В связи с истощением мировых запасов легокизвлекаемого углеводородного сырья внимание многих исследователей в последние годы обращено к разработке месторождений высоковязких нефтей и природных битумов. Высоковязкие, высокозастывающие нефти представляют собой раствор твердых парафинов, асфальтенов, смол в жидких углеводородах. Высокое содержание асфальтосмолопарафиновых компонентов (АСПК) в нефтях является причиной проблем, связанных с их добычей, транспортировкой по трубопроводу, хранением и переработкой. Поиску путей решения этих проблем посвящено множество работ отечественных и зарубежных исследователей. Эти исследования направлены, главным образом, на изучение состава и структуры высокомолекулярных парафинов (восков), смол и асфальтенов, изучению их взаимодействий между собой при образовании асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), выявлению причин образования и поиску способов их разрушения. Проведены исследования особенностей и закономерностей в углеводородном составе нефтей с различным содержанием АСПК.

В книге рассмотрены современное состояние развития нефтегазового комплекса мира и России; основы химии нефти и нефтепродуктов; химмотологии моторных топлив; теоретические основы и технология основных процессов, применяемых на современных нефтеперерабатывающих заводах, современное состояние и актуальные проблемы нефтепереработки. Показано аппаратурное оснащение технологических установок и приведены сведения о принципах их работы. Для студентов вузов, инженерно-технических и научных работников нефтеперерабатывающей отрасли нефтегазоперерабатывающего комплекса.

Настоящее учебное пособие предназначено для учащихся колледжей, изучающих дисциплину «Химия и технология нефти и газа». В нем рассмотрены вопросы химического состава нефтей и газов, механизмы основных химических реакций их переработки, теоретические основы технологических процессов, типичные технологические схемы, оборудование и методики его технологического расчета и подбора, понятие о проектировании установок, элементы информационных технологий при расчетах и проектировании, общезаводское хозяйство нефтеперерабатывающих заводов. Пособие может быть полезно бакалаврам по специальности «Химическая технология органических веществ и топлива», а также специалистам, работающим в области нефтепереработки.

В книге изложены основные вовпросы сбора и обработки нефти и газа на промысле с учетом отечественного и зарубежного опыта, а также результатов научно-исследовательских работ. По некоторым вопросам указываются пути дальнейшего их развития. Книга предназначена для инженеров-производственников, проектировщиков и научных работников, занимающихся технологией сбора и обработки нефти и газа.

Результаты анализа сепарированных нефтей м\р Белый Тигр показывают, что за 25 лет разработки этого месторождения состав и физико-химические свойства сепарированной нефти не претерпели существенных изменений. Пластовые нефти, в основном нефти в трещиноватом фундаменте, изменили свои свойства за счёт снижения в них доли растворённого газа.

Представлена методика применения технологии покомпонентной закачки композиций для повышения нефтеотдачи, когда растворы отдельных компонентов композиции закачиваются в скважину последовательно и смешение реагентов происходит непосредственно в пласте под влиянием дисперсии жидкости в пористой среде по мере продвижения реагентов вглубь пласта при продавке водой. Такой метод закачки позволяет предотвратить гелеобразование в стволе скважины и регулировать расстояние до гелевого экрана. Приведены результаты лабораторных и промысловых жкспериментов, Сделан вывод о наличии постоянного объемного коэффициента дисперсии, частным случаем которого является линейный коэффициент для однородной среды. Также дана методика расчета схемы закачки и объема реагентов для представленной технологии.

Для увеличения нефтеотдачи и интенсификации разработки залежей высоковязких нефтей с низкой пластовой температурой без паротеплового воздействия предложены "холодные" физико-химические технологии с применением гелей, золей и нефтевытесняющих композиций с регулируемой вязкостью и щелочностью. Представлены результаты опытно-промышленных испытаний технологий в 2014 г. на опытных участках пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения, разрабатываемых на естественном режиме. Получены значимые эффекты по увеличению дебита нефти и интенсификации разработки. Сделан вывод о перспективе промышленного использования технологий.

