Комплексное вибросейсмическое воздействие на нефтяной пласт с применением гелеобразующих композиций приводит к снижению обводненности продукции добывающих скважин. При этом в пористой матрице коллектора формируются гелеобразные экраны, которые вызывают перераспределение фильтрационных потоков. Возникает вопрос их устойчивости в условиях реализующегося виброакустического поля. Для проверки стабильности реологических характеристик гелей использована лабораторная установка на базе сейсмоприемника СМП-16. Экспериментально показана линейная связь между амплитудой возникающей силы и величиной периодической деформации. Можно сделать вывод, что воздействие поверхностного источника колебаний не должно оказывать разрушающего влияния на гель в пористом коллекторе.

Сборник включает материалы, представленные на Международную научно-практическую конференцию "Особенности разведки месторождений нетрадиционных углеводородов", проводимую в Казани с 2 по 3 сентября 2015 г. Мощнейший технический прогресс по освоению нетрадиционных углеводородов кардинально меняет ситуацию в нефтегазовом секторе и мировую конъюктуру. Результатом этого является расширение диапазона объектов, перспективных для изучения и дальнейшей добычи углеводородов: тяжелой нефти, природных битумов, битумоносных песков, плотных нефте- газосодержащих пластов, нефтегазоносных сланцев. Исследования по нетрадиционным залежам углеводородов позволяют по-иному взглянуть на перспективы как длительно эксплуатируемых, так и новых месторождений традиционных УВ. Успехи США в исследовании и освоении плотных пород, ранее считавшихся непроницаемыми, позволяют наращивать углеводородные ресурсы за счет снижения кондиционных значений параметров пород-коллекторов эксплуатируемых объектов, построения принципиально новых геолого-гидродинамических моделей, а также исследования плотных пород по всему разрезу осадочного чехла действующих и новых месторождений. Подходы к освоению залежей трудноизвлекаемых и нетрадиционных углеводородов иные, чем при освоении традиционных месторождений со значительной долей активных запасов нефти. Здесь потребуются дополнительные усилия и средства. Усложнение геологических условий повышает себестоимость добычи такой нефти за счет внедрения более сложных и дорогих МУН. Поэтому дальнейшее развитие должно опираться на инновационное проектирование разработки, при практическом применении которого необходимо создание правил, стандартов и других регулирующих документов. Сборник предназначен для широкого круга специалистов нефтяной и газовой отраслей, а также преподавателей, аспирантов и студентов высших и средних учебных заведений соответствующих специальностей.

Методами хроматомасс-спектрометрии, ИК- и ПМР-спектроскопии, ротационной вискозиметрии исследован состав и вязкостно-температурные свойства парафинистой высокосмолистой нефти, обработанной в ультразвуковом поле. Показано, что ультразвуковая обработка приводит к увеличению в масляной фракции обработанной нефти доли низкомолекулярных н-алканов, снижению вязкости и температуры застывания нефти.

Проблема освоения нефтяных ресурсов включает вопросы повышения эффективности выработки трудноизвлекаемых и совершенствования разработки активных запасов, особенностей применения новейших методов контроля и регулирования разработки месторождения, в том числе на поздней стадии, а также внедрения вторичных и третичных методов увеличения нефтеотдачи (МУН). Значительные запасы высоковязких нефтей и природных битумов с их уникальными свойствами выдвигают проблему эффективного комплексного использования такого сырья в число актуальных и важнейших проблем настоящего времени. В данном сборнике сгруппированы доклады, представленные на конференцию, которые отражают результаты экспериментальных и теоретических работ по трем основным направлениям изучения этой сложной проблемы: добыча трудноизвлекаемых нефтей (истощенные и обводненные пласты, тяжелые нефти; низкопроницаемые, карбонатные и глинистые коллекторы); освоение залежей высоковязких нефтей и природных битумов; переработка высоковязких нефтей и природных битумов, новые технологии, подготовка, методы исследования, состав. В материалах сборника освещены фундаментальные исследования и технологические решения процессов разработки месторождений, увеличения нефтеотдачи, создание техники и средств, экономические и экологические проблемы, исследования состава классификации и терминологии нафтидов и новых методов анализа нефтяных компонентов. Отражены вопросы получения практически полезных продуктов, включая малотоннажные нефтехимикаты, предложены схемы подготовки и переработки тяжелых нефтей и нефтяных остатков. Сборник представляет интерес для широкого круга исследователей в области нефтехимии, энергетики, геологии, геохимии, металлургии, экологии и инженерно-технических работников нефтедобывающей промышленности и других специалистов. Доклады даны в авторской редакции.

В настоящее время все чаще добываются тяжелые нефти, обогащенные высокоплавкими парафинами, смолистыми и асфальтеновыми веществами. Кроме того, увеличивается число вводимых в эксплуатацию нефтяных месторождений северных районов, нефти которых характеризуются повышенными значениями температуры застывания и вязкости. Авторами предложен метод виброструйной магнитной активации таких нефтей. Результаты экспериментов подтверждают его высокую эффективность - существенно уменьшается динамическая вязкость высокопарафинистых нефтей, снижается количество нефтяного осадка и понижается температура застывания.

