Главная – Журналы – Поиск по журналам

Приведены результаты исследований по превращению различного по составу газообразного углеводородного сырья в олефиновые углеводороды на цеолитсодержащих катализаторах. Результаты испытания катализаторов свидетельствуют о том, что модифицированные фосфором и марганцем цеолиты проявляют высокую активность в процессе превращения низших алканов С2-С4 в олефиновые углеводороды. Установлено, что наибольшей дегидрирующей активностью обладает P-содержащий цеолитный катализатор, а Mn-содержащий цеолитный катализатор характеризуется более высокой общей активностью. Показано, что значительное превращение сырья наблюдается в температурном интервале 600-650 °С в зависимости от длины углеводородной цепи молекулы исходного алкана. Для P-содержащего цеолитного катализатора наблюдается практически линейная зависимость выхода олефиновых углеводородов от конверсии исходных С2-С4-углеводородов. В то же время для Mn-содержащего цеолита зависимость выхода олефинов от конверсии определяется типом исходного алкана. Методами термопрограммированной десорбции аммиака и низкотемпературной адсорбции азота исследованы кислотные и текстурные характеристики исходного цеолита и его модифицированных образцов и установлены их отличительные особенности, влияющие на свойства катализаторов в процессе превращения алканов С2-С4 в олефиновые углеводороды.

Изучен состав фрагментов, связанных сульфидными мостиками в молекулах смолисто-асфальтеновых веществ, выделенных из жидких продуктов термодеструкции асфальтеновых компонентов тяжелых высокосернистых нефтей Усинского и Ашальчинского месторождений в сверхкритическом н-гексане с использованием комплекса физико-химических методов исследования (селективная химическая деструкция, ИК-спектроскопия, хромато-масс-спектрометрия). Набор соединений, идентифицированных в продуктах разрушения С-S-связи в молекулах “вторичных” асфальтенов и смол, в значительной степени идентичен набору, установленному в продуктах химической деструкции молекул исходных асфальтеновых компонентов. Они представлены нормальными и разветвленными алканами; н-алкилциклопентанами; н-алкилциклогексанами; стеранами; гопанами; фенилалканами, различающимися местом присоединения фенильного ядра к углеродной цепи; дифенилами; нафталинами; фенантренами; дибензотиофенами; н-алкановыми кислотами; этиловыми и изопропиловыми эфирами н-алкановых кислот; пентациклическими соединениями ряда олеанена. Отличительной особенностью молекул “вторичных” асфальтенов является наличие в их структуре связанных через сульфидные мостики н-алк-1-енов с четным числом атомов углерода и моноциклических ароматических углеводородов. Установлено сходство набора соединений, связанных через сульфидные мостики в структуре исходных асфальтенов и продуктов их термического разложения в сверхкритических условиях. Это свидетельствует о том, что “вторичные” асфальтены и образующиеся смолы являются фрагментами молекул исходных образцов и связаны в их структуре через наименее термически устойчивые функциональные группы - сложноэфирные, дисульфидные и сульфидные. Выявленные различия в характере молекулярно-массового распределения одноименных серосвязанных соединений в структуре “вторичных” асфальтенов и смол позволяют предположить, что образующиеся смолистые компоненты находятся на периферии макромолекул асфальтенов тяжелых высокосернистых нефтей.

Создан композиционный материал металл-углерод на основе технического углерода и металлов (Ni и Co), исследованы его физико-химические и каталитические свойства в реакции окислительной десульфуризации нефти. Установлено, что процесс окисления серосодержащих соединений нефти можно проводить в достаточно мягких условиях: температура 60 °С, время процесса 90 мин, содержание катализатора 1-1.3 мас. %, молярное соотношение сернистое сырье/окислитель = 1 : 4. Более эффективной экстракционной системой для извлечения окисленных соединений серы из нефти является смесь диметилфорамида (ДМФА) и воды при объемном соотношении 9 : 1. При этом удается достичь высокой степени удаления серы - более 70 %.

