Исследование составов и методов переработки газовых конденсатов и нефтяных оторочек Заполярного месторождения

Природные ресурсы, и в первую очередь минерально-сырьевые, составляют основу и определяют будущее мировой цивилизации. Уровень и полнота использования природного минерально-сырьевого потенциала возрастают с развитием научно-технического прогресса. Благосостояние стран, их экономическая независимость, геополитическая роль в мировом сообществе во многом определяются богатством недр и наличием комплекса средств, необходимых для их наиболее выгодного освоения и использования в национальных интересах.

Развитие мировой экономики существенно зависит от доступа к дешевым источникам углеводородов, являющимися, как энергоресурсами, так и сырьем для нефтехимической промышленности. В связи с устойчивой тенденцией повышения цен на нефть все большую роль в мировой экономике начинает играть природный газ. [1−8].

В России основная часть добываемого газа используется в качестве топлива. Объем извлекаемых пропан-бутановых соединений составляет около 36 — 38% от возможных, этана — только 5 -6%. Мощности по переработке газа в России в 2001 г. составили 5,1% от мировых. Кроме того, в России отсутствует промышленное производство сжиженного природного газа, в то время, как мировой рынок сжиженного природного газа является самым динамично развивающимся рынком углеводородных энергоносителей. Как следствие, в РФ остро стоят вопросы развития газопереработки с целью наиболее полного извлечения всех целевых продуктов, входящих в состав природного газа, их комплексного и рационального использования, переработки газового конденсата, имеющего более высокую рентабельность переработки, чем нефть. [9−11].

Современная тенденция — создание установок (мини-заводов) по переработке ГК в местах добычи сырья, труднодоступных, удаленных от промышленных центров и нефтеперерабатывающих комплексов. Существующий в стране дефицит мощностей по переработке ГК тормозит освоение новых газовых месторождений.

В конце 2001 г. началась промышленная эксплуатация Заполярного газонефтеконденсатного месторождения (ЗГНКМ), которое по запасам газа считается одним из крупнейших у нас в стране. После завершения в полном объеме его обустройства годовая добыча газа на Заполярном составит почти пятую часть всего добываемого газа в РФ. Объектами разработки месторождения являются Сеноманские и Валанжинские газовые залежи, а также нефтяные оторочки Тазовского месторождения.

Еще несколько лет назад переработка природного газа прочно ассоциировалась с обычными способами подготовки газа к транспортировке, а также с процессами стабилизации газового конденсата, после чего последний использовался в лучшем случае в качестве котельного топлива на месте добычи, в худшем — сжигался.

За последние 10−15 лет в области переработки углеводородного сырья ГК произошли заметные изменения, обусловленные вовлечением в переработку нефтегазоконденсатного сырья, расширением ассортимента выпускаемой продукции, пользующейся повышенным спросом.

В настоящее время ведется освоение Сеноманской залежи ЗГНКМ, начало промышленной эксплуатации Валанжинской залежи планируется в 2006 — 2007 г.г., добыча т.н. Тазовской нефти в количестве 44млн.т./год — в ближайшей перспективе.

В газе Валанжинской залежи содержание конденсата (ВГК) оценивается в количестве 130 — 190мг/м3, интервалы кипения: н.к. — 305 °C. Согласно «Технико-экономическому обоснованию обустройства ЗГНКМ» (ТЭО) его переработка на настоящем этапе предполагает лишь выделение фракции 125 — 305 °C для выработки дизельного топлива (ДТ), фракция с пределами выкипания н.к. — 125 °C, которая составляет до 60% всего конденсата пока не находит квалифицированного использования.

Добыча конденсата из Сеноманской залежи не предполагалась, поэтому накопление его в значительных количествах (8 — 12 м /сутки) явилось серьезной проблемой. Предварительные исследования показали, что свойства СГК уникальны: полное отсутствие легких фракций, большое количество высококипящих (>200°С) углеводородов. Недостаток информации о составе конденсата не позволил найти ему рационального применения, в результате добываемый конденсат сжигают, что к тому же серьезно отражается на экологической ситуации региона. Количество добываемого сегодня СГК составляет 30 тыс. т/год.

Интересна с потребительской точки зрения и Тазовская нефть: малосернистая, малосмолистая, высоковязкая. Проекта разработки этого месторождения еще не существует, однако можно утверждать, что переработка этой нефти по топливному варианту неприемлема, т.к. бензиновых фракций в ней практически нет, а фракций, соответствующих ДТ — н/б 22%. Это позволяет рассматривать Тазовскую нефть, как перспективное сырье для производства нефтяных масел.

Все указанное выше предопределяет актуальность и практическую значимость исследований жидкого углеводородного сырья, добываемого на Заполярном ГНКМ (ЗГНКМ) с целью установления составов, анализа их особенностей и определения областей возможного использования без применения традиционных термокаталитических и гидрогенизационных технологий.

