Учебное пособие является дополнением и развитием традиционных учебников по разработке нефтяных месторождений. В нем рассмотрены вопросы классификации нефтей и методов их добычи, представлены опыт и современные технологии скважинной, открытой и шахтной систем разработки залежей тяжелых нефтей и природных битумов, методы контроля и пути решения экологических проблем, возникающих при этом, даны экономические аспекты комплексного освоения углеводородного сырья. Издание предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки магистров 131000 "Нефтегазовое дело", аспирантов. Книга может быть полезна инженерно-техническим работникам нефтегазовой промышленности.

Книга включает в себя доклады, которые были представлены на VIII Международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, Россия, 24–28 сентября 2012 г.). В представленных докладах затрагиваются методические вопросы исследования нефтей и родственных природных объектов. Изложена информация о структуре и свойствах смолисто-асфальтеновых компонентов нефтей, о механизмах фазообразования в нефтяных дисперсных системах. Приводятся данные о молекулярном и изотопном составе углеводородных и гетероорганических соединений нефтей и рассеянного органического вещества пород различных нефтегазоносных провинций. Большое внимание уделено процессам катагенетического преобразования и биотрансформации нефтей и органического вещества осадочных пород. Рассмотрены различные аспекты решения проблемы повышения нефтеотдачи пластов, вопросы регулирования коллоидно-химических и реологических свойств вязких парафинистых нефтей Монголии и России и роль асфальтенов в этих процессах. Приводятся данные о формировании водо-нефтяных эмульсий и системе сбора обводненной продукции.Значительная часть работ посвящена перспективным физико-химическим технологиям подготовки и транспорта нефти, водонефтяных эмульсий и газа, моделированию дисперсии жидкости в пористой среде при покомпонентной закачке композиций для повышения нефтеотдачи. В докладах отражено современное состояние научно-исследовательских и опытно-промышленных работ в области каталитических методов переработки углеводородного сырья. Большое внимание уделено применению новых нетермических методов активации превращенийуглеводородов (плазмохимия, механохимия), обеспечивающих повышение глубины переработки нефти и природных углеводородных газов. Также рассматриваются вопросы получения ценных продуктов и материалов из природных битумов и битуминозных песков. Затронут широкий круг актуальных задач в области обеспечения экологической безопасности функционирования нефтегазового комплекса. Опубликованные материалы представляют несомненный интерес для научных сотрудников и специалистов инженерно-технического профиля, работающих в области геохимии, добычи, транспорта и переработки нефти и газа, а также для преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений соответствующих профилей.

В монографии представлены результаты анализа и обобщения экспериментальных исследований особенностей физико-химических свойств и сверхвязких нефтей пермских отложений Республики Татарстан и методов извлечения их из пласта, проведенных в ТатНИПИнефть. Проведен краткий обзор работ по реологическому изучению и попыток организации добычи природных битумов в XVIII-XIX веках. Дан анализ результатов опытно-промышленных работ на Сугушлинской, Мордово-Кармальской и Ашальчинской залежах шешминского горизонта уфимских отложений. Представлена новая классификация углеводородов, более полно учитывающая рекомендации Нефтяного конгресса и показатели из проекта "Методические рекомендации по применению "Классификации запасов и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов", а также существующие налоговые стимуляторы федерального и регионального законодательств. Рассмотрены особенности определения фильтрационно-емкостных свойств коллекторов СВВН. Сформулированы направления совершенствования скважинных методов добычи сверхвязких нефтей. Издание предназначено для широкого круга ученых и специалистов, связанных с проблемами освоения залежей сверхвязких, сверхтяжелых нефтей. Книга представляет интерес также для студентов и аспирантов нефтяных вузов.