Представлены результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного применения новых физико-химических технологий увеличения нефтеотдачи для месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. В их основе - концепция использования энергии пласта для генерации гелей, золей и композиций ПАВ, сохраняющих в пласте комплекс свойств, оптимальных для целей нефтевытеснения. Промысловые испытания на залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения "холодных" технологий с применением композиций ГАЛКА- НТ, ИХН-ПРО и ГБК показали их высокую эффективность.

Учебное пособие содержит описание физико-механических свсйств осадочных пород, геодинамики земной коры и физики нефтяного пласта. Рассмотрены звенья глобального цикла углерода, концепция образования углеводородов, состав и свойства нефти. Приводятся основные реологические свойства нефти и нефтепродуктов, а также анализ течения "неньютоновской" нефти в трещинах горных пород. Рассмотрены гидродинамические методы исследования скважин и особенности разработки нефтяных месторождений. Дается систематическое изложение реологических аспектов разработки месторождений нефти. Описаны способы эксплуатации добывающих скважин и принципы расчета их показателей. Дается описание особенностей добычи нефти на морском шельфе. Для научных и инженерных работников нефтегазовой отрасли, студентов и преподавателей геофизических и нефтегазовых специальностей.

Метод ИК-спектрометрии использован для систематического анализа группового состава нефракционированных нефтей юрских отложений юго-востока Западной Сибири. Выявлено присутствие нефтей трех типов: метанового, метанонафтенового и нафтенометанового. Проведено территориальное и стратиграфическое зонирование их распространения. Определены характеристические особенности состава нефтей каждого типа, рассмотрены возможные факторы, способствующие их образованию.

С использованием комплекса методов выделения, разделения и анализа получены данные о химической природе смол и асфальтенов высоковязкой нефти и природного битума. Установлено, что высокомолекулярные компоненты нетрадиционных источников углеводородного сырья имеют сходные фракционный и качественный составы. Совокупность полученных результатов позволяет полагать, что для переработки исследованных объектов могут быть использованы единые технологические схемы.

Исследовано влияние магнитного поля на структурно-реологические свойства нефтей с различным содержанием смол, асфальтенов и парафиновых углеводородов. Показано, что после магнитной обработки происходит существенное изменение парамагнитных, антиоксидантных и вязкостных характеристик парафинистых и высоковязких нефтей. Количественный показатель центров ингибирования возрастает с увеличением содержания в нефтях спиртобензольных смол. Период полного восстановления парамагнитных и антиоксидантных свойств совпадает со временем восстановления реологических характеристик нефти.

Исследовано влияние постоянного магнитного поля на реологические и парамагнитные свойства ряда парафинистых нефтей (ПН). Для высокопарафинистых нефтей (ВПН) с повышенным содержанием нейтральных смол при воздействии магнитного поля отмечено увеличение вязкости и энергии активации вязкого течения и их снижение для высокопарафинистых нефтей с повышенным содержанием кислых смол. Процессы образования ассоциатов, протекающие в нефтяных дисперсных системах после магнитного воздействия и определяющие изменение реологических свойств нефти, зависят от содержания парафиновых углеводородов, смол и асфальтенов. Изменение при магнитной обработке степени ассоциации молекул, которое сопровождается скачкообразным изменением энергии активации вязкого течения, свидетельствует о происходящих в нефтяной системе структурных преобразованиях. Воздействие магнитного поля смещает ассоциативно-диссоциативное равновесие в нефтяной дисперсной системе, приводит к различным релаксационным эффектам.

С применением методов ИК-спектрометрии и хромато-масс-спектрометрии исследованы процессы биоокисления углеводородов нефти и определены наиболее значимые биоиндикаторы. характеризующие активность биодеструктивных процессов в условиях глубинных скважин Вахского месторождения.

Изучен состав биомаркеров 8 образцов палеозойских нефтей Западной Сибири отобранных с месторождений, приуроченных к Пулинскому мегавалу, Нюрольской впадине, их зоне сочленения и Красноленинскому своду. Выявлено несколько показателей состава нефтей, значение которых изменяется в зависимости от геологической структуры, в пределах которой располагается месторождение. Эти отличия могут являться свидетельством различных локальных условий образования нефтяных углеводородов (УВ). По данным о составе ароматических УВ исходное органическое вещество (ОВ) всех исследованных нефтей отлагалось в морских условиях, а накопление ОВ Нюрольской впадины и зоны сочленения протекало в фотической зоне эвксинного бассейна, о чем свидетельствует наличие арил-изопреноидов. Данные о составе насыщенных УВ указывают на солоноватоводные прибрежно-морские субокислительные условия седиментации и основные биопродуценты - морские водоросли.

