Изучены распределение и состав азот- и сероорганических соединений в тяжелых нефтях пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения. Показано, что исследованные нефти характеризуются высоким содержанием серы и азота. Особенностью усинских нефтей является повышенное количество низкомолекулярных азотсодержащих оснований, среди которых значительную долю составляют азоткислородсодержащие компоненты. В составе низкомолекулярных азотистых оснований увеличено относительное содержание полициклических ароматических структур. Низкомолекулярные сернистые соединения представлены, главным образом, сульфидами и тиофенами, с преобладанием последних. Среди гетероциклических ароматических сернистых соединений доминируют дибензотиофены.

Серьезным препятствием получения дорожных битумов из высокопарафинистого сырья является присутствие парафина, что ставит задачу его удаления. Нам представляется более рациональным превращение парафина в более реакционно способные соединения, для чего необходимо найти условия, при которых н-алканы способны вступать в реакции в углеводородных средах. В работах [4, 5] описаны возможности повышения реакционной активности н-алканов в водно-кислотных средах в мягких условиях, показана селективность этих реакций. Данные исследования проведены с целью определения возможности активации н-алканов реагентами, работающими в водно-кисло ных растворах, в углеводородных средах. На примере товарных парафинов показано, что с помощью катализатора-активатора пепсульфата калия н-алканы парафинов изомеризуются, вступают в реакцию с серой, вступают в реакцию модификации с разрывом цепи и уменьшением молекулярной массы.

Изучены возможности удаления сернистых соединений из нефтей и дистиллятных фракций с различным содержанием серы путем предварительного озонирования сырья. Исследована зависимость степени обессеривания нефтей, получаемых из них светлых фракций и нефтяных остатков от количества поглощенного озона. Установлена возможность удаления сернистых соединений из дизельной фракции путем комбинирования процессов предварительной обработки озоном и последующей адсорбции образующихся продуктов.

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.

В сборнике помещены доложенные на VI научной сессии по химии и технологии сераорганических соединений (г. Уфа, июнь 1961 г.) работы по вопросам: 1) характер и и уровень дполнительных затрат в процессе перереаботки высокосернистых и сернистых нефтей; 2) влияние повышенного содержания серы в нефтепродуктах на экономику их потребления; 3) технико-экономическая оценка новых схем и процессов переработки высокосернистых нефтей; 4) технологические схемы и процессы переработки выскокосернистых и сернистых нефтей; 5) разработка способов облагораживания серусодержащих нефтепродуктов; 6) эксплуатационные свойства серусодержащих нефтепродуктов и пути их улучшения. Сборник рассчитан на сотрудников научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений и на инженерно-технических работников нефтеперерабатывающей промышленности.

В работе приведены результаты по исследованию смачиваемости микросфер высокоэнергетической золы. Показано, что они обладают дифильными свойствами, причем высота капиллярного поднятия для нормальных алканов и ароматических углеводородов в два раза выше, чем для воды. Впервые обнаружена уникальная способность сферозолы сорбировать нефти различного состава с образованием твердых, легко отделяемых структурированных фаз без остаточных нефтяных радужных пленок. Показано, что площадь образуемых пятен зависит от плотности нефти. Сделан вывод о перспективности применения сферозолы как нового сорбента при сборе разливов нефти. Высказано предположение о возможности использования данного сорбента в процессах селективного разделения изомерных ароматических и алифатических углеводородов.

Исследованы состав и свойств нафтеновых нефтей Барсуковского и Русского месторождений. Установлено, что нефти являются малосернистыми, малосмолистыми, малопарафинистыми, нафтеновыми по углеводородному составу. Определен индивидуальный углеводородный состав бензиновых фракций НК-200 оС. Изучены товарно-технические характеристики дизельных дистиллятов.

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.

Рассмотрены вопросы применения метода геостатистического анализа, основанного на новых информационных технологиях, для исследования распределения высоковязких нефтей в зависимости от изменения физико-химических свойств. Показано, что высоковязкие нефти в среднем являются тяжелыми, сернистыми, высокосмолистыми, высокоасфальтеновыми, с низким содержанием парафинов и легкой фракции.

На примере прямогонной дизельной фракции с высоким исходным содержанием серы выявлена зависимость глубины окисления сернистых соединений от продолжительности, температуры окисления, количества вводимого окислителя. Получены данные о скоростях окисления гомологов бензо- и дибензотиофенов в зависимости от количества и положения в них алкильных заместителей при протекании конкурирующих реакций окисления различных компонентов дизельной фракции. Рассчитаны эффективные константы скоростей реакций окисления сренистых соединений в процессе окислительного обессеривани. Предложен механизм взаимодействия сренистых соединений дизельной фракции с окислителем.