Проведен анализ изменений основных свойств тяжелых нефтей Волго-Уральского, Западно-Сибирского и Тимано-Печорского нефтегазоносных бассейнов в зависимости от уровня теплового потока. Исследована зависимость между уровнем теплового потока и вязкостью нефтей. Показано, что с увеличением уровня теплового потока вязкость тяжелых нефтей уменьшаются. Изучены взаимосвязи химического состава нефтей с изменением уровня теплового потока. Установлено, что на исследуемых территориях с увеличением уровня теплового потока содержание серы, смол и асфальтенов в тяжелых нефтях уменьшается, а содержание парафинов остается практически неизменным. Установлено, что с увеличением уровня теплового потока в среднем возрастает глубина залегания тяжелых нефтей, относительное число их залежей в палеозойских отложениях сокращается, а в мезозойских - возрастает. Показано, что в зонах с высоким уровнем теплового потока тяжелые нефти находятся в пластах с повышенными пластовыми температурой и давлением.

Проведен анализ изменений основных свойств тяжелых нефтей Волго-Уральского, Западно-Сибирского и Тимано-Печорского нефтегазоносных бассейнов в зависимости от уровня теплового потока. Исследована зависимость между уровнем теплового потока и вязкостью нефтей. Показано, что с увеличением уровня теплового потока вязкости тяжелых нефтей уменьшаются. Изучены взаимосвязи химического состава нефтей с изменением уровня теплового потока. Установлено, что на исследуемых территориях с увеличением уровня теплового потока содержание серы, смол и асфальтенов в тяжелых нефтях уменьшается, а содержание парафинов остается практически неизменным. Установлено, что с увеличением уровня теплового потока в среднем возрастает глубина залегания тяжелых нефтей, относительное число их залежей в палеозойских отложениях сокращается, а в мезозойских - возрастает. Показано, что в зонах с высоким уровнем теплового потока тяжелые нефти находятся в пластах с повышенными пластовыми температурой и давлением.

Показаны изменения свойств и химической структуры высокомолекулярных гетероатомных соединений (смол, асфальтенов) в результате обработки тяжелых нефтей Зуунбаянского (Монголия) и Усинского (Россия) месторождений. Для определения структурно-групповых параметров молекул смол и асфальтенов исходных нефтей и выделенных из продуктов их термолиза использованных данных элементного анализа, определения молекулярной массы, ПМР-спектроскопии. Показано изменение выхода газовых, жидких и твердых продуктов в зависимости от температуры и времени процесса термолиза. Предложена модель термического превращения высокомолекулярных компонентов нефти, рассчитаны константы скоростей реакций термолиза нефти (k) и энергии активации (Е). Установлены конкурирующие направления превращения нефтяных компонентов при различных температурах.

The distribution and composition of nitrogen-organic compounds in heavy pils of Usinsk field produced without applying oil recovery enhancement methods and using steam thermal treatment are studied. The specific feature of crude oil nitrogen compounds undergone the impact of steam is an increase in the content of weak-base components, in a quantity of low-molecular bases including nitrogen compounds. The composition of weak and strong bases of such oil is characterized by an increased fraction of polycyclic naphteno-aromatic structures. Fig. 1, table 4, ref. 8.

Проведено фракционирование асфальтенов и смол нефти Усинского месторождения. Асфальтены разделены на фракции методом дробного осаждения смесями растворителей хлороформ/гексан в соотношениях 30/70; 30/75; 30/120. Смолы разделены на фракции методом жидкостно-адсорбционной хроматографии на силикагеле смесями растворителей гексан/бензол и гексан/этанол, взятых в соотноениях 3/1; 1/1 и 10/1; 3/1 соответсвенно. Полученные фракции проанализированы методами Н1 и С13 спектроскопии ядерного магнитного резонанса, инфракрасной спектроскопии, измерены молекулярные массы, исследован элементный состав. По данным структурно-группового анализа построены гипотетические структуры молекул смол и асфальтенов.

В институте химии нефти СО РАН разработан комплексный метод рекультивации нефтешламов с применением моющих композиций на основе поверхностно-активных веществ. После отмыва нефтешлама для ремедиации отработанного нефтезагрязненного раствора применяли коммерческий биопрепарат "Дестройл", содержащий углеводородокислящую микрофлору. Уровень нефтезагрязнения в смывном растворе за 20 суток понизился на 90 %. После биодеструкции отработанную смывную воду с раствором композии можно применять вторично для отмыва новых порций шлама либо для других хозяйственных нужд.