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.

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.

В работе представлены результаты исследования количественного содержания и состава металло-порфиринов и сернистых соединений в сравнении с молекулярным составом алканов в 17 нефтях 14 месторождений, территориально расположенных в пределах Томской и Новосибирской областей. Показано, что нефти палеозойского комплекса юго-востока Западной Сибири характеризуются широкими вариациями в количественном содержании тиофенов, сульфидов, меркаптанов и металлопорфиринов. Выявлена взаимосвязь между отдельными параметрами состава всех исследованных групп соединений. Приведены сравнительные данные по характеру распределения гетероорганических соединений в нефтях Нюрольской впадины и прилегающего к ней Калгачского выступа, Усть-Тымской впадины и Пудинского мегавала.

Изучены состав и распределение насыщенных и ароматических углеводородов в нефтях Нижнесаксонского и Модасс бассйнов (Германия) и Балтийской синеклизы. Показано, что в нефтях Северной Германии концентрации Pr и Ph выше, чем концентрации С17 и С18, среди алкилбензолов преобладают ортоалкилтолуолы, среди алкилнафталинов и алкилфенантренов - диметилзамещенные изомеры. Нефти Прибалтики отличаются высоким содержанием н-алкилбензолов, равными концентрациями ди- и триметилнафталинов, повышенным содержанием триметилфенантренов. Показано, что по геохимическим параметрам зрелости, рассчитанным по составу насыщенных и биароматических углеводородов, наиболее преобразованными являются нефти Прибалтики и юга Германии.

Исследование нефтей показало, что на состав и распределение в них насыщенных и ароматических УВ влияет не только тип исходного ОВ, но и фациальные условия его накопления. Для большей части исследованных нейтей характерен сапропелевый тип исохдного ОВ, отлагавшегося в соленых мелководно-морских либо озерных условиях. Нефти Приколтогорской, Фестивальной, Квартовой и Куль-Еганской площадей отличаются повышенным вкладом в состав исходного ОВ наземной растительности. Образование нефтей Куль-Еганской, Квартовой и Фестивальной площадей происходило в пресноводных прибрежно-морских или озерных условиях, а Приколтогорской - в аллювиальных дельтовых.

Рассмотрены физико-химические методы увеличения нефтеотдачи пластов месторождений, разрабатываемых с использованием заводнения и паротеплового воздействия. Проанализированы результаты опытно-промышленных испытаний технологий, в основе которых лежат эти методы, на месторождениях Западной Сибири и Китая. Особое внимание уделено технологиям с применением композиций поверхностно-активных веществ и щелочных буферных растворов, а также термотропным гелеобразующим системам.

На основе законов взаимодействия квантовой химии выведено уравнение статического состояния компонентов системы «газ-нефть-вода-коллектор», которое позволяет провести анализ физико-химических свойств системы. Представленный авторами альтернативный, квантово-химический подход, автоматически включающий в себя электрохимические особенности указанной системы, открывает новые возможности для развития методов увеличения нефтеотдачи.

Для увеличения нефтеотдачи залежей с трудноизвлекаемыми запасами разработана комплексная технология с применением гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций. Её применение обеспечивает увеличение охвата заводнением и паротепловым воздействием наряду с повышением коэффициента вытеснения и интенсификацией разработки. Результаты промысловых испытаний этой технологии на юрских отложениях Западной Сибири и пермо-карбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения подтвердила её высокую эффективность, экологическую безопасность и безвредность для персонала.