В настоящий сборник включены доклады, освещающие новые результаты исследований в области генезиса нефти и газа и их миграции. Рассмотрено влияние на процессы генерации нефти и газа геотермических, тектоно-физических условий, а также магнитного и других физических полей Земли. Приведены новые расчеты энергии активации и скоростей образования углеводородов при деструкции органического вещества. Описаны различные механизмы миграции нефти и газа на разных стадиях литогенеза, в разных геодинамических обстановках осадочных бассейнов, приводящие к формированию нефтяных и газовых залежей, начиная с диагенеза и вплоть до апокатагенеза. Обосновывается возможность наличия залежей нефти и газа на глубинах свыше 4 км в бассейнах, характеризующихся развитием в разрезах слагающих их пород специфических коллекторов и флюидоупоров. По проведенным расчетам мировые начальные извлекаемые запасы нефти составляют 800 млрд. т и газа 600 трлн. м3, из них "дешевых" - немного более половины. Имеются значительные ресурсы природных битумов. Описаны модели формирования нефтегазового потенциала осадочных бассейнов, геолого-экономической оценки и освоения содержания в них углеводородных ресурсов.

Рассматриваются две основные причины образования целиков - неподвижных нефтяных включений в нефтяном пласте после заводнения. Первая, гидродинамическая, связана с вязкостной неустойчивостью вытеснения нефти водой. Вторая, геологическая, обусловлена неоднородностью пласта. Для одномерного и двумерного движения обсуждаются условия динамического равновесия целика нефти в фильтрационном потоке воды. Проводятся численные расчеты задачи распределения насыщенности нефти для целиков различной формы. Из критериев динамического равновесия следует, что количество остаточной нефти, содержащейся в целике, зависит от соотношения между действующими местными градиентами давления в фильтрационном потоке закачиваемой в пласт воды и величиной характерного капиллярного давления на границе несмешивающихся фаз. Применение химических реагентов может существенно уменьшить действие капиллярных сил, способствуя вовлечению нефти из целиков в общий поток.

Впервые обнаружены легкие ациклические регулярные изопреноидные углеводороды (ЛАРИ) состава С14-С18 в современных осадках. Распределение ЛАРИ в осадках гиперсоленого озера Карачи (Западная Сибирь) варьирует по простиранию и остается постоянным в осадочном разрезе. В эксперименте бактериальная переработка осадочного ОВ приводит к деградации УВ с повышением доли ЛАРИ. Обсуждаются возможные источники, условия и пути их образования в осадках. В составе ЛАРИ выявлен параметр, изо-С16/(Pr + Ph), наиболее чувствительный к изменению условий осадконакопления и характеризующий стпень преобразованности РОВ осадочных отложений. В озере обнаружена восстановительная обстановка, осадочное ОВ в которой глубоко переработано бактериями и имеет высокие коэффициенты созревания, сопоставимые с таковыми для незрелых, "биогенных", нефтей.

Изучен индивидуальный состав алкилзамещенных би- и триароматических углеводородов 5 нефтей многопластового месторождения Тамсагбулаг (Монголия). Установлено, что содержание триаренов возрастает с увеличением глубины залегания продуктивных пластов. Среди триаренов содержание диметилфинантренов во всех нефтях преобладает над содержанием метил- и триметилизомеров. Данные состава би- и триароматических углеводородов были использованы для оценки степени термической зрелости нефтей.

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.

С использованием современного инструментального физико-химического анализа установлены общие композиционные и структурные показатели нескольких образцов нефтей многопластового месторождения Цаган-Элс. Молекулярная масс-спектрометрия обессмоленных нефтей позволила определить групповые концентрации и молекулярно-массовые распределения углеводородов, относящихся к 30 различным структурным типам, в каждом из исследованных образцов. Все отмеченные параметры этих впервые исследованных нефтей сравнены с аналогичными характеристиками других, ранее изученныех нефтей.

Установлены средние композиционные и структурные характеристики ряда нефтей северных регионов Германии и Прибалтики, а также содержащихся в них и ряда ранее детально не анализировавшихся высокомолекулярных гетероатомных соединений (смол). Показано, что, несмотря на принадлежность всех изученных нефтей к одним и тем же химическим типам, определяемым по углеводородному составу объектов, их смолитсые компоненты значительно разнятся как по содержанию в нефтях, так и по структурным особенностям углеродных скелетов молекул.

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.

