Автор: И.М. Абдрафикова , Г.П. Каюкова , С.М. Петров , Ю.М. Ганеева , Д.В. Горячих
Влияние микроволнового воздействия на извлечение и состав природных битумов из битуминозных пород и свойства их асфальтенов
В последние годы учеными активно разрабатываются интегрированные технологии, которые заключаются в совмещении тепловых методов воздействия на продуктивный пласт с волновыми процессами. Однако влияние микроволнового излучения на нефтяные и битумные среды изучено недостаточно, что требует проведения более глубоких научных исследований в данном направлении. Проведена оценка эффективности извлечения высокомолекулярных углеводородов из битуминозных пород при микроволновом воздействии. Выявлены особенности изменения элементного, компонентного, структурно-группового и углеводородного состава битумов в зависимости от их химических типов и режимов микроволнового воздействия. Получены новые данные об изменении структуры и свойств асфальтенов при микроволновом воздействии и о составе жидких продуктов их деструкции.
Материалы и методы
1. Опыты по микроволновой обработке битуминозных пород и выделенных из них асфальтенов проведены в микроволновой печи Elenberg MS-1400 с выходной мощностью 600 Вт при интенсивной циркуляции воздуха в системе. Образцы пород подвергали микроволновому излучению при трех режимах: 15, 30 и 60 мин, которым соответствовали следующие температуры: 145, 230 и 3600C. 2. Определение содержания органического вещества в породе до и после опытов проводили методом термического анализа на дериватографе Q-1500D фирмы МОМ. 3. Экстракты из пород и жидкие продукты конверсии асфальтенов исследовали методами жидкостно-адсорбционной хроматографии, на силикагеле АСК с выделением углеводородной части и двух групп смол: бензольных и спирто-бензольных. 4. Определение структурно-группового состава экстрактов из пород и асфальтенов проводили методом ИК Фурье спектроскопии на инфракрасном спектрофотометре Vector 22 (Bruker) в диапазоне 4000–400 cм-1 с разрешением 4 см-1. 5. Исследование индивидуального углеводородного состава н-алканов и ациклических изопреноидов насыщенных фракций нефтей и битумов выполнено на хроматографе AutoSystem XL фирмы Perkin Elmer с использованием пламенно-ионизационного детектора (FID) и высокоэффективной кварцевой капиллярной колонки с фазой SE 30. 6. Элементный состав асфальтенов определяли методом сожжения на полуавтоматическом СНN-анализаторе.
Итоги
Результаты исследований показали, что основное влияние на извлечение битумов из битуминозных пород в процессе микроволнового воздействия оказывают исходный тип битума и время воздействия, связанное с температурным фактором. Более эффективным является кратковременное микроволновое воздействие, которое приводит к увеличению выхода экстракта, при одновременном увеличении в его составе углеводородов, и снижению содержания асфальтенов, увеличивается степень ароматичности и окисленности извлекаемых из пород битумов. Длительное воздействие на битуминозную породу, сопровождающееся увеличением влияния температурного фактора, приводит к снижению извлечения органического вещества и образованию, в случае твердого асфальтита, нерастворимых углистых веществ типа карбенов и арбоидов, не извлекаемых из породы. Микроволновая обработка асфальтенов приводит к разрушению их надмолекулярной структуры, в результате чего они теряют часть своей массы в виде органического экстракта, и их структура приобретает более карбонизированный характер.
Выводы
В настоящее время разрабатываются новые комплексные методы увеличения нефтеотдачи пласта, совмещающие тепловые методы воздействия на пласт с волновыми. Данная работа показала, что микроволновая обработка пласта может использоваться как перспективное направление совершенствованию существующих технологий.
Вернуться к списку статей
Материалы и методы
1. Опыты по микроволновой обработке битуминозных пород и выделенных из них асфальтенов проведены в микроволновой печи Elenberg MS-1400 с выходной мощностью 600 Вт при интенсивной циркуляции воздуха в системе. Образцы пород подвергали микроволновому излучению при трех режимах: 15, 30 и 60 мин, которым соответствовали следующие температуры: 145, 230 и 3600C. 2. Определение содержания органического вещества в породе до и после опытов проводили методом термического анализа на дериватографе Q-1500D фирмы МОМ. 3. Экстракты из пород и жидкие продукты конверсии асфальтенов исследовали методами жидкостно-адсорбционной хроматографии, на силикагеле АСК с выделением углеводородной части и двух групп смол: бензольных и спирто-бензольных. 4. Определение структурно-группового состава экстрактов из пород и асфальтенов проводили методом ИК Фурье спектроскопии на инфракрасном спектрофотометре Vector 22 (Bruker) в диапазоне 4000–400 cм-1 с разрешением 4 см-1. 5. Исследование индивидуального углеводородного состава н-алканов и ациклических изопреноидов насыщенных фракций нефтей и битумов выполнено на хроматографе AutoSystem XL фирмы Perkin Elmer с использованием пламенно-ионизационного детектора (FID) и высокоэффективной кварцевой капиллярной колонки с фазой SE 30. 6. Элементный состав асфальтенов определяли методом сожжения на полуавтоматическом СНN-анализаторе.
Итоги
Результаты исследований показали, что основное влияние на извлечение битумов из битуминозных пород в процессе микроволнового воздействия оказывают исходный тип битума и время воздействия, связанное с температурным фактором. Более эффективным является кратковременное микроволновое воздействие, которое приводит к увеличению выхода экстракта, при одновременном увеличении в его составе углеводородов, и снижению содержания асфальтенов, увеличивается степень ароматичности и окисленности извлекаемых из пород битумов. Длительное воздействие на битуминозную породу, сопровождающееся увеличением влияния температурного фактора, приводит к снижению извлечения органического вещества и образованию, в случае твердого асфальтита, нерастворимых углистых веществ типа карбенов и арбоидов, не извлекаемых из породы. Микроволновая обработка асфальтенов приводит к разрушению их надмолекулярной структуры, в результате чего они теряют часть своей массы в виде органического экстракта, и их структура приобретает более карбонизированный характер.
Выводы
В настоящее время разрабатываются новые комплексные методы увеличения нефтеотдачи пласта, совмещающие тепловые методы воздействия на пласт с волновыми. Данная работа показала, что микроволновая обработка пласта может использоваться как перспективное направление совершенствованию существующих технологий.