На примере тяжелых, высоковязких нефтей месторождений Усинское и Ляохэ изучены основные тенденции изменения их состава и свойств при термолизе в лабораторных условиях. Эксперименты проводились в автоклаве периодического действия в интервале температур 200-350 °С с добавлением воды и внесением минеральной добавки для изучения характера влияния нефтеносной породы. Продукты термолиза представлены газами, нерастворимыми продуктами карбонизации, преобразованной нефтью. Обнаружено, что в жидких продуктах термолиза содержание азота, серы отличается от такового для исходных нефтей, повышается содержание асфальтенов, уменьшается доля смол и масел. В составе продуктов акватермолиза возрастает доля азотистых оснований, ароматических и кислородсодержащих структурных фрагментов, появляются амиды. Существенно изменяются удельный показатель поглощения нефтей и их фракций при длине волны 500 нм, а также индивидуальный состав алканов и нафталинов. Тенденции изменения основных параметров состава при акватермолизе усинской нефти и нефти месторождения Ляохэ прямо противоположны. Влияние минеральной добавки на результаты термолиза проявляется только на уровне выхода жидких продуктов, их элементного, группового и функционального (по данным ИК-спектров) составов и незаметно на уровне структурно-группового и индивидуального составов идентифицированных в маслах соединений.

Настоящий сборник содержит материалы Международной научно-практической конференции "Природные битумы и тяжелые нефти", посвященной столетию со дня рождения основоположника отечественной битуминологии профессора Владимира Алексеевича Успенского. Тексты публикуются в соответствии с авторским оригиналом.

В сборнике представлены статьи, подготовленные Бугульминским научно-исследовательским центром по добыче природных битумов и высоковязких нефтей Урало-Поволжья ВНИИнефти. Раскрыты вопросы геологического строения и условия залегания природных битумов Урало-Поволжья, показаны перспективы ввода в разработку месторождений, рассмотрены особенности скважинной разработки месторождений природных битумов с применением термических методов воздействия на пласт. Затронуты новые методы, в частности прогрев пласта токами промышленной частоты. Рассмотрены особенности строительства и эксплуатации битумных скважин. Большое внимание уделено работам в области техники и технологии добычи природного битума, исследования скважин при термических методах разработки. Освещены вопросы переработки природных битумов, опыт применения битумоносных пород в дорожном строительстве.

Рассмотрены особенности и технологические принципы разработки залежей аномально вязких нефтей и битумов. Приведены результаты аналитических исследований различных вариантов прогрева таких залежей, а также результаты экспериментальных исследований основных факторов, повышающих нефтеотдачу при тепловом воздействии. На основании комплексных исследований описан механизм прогрева и нефтеотдачи залежей аномально вязких нефтей. Изложен опыт промышленного применения различных технологий теплового и термохимического воздействия на пласты Ярегского и пермо-карбоновой залежи Усинского месторождений. Обоснованы основные направления развития технологий разработки рассмотренных объектов. Монография предназначена для работников нефтяных предприятий и научных учреждений, занимающихся освоением месторождений высоковязких нефтей и битумов.

В данной работе представлены два различных подхода к прогнозированию работы пароциклических скважин. Первый - для скважин с историей применения пароциклики длиной в несколько циклов, на примере месторождения Ляохэ, Китай. Второй - для скважин, где только планируется начать применение пароциклики, на примере скважин пермо-карбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения, республика Коми. Рассмотрено планирование комплексного паротеплового и физико-химического воздействия на скважину с применением гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций института химии нефти, а также прогнозирование эффективности такого воздействия. Для всех представленных в работе методик расчетов созданы специализированные компьютерные программы.

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.

Определены важнейшие композиционные и структурно-групповые характеристики смол и асфальтенов из 13 тяжелых нефтей различных нефтеносных регионов и четырех природных битумов месторождений Казахстана. Установлено, что величины большинства найденных параметров не выходят за пределы интервалов, найденных ранее для смол и асфальтенов из обычных (легких и средних) нефтей. Сходны и общие тенденции изменения состава и структуры смол и асфальтенов в зависимости от условий залегания объекта. Интервалы колебаний всех композиционных и структурных параметров смол и асфальтенов перекрываются между собой. Известные закономерные различия между этими группами компонентов нефтей проявляются лишь при сравнении средних значений параметров. Высокая способность смол и асфальтенов к межмолекулярной диссоциации с образованием комплекса, полимолекулярных агрегатов, «пачечных» частиц и мицелл придает нефтям и битумам свойства полидисперсных динамически равновесных систем, состояние которых значительно меняется под влиянием внешних факторов.