В рамках лабораторного моделирования превращений высокомолекулярных компонентов пластовых нефтей при использовании тепловых методов повышения нефтеотдачи изучен состав продуктов гидротермальной конверсии природного концентрата смолисто-асфальтеновых веществ (асфальтита) при температурах до 575 оС. Установлено. что в интервале 175-575 оС происходит термодиструкция, приводящая к образованию газов, в частности H2S, жидких и нерастворимых продуктов (нефти и карбено-карбоидов, соответственно). В жидких продуктах гидротермальной конверсии по сравнению с исходным образом повышено содержание масел. Содержание асфальтенов уменьшается. Соотношение бензольных и спирто-бензольных смол существенно меняется в пользу последних, они обогащены кислородсодержащими структурными фрагментами. Относительное содержание высокомолекулярных (C20) н-алканов в продуктах конверсии при 175-325 оС выше, а при 350-575 оС ниже, чем в исходном асфальтите. При температурах 400 оС в составе продуктов конверсии присутствуют a-олефины.

Представлены новые результаты лабораторных исследований и промысловых испытаний физико-химических технологий увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей, разрабатываемых с применением закачки пара. Для увеличения эффективности паротеплового и пароциклического воздействия предложено его сочетание с физико-химическими методами, с применением термотропных гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций: гели увеличивают охват пласта закачкой пара, нефтевытесняющие композиции обеспечивают доотмыв нефти. В 2007-2011 гг. на пермокарбоновой залежи Усинского месторождения по технологиям ИХН СО РАН обработаны 154 скважины. Прирост дебита по нефти составил от 3 до 24 т в сутки на скважину, дополнительная добыча нефти - более 400 тыс. т. Показана перспективность комплексной технологии чередующейся закачки водяного пара, термотропных гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций на основе ПАВ, генерирующих при тепловом воздействии СО2 и щелочную буферную систему, которые способствуют снижению вязкости нефти и дополнительному ее вытеснению.

Исследованы композиции на основе поверхностно-активных веществ и неорганических реагентов, способные генерировать непосредственно в нефтяном пласте устойчивые пеногели. Определены оптимальные диапазоны концентраций компонентов пеногелеобразующих композиций, обеспечивающие увеличение нефтеотдачи и охват нефтяных и газоконденсатных залежей активными системами разработки с применением заводнения, закачки газа или водяного пара.

Представлены результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного использования новых физико-химических технологий увеличения нефтеотдачи месторождений на поздней стадии разработки, в том числе залежей высоковязких нефтей. В основе технологий лежит концепция использования энергии пласта или закачиваемого теплоносителя для генерации непосредственно в пласте химических интеллектуальных систем - гелей, золей и нефтевытесняющих композиций на основе ПАВ, сохраняющих в пласте длительное время комплекс свойств, оптимальный для целей нефтевытеснения и регулирования фильтрационных потоков. Опытно-промышленные испытания композиций на месторождениях с трудно извлекаемыми запасами, в том числе залежей высоковязких нефтей в России, Китае, Вьетнаме, Омане и Германии, показали их технологическую эффективность: увеличение коэффициентов нефтевытеснения и охвата пласта при одновременной интенсификации разработки. Масштабное промышленное применение новых комплексных технологий увеличения нефтеотдачи будет способствовать развитию нефтедобывающей промышленности Росси, расширению ее топливно-энергетической базы.

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.

Приведены результаты лабораторных исследований по созданию загущенной нефтевытесняющей композиции с регулируемой вязкостью и щелочностью для увеличения нефтеотдачи пластов с высокой температурой при паротепловом воздействии - кинетика золеобразования, физико-химические и реологические свойства растворов композиции. Результаты промысловых испытаний загущенной нефтевытесняющей композиции на участке пермо-карбоной залежи Усинского месторождения, разрабатываемого паротепловым воздействием, показали ее высокую эффективность.

Исследованы физико-химические свойства нефти, её бензиновых, дизельных фракций и остатков атмосферно-вакуумной перегонки для получения товарных продуктов.

Изучен состав углеводородов и гетероорганических соединений нефтей нижнеюрского комплекса юго-востока Западной Сибири. Показаны отличия в распределении алканов, периленов, металло-порфиринов, сульфидов, меркаптанов, тиофенов в нефтях Нюрольской и Усть-Тымской впадин и Колтогорского мегапрогиба.