Цель работы — изучение и уточнение составов газовых конденсатов Сеноманского (СК) и Валанжинского (ВК) пластов, а также нефти из оторочек Заполярного газонефтеконденсатного месторождения. Поиск путей их практического использования.

Для достижения поставленной цели необходимо было:

1. Разработать и реализовать алгоритм проведения комплекса физико-химических, хроматографических и химических методов анализа, позволяющий определить составы сложных углеводородных смесей.

2. Определить основные физико-химические свойства, фракционный, групповой и, по возможности, углеводородный составы конденсатов и нефти.

3. Исследовать влияние химического состава ГК и нефти на важнейшие физико-химические и эксплуатационные свойства изучаемых объектов.

4. Определить возможные составы и области применения продуктов, которые можно получать на основе исследуемых объектов.

5. Наработать представительные образцы продуктов, исследовать, их физико-химические и эксплуатационные характеристики.

6. Предложить схему комплексного использования исследуемых полезных ископаемых.

Автор защищает:

• результаты исследования углеводородных составов Сеноманского конденсата, легкой (бензиновой) фракции Валанжинского конденсата и нефти оторочек (Тазовской нефти) ЗГНКМ;

• выявленные особенности углеводородных составов изученных объектов;

• возможные направления переработки данного углеводородного сырья по топливно-нефтехимической схеме.

1. Литературный обзор.

1. М. Крутихин. Газовая альтернатива// Коммерсант — Нефть и газ. -№ 154,2003 г.

2. А. Г. Ананенков, А. Э. Конторовш, О. М. Ермилов, Г. И. Грива, В. И. Кононов. Обеспечение экологической стабильности газодобывающих регионов севера Западной Сибири // Газовая промышленность" № 9, 2004 г, стр. 19.

3. Ю. Шишков. Рост человечества виден ли свет в конце туннеля?. Наука и жизнь. № 8,2004 г., 2с.

4. Г. Наумов. Ноосфера в прошлом и будущем //"Наука и жизнь" № 9, 2004 г., 92с.

5. H.A. ПроворовН. А. Генетико-эволюционные основы учения о симбиозе // Журнал общей биол., 2001 г., т. 62, № 6. С. 472−495.

6. Beard К.Н., De Priest РТ. Genetic variation within and among mats of the reindeer lichen, Cladonia subtenuis // Lichenologist, 1996. Vol. 27. № 2. P. 171−182.

7. А. Мановян. Технология первичной переработки нефти и газа// Химия, М., 2001 г., 568 с.

8. Н. Н. Гурко, В. Ф. Васильева. Геология нефти и газа // М., Недра, 1995 г.

9. А. М. Рязанов, В. И. Черномырдин, Н. Н. Кисленко. Глубокая переработка углеводородного сырья с получением высоколиквидной продукции И Газовая пром., 2002 г., № 12, с. 50−52.

10. О. П. Андреев, P.M. Минигулов и др. Состав и пути переработки газового конденсата Заполярного месторождения // Нефтехимия, 2004, т.44, № 3, с.1−5.11 .A.M. Томашевский. Нефть и газ, проблемы и прогнозы // М., Недра, 1981 г.

11. С. А. Шоба, А. И. Поволоцкий. Федеральная целевая программа «Экология и природные ресурся России 2002;210 г. г. // М., МГУ, 2001 г.

12. С. Г Басалов. Перспективы создания крупных производств по переработке природного газа. Нефтепереработка и нефтехимия, 2004 г., № 12, с.11−14.

13. С. Е. Ахмедханов. Экологические проблемы ТЭК //Ядерное общество, 2001 г., № 1.

14. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты //М. МГФ «Знание», 1998 г.

15. Т. А. Хван. Промышленная экология // Сер. Учебники, учебные пособия // Ростов, Феникс, 2003 г., с. 320.

16. В. Л. Шулъман. Оценка экологических свойств энергетического топлива//Теплоэнергетика, 2001 г., № 1.

17. Л. Крэмер. Законодательство Европейского Сообщества об окружающей среде // Лондон: Sweet Maxwell. 2000. Абз. 9−05 (Рг. L. Kramer ЕС Environmental Law, London, Sweet Maxwell, 2000).

18. К. Ф. Мюллер. Право окружающей среды // Основы природоохранного права. Гейдельберг, 1995. Ч. 10, гл. 2, абз. 10 (Muller C.F. Umweltrecht, Grundzuge des offentlichen Umweltschutzrechts. Heidelberg. 1995).