Описана история развития нефтяной и газовой промышленности в России и СССР, а также роль "Товарищества братьев Нобель", В. Г. Шухова и др. в становлении и развитии нефтяной отрасли. Освещены вопросы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений, способы бурения скважин, в том числе горизонтальных и боковых горизонтальных стволов. Излагаются основные вопросы, связанные с добычей, сбором и транспортом нефти и газа. Рассмотрены тепловые методы, в том числе новые, для разработки месторождений с вязкими и высоковязкими нефтями. Уделено внимание вопросам ухудшения проницаемости призабойных зон пласта и новым методам их увеличения. Для научных и инженерно-технических работников нефтяной и газовой промышленности, аспирантов и студентов. Курс лекций читается на нефтяном факультете УдГУ, г. Ижевск.

Показано изменение выхода газа, жидких продуктов и кокса в зависимости от условий крекинга природных битумов Ашальчинского и Кармальского месторождений (Татарстан). Установлены изменения вещественного и фракционного составов продуктов крекинга в зависимости от условий процесса. Выявлены характерные отличия состава жидких продуктов крекинга, полученных в стационарных проточных условиях.

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.

Исследовано влияние термического и каталитического крекинга тяжелой Усинской нефти на количество и состав газообразных продуктов и выход дистиллятных фракций. Показано, что наибольшее количество светлых дистиллятов получается при использовании в крекинге нефтяного сырья катализаторов типа HM и HY, обладающие более высоким диаметром пор по сравнению с HZSM-5.

С использованием методов экстракции, адсорбционной хроматографии показано, что в составе макромолекул асфальтенов усинской нефти присутствуют относительно низкомолекулярные соединения, представленные нормальными и разветвленными алканами, моно- и полициклическими нафтенами, моно-, би-, три-, тетра_ и пентациклическими ароматическими углеводородами, их фенил- и нафтенопроизводными, бензо-, дибензо- и нафтобензотиофенами, карбазолами и бензокабазолами, этиловыми эфирами высших жирных кислот, дибензофуранами и флуоренонами, а также кислотами, амидами и сульфоксидами.

В книге помещены СБОРНИКИ Всесоюзной конференции по проблемам комплексного освоения природных битумов и высоковязких нефтей (Казань, 3-7 июня 1991 г.). Освещены современные достижения в создании научных основ технологии и средств разработки месторождении природных ьитумов (ПБ) и высоковязких нефтей (ВВН). Значительное внимание уделено особенностям химического состава ПБ и ВВН, вопросам комплексной переработки этих природных образований с целью получения различных нефтепродуктов, включая широкий ассортимент ценных малотоннажных химических продуктов. Представлены данные по изменению состава и свойств битумоидов, а также получаемых из них продуктов в зависимости от применяемых методов воздействия на пласт. Отражены вопросы геологии, геохимии, экономики и экологии. Книга представляет интерес для широкого круга исследователей в области нефтехимии, энергетики, геологии, геохимии, металлургии, экологии, инженерно-технических работников нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и других специалистов. Подготовлено к печати в соответствии с решением конференции. В сборник включены материалы докладов пленарных и секционных заседаний. Ряд авторов по различным причинам не представили тексты докладов, поэтому в данный сборник включены лишь тезисы их докладов. В основном тексты статей даны в авторской редакции.

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.

Для увеличения нефтеотдачи и интенсификации разработки залежей тяжелых, высоковязких нефтей с низкой пластовой температурой без паротеплового воздействия предложены "холодные" физико-химические технологии с применением гелей, золей и нефтевытесняющих композиций с регулируемой вязкость. и щелочностью, имеющих низкую температуру замерзания (минус 20 + минус 60 о С). Представлены результаты опытно-промышленных испытаний технологий в 2014-2015 гг. на опытных участках пермокарбоновой залежи Усинского месторождения, разрабатываемых на естественном режиме. Установлены увеличение дебитов по нефти и интенсификация разработки. Технологии показали высокую эффективность и были рекомендованы к промышленному применению. Промышленное испытание новых технологий позволит продлить рентабельную эксплуатацию месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, и вовлечь в разработку месторождения с трудно извлекаемыми запасами, в том числе залежи тяжелых, высоковязких нефтей.

