафтеновых циклов, количество структурных блоков в молекуле.

Изучены термические превращения нефтяных компонентов тяжелой нефти метанового типа и выделенных из нее масел (углеводородный концентрат), смести масел и смол (мальтены), смеси масел и асфальтенов для оценки влияния смол и асфальтенов на направленность превращений углеводородов. Термолиз образцов проводили при 450 оС в течение 2 часов в изотермическом режиме. Получены данные по материальному балансу процесса, проанализирован состав газообразных и жидких продуктов термолиза. Газообразные продукты термолиза состоят из водорода, углекислого газа и углеводородов С1-С5. Показано, что процесс термолиза всех образцов сопровождается новообразованием смол и асфальтенов. Анализируя динамику изменения углеводородного состава жидких продуктов термолиза, показано, что смолы в большей степени, чем асфальтены влияют на направленность протекания реакций крекинга углеводородов.

Представлены результаты исследования процесса осадкообразования в водонефтяных эмульсиях на основе высокопарафинистой смолитстой нефти с различным содержанием водной фазы.Показано, что с увеличением содержания водяной фазы эмульсии скорость осадкообразования значительно возрастает. Установлены зависимости компонентного состава парафиновых углеводородов и структурно-группового состава асфальтенов асфальтосмолопарафиновых отложений от содержания водной фазы в эмульсиях.