19. H. А. Ясаманов. Глобальное потепление: кто виноват?/ Энергия экономика, техника, экология, 2002 г., № 10, с. 17−24.

20. В. С. Арутюнов, В. И. Резуненко, И. Ш. Сайфуллин. Легкотоннажная газохимия, как эффективное средство достижения целей Киотского протокола // Газовая промышленность, 2003 г.,№ 4, с.88−90.

21. В. В. Клименко, А. В. Клименко, А. Г. Терешкин и др. Эмиссия парниковых газов в ТЭК России: история и перспективы // Изв. РАН, 2003 г., № 1, с.86−97.

22. А. Д. Седых, Е. В. Дедиков, А. И. Грищенко и др. Эмиссия парниковых газов // Газовая промышленность, 2001 г., № 4, с. 19−20.

23. В. Н. Киселев. Основы экологии // Мн.: Выш. Ш. 2002.-383с.

24. С. Е. Ахмедханов Сброс загрязненных сточных вод и водопотребление //Ядерное общество, № 1,2001 г.

25. Д. Я. Фащук Трагедии на «Божьей дороге» // ХиЖ № 3,2003 г.

26. H.A. Робинсон Правовое регулирование природопользования и охраны окружающей среды в США // М., 2003 г.

27. А. В. Николаенко, А. А. Капустин. Анализ факторов «за» и «против» использования природного газа на автомобильном транспорте России // III Межд. научн. практ. конференция «Новые топлива с присадками», С-Пб, «Академия прикладных исследований», 2004 г.

28. Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» на 2002;2005 годы и на перспективу до 2010 года. Утверждена постановлением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2001 г. № 796.

29. Ребекка Басби Природный газ. Natural Gas in Nontechnical Language // Олимп-Бизнес, 2003 г.

30. Б. M. Кривоногое. Повышение эффективности сжигания газа и охрана окружающей среды // JL: Недра, 1996 г., 280с.

31. E.H. Пронин. Проект «Голубой коридор» —использование природного газа на международных перевозках // Энергия № 1,2002 г.

32. C.B. Шурупов. Углубленная переработка углеводородов // Газовая промышленность, 2003 год, № 10.

33. М. К. Калинко. Тайны образования нефти и горючих газов // М. Недра, 1981 г.-192с.

34. Д. А. Мазепин, М. Э. Мовсумадзе, В. А. Васильев. Распределение газового углеводородного сырья для производства нефтехимической продукции // Нефтепереработка и нефтехимия, 2003 г., № 3.

35. Газпром идет на сжижение // Время новостей, 2003 г., № 193г. (15.10.2003).

36. B.C. Арутюнов, О. В. Крылов Окислительные превращения метана // М.: Наука, 1998 г., 361 с.

37. Э. Б. Бухгалтер. Метанол и его использование в газовой промышленности // М: Недра, 1986 г., 238 с.

38. Б. И. Старосельский. Минеральные ресурсы России // 1992 г., № 6, с. 13−17.

39. В. Пэрэуишану, М. Коробя, Г. Муска. Производство и использование углеводородов // М.: Химия, 1987 г., 288 с.

40. В. Г. Фастоеский. Метан // M.- JL: Гостоптехиздат, 1947 г., 154 с.

41. Cavani F., Trifiro F. World congr. on oxidation catalysis // Amsterdam: Elsevier, 1997. P. 19−34.

42. И. Б. Кесселъ, А. Л. Серебровский, Д. А. Мирошниченко. Научно-технический прогресс в технологии переработки природного газа и конденсата//М.: ВНИИГАЗ, 2003 г., с. 163−166.

43. С. В. Шурупов, М. А. Кудрявцев, М. П. Лапшин. Научно-технический прогресс в технологии переработки природного газа и конденсата // М. ВНИИГАЗ, 2003 г., с. 167 179.

44. Ал. А. Петров. Химия нафтенов // М.: «Наука», 1971 г.

45. И. М. Соколова, С. С. Берман, Н. Н. Абрютина, Г. В. Русинова, Ал. А. Петров. Углеводородный состав нафтеновых конденсатов севера Западной Сибири // Нефтехимия, том 29,1989 г. № 2, стр. 147−153.

46. В. Г. Степанов, К. Г. Ионе. Производство моторных топлив изпрямогонных фракций нефти и газовых конденсатов с применениемпроцесса «Цеоформинг» // Химия в интересах устойчивого развития. 2005 г., № и, с. 809−822.

47. А. М. Данилов. Химия и технология топлив и масел. 2001 г., № 6, с. 43.

48. А. М. Мазгаров, А. Ф. Вилъданов, В. М. Медем и др. Химия и технология топлив и масел // 1987 г., № 11, с. 21.

49. A.A. Полякова, P.A. Хмельницкий, Д. А. Медведев. Химия и технология топлив и масел // № 6,1965 г., стр. 56.

50. Ю. Б. Свиридов, Л. В. Малявинский, М. М. Вихерт. Топливо и топливоподача автотракторных дизелей// JL: Машиностроение, 1979 г., f 248с.