Изучены распределение и состав азот- и сероорганических соединений в тяжелых нефтях Усинского месторождения Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна, добываемых без применения методов повышения нефтеотдачи и с использованием паротепловой обработки. Показано, что стационарное высокотемпературное воздействие водяного пара на пласт приводит к увеличению содержания низкомолекулярных азотистых и уменьшению содержания низкомолекулярных сернистых соединений. В их составе возрастает доля структур, содержащих кислород и полициклические ароматические фрагменты. Воздействие пара приводит к снижению доли более алкилированных азотистых и сернистых соединений.

Рассмотрены методические вопросы комплексного анализа пространственных и количественных изменений физико-химических свойств трудноизвлекаемых нефтей. Целью комплексного анализа свойств тяжелой, вязкой, высокосмолистой, малопарафинистой и высокопарафинистой нефтей является установление географических закономерностей их распределения, зависимости изменения их физико-химических свойств от глубины залегания, возраста нефтевмещающих пород, литологических характеристик коллекторов и термобарических условий их залегания. Пространственный анализ осуществлен на основе использования средств геоинформационных систем (ГИС) и ГИС-технологий. Приведены результаты сравнительного анализа пространственных изменений физико-химических свойств вязких нефтей континентов, стран и нефтегазоносных бассейнов.

Проведен анализ распределения трудноизвлекаемых нефтей (тяжелых, вязких, парафинистых и высокосмолистых) по объему запасов. Изучены особенности физико-химических свойств этих видов нефтей. Показано, что тяжелые, вязкие и высокосмолистые нефти по физико-химическим свойствам являются в среднем тяжелыми и сверхтяжелыми, сверхвязкими, отличаются от перечисленных тем, что они относятся к нефтям средней плотности и повышенной вязкости и являются высокопарафинистыми, с самым низким содержанием серы, смол и асфальтенов. Выявленные закономерности могут быть использованы при решении практических задач нефтяной отрасли.

Проведен обзор закономерностей изменений физико-химических свойств тяжелых высоковязких нефтей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Приведены данные статистического анализа свойств тяжелых высоковязких нефтей (ТВВН) в зависимости от литологической характеристики нефтевмещающих пород. Установлено уменьшение плотности (р) и вязкости (м) нефтей с увеличением глубины залегания. Показано, что максимальное значение ρ и м ТВВН наблюдается в нефтевмещающих породах нижней перми, а минимальное - в отложениях девона. По физико-химическим свойствам тяжелые высоковязкие нефти в среднем являются сернистыми, высокосмолистыми, среднеасфальтенистыми, со средним содержанием фракции н.к. 300 °С и малопарафинистыми.

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.

Исследована структура асфальтенов тяжелой нефти по схеме, исключающей стадию их термической деструкции и предполагающей разделение асфальтенов на высокомолекулярных компоненты, "низкомолекулярные асфальтены" и мальтены. Определен элементный состав выделенных компонентов. Методом хроматомасс-спектрометрии изучжен состав полициклических ароматических углеводородов и гетероатомных соединений мальтенов, входивших в состав асфальтенов.

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.

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.

Методические рекомендации дают возможность качественно выполнять корреляцию разрезов скважин - наиболее трудный этап детального изучения месторождений. Показана центральная роль корреляции при геологическом моделировании месторождений, говорится о границах применимости и использовании ее совместно с сейсмическими исследованиями. На примере отечественного комплекса AutoCorr рассмотрены основные этапы автоматической и автоматизированной корреляции, поясняется геолого-геофизический смысл заложенных в них алгоритмов. Преложен комплекс методических приемов, позволяющих в интерактивном режиме добиваться объективных результатов корреляции путем распознования образов геофизических кривых в скважинах. На основе схем корреляции и результатов сейсмических исследований даны примеры для распознования образов геологических моделей сложнопостроенных объектов. С помощью разнообразных методических приемов корреляции разрезов скважин распознаются условия залегания и формирования отложений на объектах разного уровня в пределах различных нефтегазоносных регионов страны на примере: пермокарбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции; терригеновой толщи нижнекаменноугольных отложений и вмещающих ее карбонатных пород Самарского региона Камско-Кинельской системы прогибов, а также врезов на месторождениях Южно-Татарского свода и Бирской седловины Урало-Поволжья; ачимовских клиноформ и аномальных разрезов баженовской свиты на месторождениях Западной Сибири. Для специалистов в области газонефтяной геологии. Книга полезна студентам, магистрантам и аспирантам соответствующих специальностей.