С использованием комплекса физико-химических методов (электронная микроскопия, спектроскопия протонного магнитного резонанса, рентгенофазовый анализ, химическая деструкция, хромато-масс-спектрометрия) изучена структурная организация и химический состав асфальтенов тяжелых нефтей из отложений палеозойского комплекса Волго-Уральской и Тимано-Печорской нефтегазоносных провинций. Показано, что для асфальтенов нефтей пермокарбоновой и девонской залежей, в отличие от асфальтенов пермской нефти, имеющих гладкую поверхность, характерны рыхлая и пористая поверхность и более мелкие размеры наноагрегатов, которые образуют беспорядочную запутанную структуру, обусловленную наличием развитого алкильного обрамления, затрудняющего укладку ароматических листов. Кристаллиты наноагрегатов асфальтенов тяжелых нефтей имеют схожие значения параметров, характеризующих толщину, средний диаметр и количество ароматических слоев в их пачечном ядре, а также расстояние между ароматическими слоями и насыщенными фрагментами. Установлено, что усредненная молекула асфальтенов пермской нефти обладает бóльшими размерами, обусловленными повышенным содержанием ароматических и нафтеновых циклов в нафтеноароматической системе. Особенностью структуры асфальтеновых компонентов нефтей девонской залежи является более развитое алкильное обрамление. В структуре асфальтенов тяжелых нефтей присутствуют фрагменты, связанные через сульфидные, эфирные, метиленовые и полиметиленовые мостики. Среди них установлены ациклические, моно- и полициклические нафтеновые и ароматические углеводороды, а также серо- и кислородсодержащие соединения. Одни и те же представители “серосвязанных” и “эфиросвязанных” насыщенных и ароматических углеводородов в структуре молекул асфальтенов тяжелых нефтей имеют сходный состав, но различаются по молекулярно-массовому распределению. Результаты проведенного исследования расширяют представления о строении асфальтенов тяжелых нефтей, которые могут быть использованы для моделирования их структуры при создании новых управляемых способов переработки углеводородного сырья.

Представлены результаты исследования фторсодержащей кислотной композиции ГБК-Ф на основе поверхностно-активных веществ, полиола, аддукта неорганической кислоты и диамида угольной кислоты. Проведено исследование растворяющей способности кислотной композиции в концентрированной и разбавленной формах по отношению к терригенной и карбонатной породам, кварцу и пириту. Установлено, что применение композиции ГБК-Ф оказывало различное по силе растворяющее воздействие на горные породы разного типа. Показано, что концентрированная или разбавленная форма ГБК-Ф в разной степени оказывает влияние на породу: кварц и пирит лучше растворялись в разбавленном растворе кислотной композиции, тогда как применение концентрированного раствора (жидкая товарная форма) ГБК-Ф оказывало максимальный эффект при растворении карбонатной породы. При исследовании терригенного коллектора растворимость породы в концентрате ГБК-Ф на протяжении первых часов была лучше, чем в разбавленном растворе, однако через 24 ч выдерживания значения показателя сравнялись. Сделан вывод, что как концентрированная, так и разбавленная формы кислотной композиции в целом равноценны в качестве перспективного средства для обработки призабойной зоны пласта как карбонатного, так и терригенного коллектора.

Изучен процесс окисления кумола и его смеси с бензолом кислородом в низкотемпературной плазме барьерного разряда в условиях эффективного вывода продуктов реакции из реактора, что позволяет избежать глубокого окисления исходных реагентов и образования полимерных отложений на стенках реактора. Эксперименты проведены на установке с плазмохимическим реактором с барьерным разрядом в проточном режиме. Суммарная селективность образования основных продуктов окисления кумола кислородом в барьерном разряде - ацетофенона и диметилфенилкарбинола - достигает 78 мас. %. При окислении кумола образование фенола и его производных не происходит. Конверсия кумола не превышает 1.2 мас. %. При окислении смеси кумола и бензола образуются как продукты окисления кумола (ацетофенон и диметилфенилкарбинол), так и бензола (фенол и бифенолы). Показано, что окисление ароматических углеводородов в смеси происходит независимо друг от друга. На основании результатов исследований и литературных данных обсуждается вероятный механизм окисления кумола в барьерном разряде, проведена попытка моделирования процесса его окисления. Продемонстрирована возможность управления процессом окисления ароматических углеводородов в низкотемпературной плазме барьерного разряда путем контроля температуры реактора.

Проанализирована динамика состояния растительного покрова территорий Томской области, на которых расположены углеводородные месторождения: Лугинецкое, Катыльгинское, Оленье, Ломовое. В качестве фоновой выбрана территория Оглатского заказника. На основе спутниковых данных Terra/MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) рассчитаны средние значения вегетационного индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) в период с 26 июня по 11 июля 2012-2022 гг. Выявлено, что для растительности исследуемых территорий месторождений (Лугинецкое, Катыльгинское, Оленье) наблюдается одинаковая тенденция изменения значений индекса: максимальные показатели индекса NDVI были зафиксированы в 2016 г., а минимальные - в 2012 г. Для территории Ломового месторождения максимальное значение индекса установлено в 2022 г., а минимальное - в 2012 г. В целом для всех исследуемых территорий отмечен положительный тренд значений индекса NDVI, в среднем его значения увеличились на 9.7 % с 2012 по 2022 гг., что свидетельствует об устойчивом (неугнетенном) состоянии растительного покрова исследуемых территорий.