Изучен процесс крекинга тяжеловй нефти в отсутствии и присутствии цеолитов структурног типа - ZSM-5, морденит, y,b - в активной водородной форме. Процесс проводили при температуре 450 оС, давлении 0,5...0,7 МПа и продолжительности реакции 60 и 120 мин. Установлено, что наибольший выход дистиллятных фракций, выкипающих до 350 оС, наблюдается при крекинге нефти с добавкой 7 % цеолита HY в течении 60 мин. Получены и обсуждены данные элементного, группового и вещественного состава продуктов термического и каталитического крекинга тяжелой нефти.

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 лабораторных условиях на модельных почвенных системах исследована биодеградация смол и асфальтенов аборигенной почвенной микрофлорой. Показано, что высокомолекулярные гетероатомные компоненты нефти не являются токсичными и доступны для микробного окисления, в ходе которого численность микроорганизмов возрастает в 2-4 раза, а ферментативная активность - в 1,5-2 раза. За 180 суток эксперимента утилизация смол сотавила 41,5 %, асфальтенов - 35,0 %. Анализ остаточных продуктов биодеструкции показал заметное изменение состава высокомолекулярных гетероатомных компонентов под действием почвенной микрофлоры. Микробное окисление смол и асфальтенов протекает преимущественно с отщеплением периферийных парафиновых структур; ароматическое ядро окисляется менее антенсивно.

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.

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.

В работе приведены данные о составе фрагментов в молекулах смол нефти Усинского месторождения, содержащих сульфидные и эфирные группы. Установлено, что смолы являются одним из источников нормальных и разветвленных алканов, алкилциклопентанов и алкилциклогексанов, фенилалканов, моно-, би-, три- и тетраалкилбензолов, алкилнафталинов, алкилфенантиренов, адкилбензо- и дибензотиофенов, алифатических эфиров и спиртов, которые образуются за счет деструкции алифатических фрагментов, связанных в молекулах смол через эфирные и сульфидные мостики.

Проведен хемолиз эфирных и сульфидных связей в молекулах высоко- и низкомолекулярных асфальтенов тяжелой нефти месторождения Усинское и изучен состав жидких продуктов деструкции. Установлено, что с ядром молекул обеих фракций асфальтенов сульфидными и эферными мостиками связаны алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды и гетероорганические соединения. Высокомолекулярные асфальтены усинской нефти характеризуются более высокой долей "серосвязанных" структурных элементов. Соединения, связанные эфирными группами, вносят существенный вклад в структуру низкомолекулярных асфальтенов.

Статья посвящена исследованиям структурных изменений молекул смол и асфальтенов тяжелого углеводородного сырья в термических процессах. Определены материальный баланс термолиза, вещественный состав исходных нефтяных систем и термолизатов, изменения структурных параметров молелкул смол и асфальтенов до и после термической обработки исследуемых нефтяных систем. Данные материального баланса показалди, что при термолизе с увеличением содержания смолисто-асфальтеновых веществ.в искходном сырье образуется больше газа и коксового остатка. Анализ вещественного состава исходных нефтяных систем и термолизатов свидетельствует о том, что в процессе термического крекинга параллельно протекают реакции деструкции смолистых компонентов, приводящие к образованию низкомолекулярных смол и легких углеводородов, и реакции конденсации, способствующие образованию асфальтенов и твердого остатка. Структурно-групповой анализ показал, что с увеличением доли смолисто-асфальтеновых веществ в нефтяной системе увеличивается степень структурных изменений молекул смол за счет реакций деалкилирования алифатических цепей и разрушения циклических систем, С увеличением количества смол и асфальтенов в сырье.при термолизе интенсифицируются реакции дегидрирования асфальтенов и их конденсации с фрагментами, содержащими термически устойчивые функциональные группы.

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.

Изучены распределение и состав азотсодержащих оснований в тяжелой нефти Усинского месторождения и ее смолистых компонентах. Установлено, что смолы усинской нефти аккумулируют более половины содержащегося в ней основного азота. Азотсодержащие основания нефти и ее смолистых компонентов представлены высоко- и низко молекулярными соединениями. С использованием методов осаждения хлористым водородом и сернокислотной экстракции выделены основания с различной молекулярной массой. Полученные концентраты исследованы методами структурно-группового анализа и газовой хромато-масс-спектрометрии. Показано, что средние молекулы азотистых оснований нефти и смол состоят из полициклических ядер, включающих ароматические и насыщенные циклы с различным алкильным обрамлением. Основной вклад в цикличность их средних молекул вносят нафтеновые кольца. Средние молекулы оснований смол отличаются более выраженным нафтеновым характером и развитым алкильным замещением. В составе низкомолекулярных азотистых оснований нефти и смол присутствуют алкилпроизводные хинолина, бензо- и дибензохинолинов, в составе высокомолекулярных - алкилпроизводные бензо- и дибензохинолинов и азапиренов. Идентифицированные соединения преимущественно представлены алкилбензохинолинами, качественный состав которых практически не зависит от природы и молекулярной массы исследуемого образца.