Сборник включает в себя доклады, которые были обсуждены на IX Международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, Россия, 22–25 сентября 2015 г.). В представленных материалах изложены различные аспекты теории образования нефти. Затрагиваются методические вопросы исследования нефтей и родственных природных объектов. Приводятся данные о надмолекулярной структуре нефтяных систем, о составе и свойствах углеводородных и гетероорганических компонентов нефтей и рассеянного органического вещества пород различных нефтегазоносных провинций. Большое внимание уделено изучению углеводородных флюидов с точки зрения геохимии. Значительная часть работ посвящена созданию физико-химических, микробиологических и комплексных методов увеличения нефтеотдачи, газо- и конденсатоотдачи для месторождений с трудно извлекаемыми запасами, современных технологий подготовки и транспорта нефти, водонефтяных эмульсий и газа, перспективных для освоения нефтегазовых месторождений Арктического региона. Приводятся результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного использования новых физико- химических технологий увеличения нефтеотдачи месторождений с трудно извлекаемыми запасами, в том числе залежей высоковязких нефтей, влияние методов увеличения нефтеотдачи на состав извлекаемой нефти. В докладах отражено современное состояние научно-исследовательских и опытно-промышленных работ в области рационального использования углеводородного сырья. Большое внимание уделено нетрадиционным подходам, обеспечивающим повышение глубины переработки нефти и природных углеводородных газов, а также рассматриваются вопросы получения ценных продуктов и материалов из альтернативных источников – природных битумов, горючих сланцев, битуминозных песков, бурых углей. Затронут широкий круг актуальных задач в области обеспечения экологической безопасности функционирования нефтегазового комплекса. Опубликованные материалы представляют несомненный интерес для научных сотрудников и специалистов инженерно-технического профиля, работающих в области химии, геохимии, добычи, транспорта и переработки нефти и газа, а также для преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений соответствующего профиля.

В монографии обобщены результаты детального изучения состава высокосернистого природного асфальтита жильного типа и продуктов его термического превращения при автоклавной конверсии в сверхкритической воде, акватермолизе в проточном реакторе при 175-575С, флэш-пиролизе асфальтита, асфальтенов, масел, смол при 400 и 650С. Исследования проведены с использованием анализа элементного и компонентного состава, спектрофотометрии, ИК- и ЭПР-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа, газожидкостной хроматографии, хроматомасс-спектрометрии. Изложенные материалы расширяют представления о строении смолисто-асфальтеновых и масляных компонентов нефтей и природных битумов, путях катагенетического преобразования органического вещества осадочных пород при воздействии природных и техногенных факторов и являются научной основой для совершенствования и разработки способов переработки природных битумов. Книга представляет интерес для научных работников, аспирантов и студентов, проводящих исследования в области химии и геохимии нефти и природных битумов, их добычи и переработки.

На примере нефтей Усинского месторождения и месторождения Ляохе изучены основные тенденции изменения состава тяжелых, высоковязких нефтей при тепловом воздействии в присутствии воды. Эксперименты по лабораторному моделированию проводили в интервале температур 200-350 °С с добавлением минеральной добавки для изучения характера влияния нефтеносной породы. Изменение группового состава по сравнению с исходными нефтями характеризуется увеличением содержания асфальтенов и уменьшением содержания спирто-бензольных смол. По данным ПК-спектроскопии в составе продуктов термолиза возрастает доля пиридиновых оснований, сульфоксидов, амидов, карбонилсодержащих соединений ароматических структур. Лабораторный термолиз в среде водяного пара приводит также к заметному изменению состава н-алканов в масляной фракции нефти.

Рассмотрены особенности добычи тяжелых и высоковязких нефтей и методы увеличения нефтеотдачи залежей, содержащих такие нефти. Впервые показано, что неравновесные свойства, характерные для высоковязких и тяжелых нефтей, оказывают существенное влияние на показатели разработки и эксплуатации месторождений. Описаны методы определения этих свойств по результатам лабораторных и промысловых исследований, а также гидродинамические методы исследования скважин, добывающих тяжелые нефти. Для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием разработки месторождений тяжелых и высоковязких нефтей и их добыче.