Проведена оценка зависимости вегетационных индексов NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) и EVI (Enchanced Vegetation Index) от содержания пигментов в растениях на трех объектах с экологическими нарушениями участков земной поверхности: на территории разлива дизельного топлива, в районе естественного нефтепроявления и на участке после пожара. Проведенные исследования показали, что устойчивость к загрязнению нефтепродуктами исследованных видов растений возрастает в ряду: осока < злаки < полевой хвощ < ива < мох. Определение взаимосвязи между дистанционно измеренными оптическими характеристиками растительного покрова и концентрациями пигментов выявило наличие прямой зависимости индексов NDVI и EVI от концентрации пигментов в хвоще и злаках и обратной зависимости для ивы, мха и осоки. В районе естественного нефтепроявления в условиях загрязнения нефтью наблюдается значительное снижение суммы хлорофиллов по сравнению с контрольными условиями для земляники, полыни, тимьяна. На постпирогенном участке обнаружено снижение содержания хлорофиллов и каротиноидов в черемухе и увеличение содержания пигментов в бузине, что свидетельствует о более высокой устойчивости бузины к воздействию высоких температур. Вегетационные индексы на постпирогенном участке значительно ниже, чем на фоновом (экологически чистом) участке.

Приведен анализ характеристик металлоносной нефти баженовской свиты Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна, при разработке которой существует опасность попадания тяжелых металлов (например, ванадия и никеля) в окружающую среду в процессе добычи, транспортировки и переработки нефти. В работе использованы информация из базы данных Института химии нефти СО РАН (Томск) и методы статистического и пространственного анализа географических информационных систем. На основе классификации трудноизвлекаемой нефти выявлены месторождения баженовской свиты с высоким и средним содержанием ванадия и никеля. Показано распределение нефти из указанных месторождений по глубине залегания. С ростом глубины залегания содержание металлов в нефти уменьшается почти на порядок. Выявлены литологические особенности пород коллекторов: металлоносная баженовская нефть находится в основном в песчаниках (86.2 % образцов нефти) и песчано-алевролитовых породах (13.8 % образцов), что подтверждает принадлежность коллекторов свиты к терригенному типу. Определены средние значения пластовых параметров, характеризующих фильтрационно-емкостные свойства залежей месторождений. Для проведения анализа металлоносной баженовской нефти использована выборка объемом 68 образцов нефти из 33 месторождений Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. Результаты исследования могут быть использованы при разработке новых и совершенствовании существующих методов и технологий добычи и переработки металлоносной нефти с учетом экологических последствий.

В связи с истощением резервов традиционно добываемой нефти как в России, так и во всем мире разработка нефти из низкопоровых коллекторов актуальна и перспективна. Приведен статистический анализ распределения величины пористости в отложениях основных нефтегазоносных бассейнов (НГБ) России - Волго-Уральском, Тимано-Печорском, Северо-Кавказском и Западно-Сибирском. Эти бассейны обладают большими резервами трудноизвлекаемой нефти из сложнопостроенных низкопоровых пластов. Представлены компьютерные карты размещения месторождений с низкопоровыми коллекторами. В Западно-Сибирском НГБ выявлено 15 таких месторождений, в Тимано-Печорском - 13, в Северо-Кавказском - 63, самое большое количество месторождений находится в Волго-Уральском НГБ - 82. Показана большая роль низкопоровых пород в нефтегазовом потенциале бассейнов, в Волго-Уральском НГБ сосредоточено 80 % российских запасов низкопоровых отложений. По литологическим характеристикам низкопоровые коллекторы в основном относятся к карбонатным отложениям, но пористость терригенных пород выше по сравнению с последними. Установлена приуроченность коллекторов к различным стратиграфическим отделам от кайнозоя до палеозоя, но большинство пород относится к палеозойскому возрасту. Проанализировано распределение низкопоровых коллекторов с возрастанием глубин. Показано, что пористость уменьшается на больших глубинах (более 5000 м) в 2-3 раза, при этом доля низкопоровых отложений по сравнению со средне- и высокопористыми породами с глубиной увеличивается. В перспективе на больших глубинах роль низкопоровых коллекторов как источника добычи трудноизвлекаемой нефти будет только расти.