Обобщены данные по распределению липидных антиоксидантов (АО) в организмах-продуцентах и осадочном ОВ современных отложений озер Западной и Восточной Сибири. АО являются тетратерпеноидные и тетрапиррольные пигменты, унаследованные от биопродуцентов. Сохранность АО в осадках определяется о/в условиями среды осадконакопления. Наибольшим антиоксидантным потенциалом обладают ациклические и циклические каротиноиды с кето- и кето-метокси-заместителями, бактериохлорофиллы и феофитины хлорофиллов. Микробиальная переработка осадочного ОВ повышеает антиокислительные свойства осадочных липидов за счет цис-изомеризации каротиноидов. Для изученных объектов выявлена отрицательная связь содержания липидов с долей в них АО, обусловленная диссоциацией биогенных АО в процессе разубоживания осадочного ОВ минеральной фракцией. Тенденция сохраяется для зрелых осадков, благодаря разбавлению липидных фракций образующимися УВ. Антиоксдантные свойства ОВ предлагаются в качестве параметра для оценки зрелости осадочного ОВ.

С помощью лабораторного макета вискозиметра - криометра - получены звисимости механического сопротивления образца нефти от температуры при различных скоростях охлаждения. Область первого перегиба рассматриваемых зависимостей сопоставляется с температурой застывания по ГОСТ. Приводится методика измерения.

Описывается вискозиметр-криометр для получения температурной зависимости вязкости углеводородных жидкостей в области +50 - -50С. Устройство реализует вибрационный метода измерения вязкости. Используется двухконтурная холодильная машина с полупроводниковым и компрессионным источниками холода и датчик "Реокинетика". Измеритель температуры выполнен на специализированной микросхеме LM35. Работа в режиме непрерывного охлаждения дает возможность определить общий вид рассматриваемой зависимости. Точные значения вязкости при конкретной температуре можно получить, используя методику измерения стационарной вязкости. Разрешающая способность по каналу вязкости - 0,2 МПа -с, объем измерительной ячейки - 2см3.

Рассмотрены вопросы использования данных дистанционного зондирования для изучения структуры растительности на нефтедобывющих трриториях. Определена пространственная структура растительного покрова территории на основе дешифрирования космических снимков. Карта пространственной структуры растительного покрова центральной и юго-восточной частей Западной Сибири, где сосредоточен основной нефтдобывающий комплекс России, создана с применением средств геоинформационной ситемы ArcView 3.2. Результаты работы могут использоваться в задачах мониторинга воздействий нефтедобычи.

Изучено окисление изопропилбензола в присутствии тетрафенилпорфинов Co, Cu, Zn, Al, In. Показано, что каталитическая активность тетрафенилпорфинов металлов зависит от металла-комплексообразователя в молекуле тетрафенилпорфина.

На примере реакции окисления циклогексана предложена численная модель кинетики окисления углеводородов в реакторе с барьерным разрядом (БР). Результаты расчетов с использованием 2-мерной модели БР показали, что энергия электронов и другие характеристики разряда в чистом кислороде и в смеси кислорода с парами циклогексана отличаются незначительно, что позволило использовать для моделирования реакции окисления циклогексана упрощенную модель однородного разряда. Результаты расчетов показали хорошее согласие с экспериментальными данными.

Система газ-нефть-вода-коллектор представляет взаимодействующие молекулы, сценарий поведения которых может быть описан квантово механическими законами.

По составу углеводородов определен химический тип и степень преобразованности ряда нефтей Западно-Сибирского и Тимано-Печорского НГБ. Методом высокотемпературной газожидкостной хроматографии исследован состав фракций нефтяных высокомолекулярных углеводородов (ВМУВ)С40+ (восков). Основную долю ВМУВ во всех нефтях составляют н-алканы, гомологический ряд которых датсигает 61 атома углерода в молекуле. Кроме них во фракции восков присутствуют 2- и 3-метилалканы состава С24-С50, среди алкилцикланов - С34-С63. Особое значение имеет исследование состава фракций ВМУВ для нафтеновых нефтей. Новые данные ос составе и распределении высокомолекулярных н-алканов, метилзамещенных алканов и алкилциклопентанов дают дополнительную информацию об условиях осадконакопления исходного ОВ и процессах его превращения в недрах.

Усиленное выпадение асфальтосмолопарафиновых отложений характерно даже для нефтей с невысоким содержанием парафиновых углеводородов. На примере нефти Верхнечонского месторождения изучен процесс осадкообразования в диапазоне температур потока нефти 50-10С и температур осадкообразующей поверхности -30- +30С. Структуру осадков нефти, отобранных при различных температурах изучали при помощи микрофотографий, сделанных на микроскопе биологическом исследовательском МБИ-15У с цифровой видеокамерой и при увеличении в 480 раз.