В статье рассматривается применение темогеля ГАЛКА при пароциклических обработках (ПЦО) нефтедобывающих скважин. Представлен анализ эффективности ПЦО в зависимости от начальной обводненности продукции скважины. Приведены результаты применения темогеля ГАЛКА при ПЦО скважин пермо-карбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения, республика Коми. На основе анализа промысловых данных сделаны выводы об оптимальном количестве термогеля и схеме его применения. Приведено описание компьютерной программы для расчета необходимого количества термогеля ГАЛКА.

В сборнике отражены результаты анализа разработки нефтяных месторождений в условиях высокой обводненности продукции, содержащих нефти повышенной вязкости и битумы, методы изучения физических свойств нефти, газа и воды, а также содержащих их коллекторов. Приведена программа освоения природных битумов в СССР. Отражены результаты изучения применения двуокиси углерода при вытеснении нефти.

Для увеличения эффективности пароциклического воздействия на залежи высоковязких нефтей предложены термообратимые гелеобразующие полимерные системы с нижней критической температурой растворения (НКТР): простой эфир целлюлозы (ЭЦ) - водная фаза. Исследование кинетики гелеобразования и реологических характеристик в указанных ситемах в области температур 20-250 С показали воспроизводимость реологических параметров гелей при циклическом реверсировании процессов нагревания и охлаждения. Установлено, что действие добавок на температуру гелеобразования аддитивно. Температура превращения геля в жидкость на 30-50 градусов ниже температуры гелеобразования. Температуры гелеобразовния и разжижиения практически линейно возрастают с увеличением концентрации реагентов, при этом для всех исследованных реагентов, кроме карбамида, эти зависимости симбатны. Гелеобразующие системы показали высокую эффективность на моделях неоднородного пласта с проницаемостью пропластков, отличающейся в 3,4-5,4 раза, их можно рекомендовать для регулирования фильтрационных потоков пластовых флюидов, ограничения водопритока, увеличения охвата паротепловым и пароциклическим воздействием залежей высоковязкой нефти как на ранней, так и на поздней стадии разработки месторождений. В 2005 г. успешно проведены опытно-промышленные испытания гелеобразующей композиции при пароциклической обработке скважины на залежи высоковязкой нефти месторождений Ляохэ (КНР).

С позиции соответствия реальным характеристикам критически рассмотрены существующие способы структурно-группового анализа высококипящих компонентов нефти с применением результатов радиоспектроскопии. Описан новый, теоретически обоснованный подход к структурно-групповому анализу исходя из тех же данных, базирующийся на учете накопленных сведений о составе и строении компонентов нефти и других каустобиолитов и исключающий использование формальных допущений, не соответствующих природе изучаемых объектов.

Посвящена проектированию и анализу осуществления разработки нефтяных месторождений. Приведена аналитическая методика проектирования разработки нефтяных месторождений. Центральной частью этой методики являются уравнения разработки нефтяной залежи, включающие в себя уравнения добычи нефти и жидкости и числа работающих скважин, а также формулы амплитудного дебита залежи, ее начальных извлекаемых запасов нефти и жидкости, критерия рациональности варианта разработки по максимуму экономической эффективности и других необходимых параметров процесса. Методика представляет собой аналитическое решение прямой и обратной задач проектирования разработки залежи; отличается мобильностью и учетом всех существенных параметров и действующих факторов. Она учитывает любой порядок бурения скважин и осуществления мероприятий, любые параметры пластов, любые свойства нефти и вытесняющего агента; позволяет специалисту в реальное ограниченное время рассматривать и оптимизировать разработку нефтяной залежи, позволяет из огромного множества возможных вариантов разработки выбрать рациональный вариант. Главное внимание направлено на радикальное увеличение текущей добычи нефти и конечной нефтеотдачи пластов за счет повышения качества контроля работы и регулярных гидродинамических исследований скважин и на этой основе повышения управляемости, т.е. повышения эффективности управления процессом разработки, а также за счет применения следующих высокоэффективных технологий извлечения нефти из недр: рациональной эксплуатации добывающих скважин при высоких давлениях насыщения, близких к пластовым давлениям; газового заводнения, когда за счет широкой фронтальной оторочки газа предельно увеличивается коэффициент вытеснения нефти, а за счет последующей закачки воды обеспечивается достаточно высокий коэффициент охвата пластов вытеснением; чередующейся закачки воды и небольшой части добытой нефти на залежах нефти высокой и сверхвысокой вязкости. Для специалистов по разработке нефтяных месторождений, занятых проектированием, осуществлением и усовершенствованием процесса разработки, а также студентов вузов по специальности "Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений".

В монографии рассмотрены особенности физико-химических свойств и пространственного размещения трудноизвлекаемых нефтей, рассматривыемых как прирост добычи нефти в будущем в связи с исчерпанием легкодоступных запасов. К трудноизвлекаемым относятся нефти с аномальными физико-химическими свойствами (тяжелые, вязкие, смолистые, парафинистые) и нефти с осложненными условиями залегания, с аномальным газосодержанием и высоким содержанием сернистого газа. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых эффективных технологий добычи, транспорта и переработки нефтей. Монография будет полезна для специалистов, занятых в области разведки, добычи, транспортировки и переработки нефтяного сырья, а также для аспирантов и студентов, обучающихся по соответствующим специальностям.

Эксперты считают, что в среднесрочной перспективе Западно-Сибирский нефтегазоносный бассейн будет главным резервом нефтедобычи. В силу этого исследование основных свойств высоковязких нефтей бассейна не только актуально, но и имеет высокое практическое значение. В частности, анализ закономерностей изменения вязкости нефтей в зависимости от глубины залегания, проведенный авторами при поддержке гранта РФФИ "Обь" (проект № 05-05-98009), показал уменьшение вязкости с увеличением глубины залегания. По физико-химическим свойствам высоковязкие нефти в среднем являются тяжелыми, сернистыми, высокосмолистыми, высокоасфальтенистыми с низким содержанием парафинов и фракции н.к. 200 оС. По возрасту пород высоковязкие нефти в основном являются мезозойскими.

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.

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.

Значительные запасы высоковязких нефтей и природных битумов с их уникальными свойствами выдвигают проблему эффективного использования такого сырья в число важнейших и актуальных. В настоящем сборнике сгруппированы тезисы докладов, представленных на конференцию, которые отражают результаты экспериментальных и теоретических работ по двум основным направлениям изучения этой сложной проблемы: освоение месторождений (извлечение, транспортировка); переработка и рациональное использование компонентов тяжелых нефтей и природных битумов (нетрадиционные продукты). В материалах сборника освещены научные основы и технологические решения процессов разработки месторождений, создания техники и средств. Значительное внимание уделено химическому составу и выделению ценных составляющих этого сырья, предложены схемы переработки (варианты) с целью получения практически полезных продуктов, включая малотоннажные нефтехимикаты. Представлены данные по оценке влияния методов воздействия на пласт, состав и свойства битумов (нефтей), а также на получаемые из них различные виды продукции. Отражены вопросы геологии, геохимии, экономики и экологии. Сборник представляет интерес для широкого круга исследователей в области нефтехимии, энергетики, геологии, геохимии, металлургии, экологии и инженерно-технических работников нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности и других специалистов. Тезисы докладов расположены в сборнике в следующем порядке: пленарные доклады (ПД); секционные устные доклады (УД); стендовые доклады (СД) и публикации без предоставления времени для доклада (БД), последние наравне с докладами будут обсуждаться в общей дискуссии в конце соответствующих заседаний. Тексты тезисов даны в .авторской редакции.

В лабораторных условиях исследовано влияние высоковязкой нефти Усинского месторождения на оксигеназную активность аборигенной почвенной микрофлоры. После периода адаптации, микроорганизмы приспосабливаются к углеводородам высоковязкой нефти и скорость биохимического окисления возрастает. За 60 суток эксперимента утилизация нефти составила 50 %. Анализ остаточных углеводородов нефти методом ИК-спектрометрии показал появление полос поглощения в области 1070, 1165, 1730, 1270, 3300 см-1, что указывает на присутствие большого количества кислородсодержащих соединений и свидетельствует о процессах окисления углеводородов нефти. Хроматомасс-спектрометрический анализ подтвердил интенсивность биодеструкции: утилизация насыщенных ациклических УВ составила 77.5 %, циклических - 99.2 %, алкилбензолов - 99 %, биоароматических - 97-99 %, триароматических - 96 % и полиароматических - 97 %.