51. ВТ. Спиркин, О. М. Белъдий, И. И. Ткачев. Влияние химического строения присадок на противоизносные свойства газоконденсатных дизельных топлив // Нефтепереработка и нефтехимия, 2001 г., № 12.

52. Г. В. Ечевский, О. В. Климов, О. В. Кихтянин и др. Катализ в промышленности // 2003 г., № 2, с. 60.

53. Г. В. Ечевский. Наука и технология в промышленности // 2002 г., № 2, с.62−64.

54. В. А. Бондаренко, С. А. Фот. Получение моторных топлив на установках для переработки углеводородного сырья в районах егощ добычи // Вестник ОГУ, 2001 г., № 3, с. 65−66.

55. В. А. Бондаренко, С. А. Фот. Об использовании газоконденсатного топлива в дизельных двигателях // Вестник ОГУ, 2001 г., № 4, с.72−75.

56. С. В. Шурупов, М. А. Кудрявцев, М. П. Лапшин. Научно-технический прогресс в технологии переработки природного газа и конденсата // М.: ВНИИГАЗ, 2003 г., с. 167 179.

57. В. Л. Шулъман. Перспективы развития, производства и применения в России моторных топлив и химических продуктов из природного газа // М.: РАО «Газпром», 1996 г., 60с.

58. Н. А. Плешакова, Н. А. Шейкина, и др. Гидроочистка вакуумных дистиллятов // Химия и технология топлив и масел, 2003 г., № 3, с.24−25.

59. Н. А. Плешакова, Т. Н. Шабалина, и др. Катализатор ГР-24М для гидроочистки тяжелого вакуумного дистиллята // Химия и технология топлив и масел. 2003 г., № 3, с.24−25.

60. Плешакова и др. Каталитическое гидрооблагораживание масляных фракций нафтено-ароматической нефти // Наука и технология в промышленности, 2005 г., № 3, с. 36−40.

61. Бадыштова K.M. и др. Альтернативное сырье для производства парафино-церезиновой композиции // Химия и технология топлив и масел, 1996 г., № 3.

62. А. Ф. Нурмухамедова. Технология переработки газоконденсатных остатков // Патент РФ № 2 176 263,2001 г.

63. Г. В. Тараканов, А. Ф. Нурмухамедова, Э. Р. Сухаева. Газоконденсатные остатки и перспективы их глубокой переработки // Нефтепереработка и нефтехимия, № 7,2005 г., с. 7.

64. П. А. Мальковский, М. Р. Зайнуллов, М. Ф. Минхайров, A.A. Гайфуллин, Н. Л. Солодова. Окисление нафтеновых углеводородов Сеноманского конденсата // Нефтехимия, 2003 г., том 43, № 1, с.49−52.

65. В. В. Григорьев. Влияние молекулярного строения на физико-химические и эксплуатационные свойства масел // Химия и технология топлив и масел, 1999 г., № 2, с. 34−36.

66. А. А. Григорьев, Р. Р. Флид, А. П. Белов. Пути синтеза энергоемких углеводородов // Тезисы международн. научн.-техн. конференции «Наукоемкие технологии-2004», Волгоград, т.2, с. 164−171.

67. О. П. Андреев, С. В. Леванова, Ю. В. Будяков и др. Состав и пути переработки газового конденсата Заполярного месторождения.// Нефтехимия, 2004 г., т.44, № 3, с. 1−5.

68. ТЭО «Обустройство Заполярного газонефтеконденсатного месторождения» РАО «Газпром» //ВНИПИгаздобыча, Саратов, 1991 г.

69. В. И. Исагулянц, Г. М. Егорова. Химия нефти, М.: Химия, 1965 г., 517 с.

70. Под ред. Татевского В. М. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов // М.: Гостоптехиздат, 1960 г., 412 с.

71. Черножуков Н. И. Химия минеральных масел // УДК: 665.6,1959 г., 417 с.

72. Л. Беллами. Инфракрасные спектры сложных молекул // М.: Издательство иностранной литературы, 1963 г., 590 с.

73. С. А. Ранг, Э. X. Курашева, И. А. Мусаев и др. Газохроматографические характеристики стереоизомеров ряда бицикло 4,4,0. декана // Нефтехимия, 1982 г., т. 22, № 3, с. 303−308.

74. Burkhad J., Vasis J., Vodichka L. et. al. Adamantane and its derivatives. XVI. The gas chromatographic characterization of Adamantane derivatives //J. Chromatog. 1969. V.42, №.2. P. 207−218.

75. Практическая газовая и жидкостная хроматография // Изд. Санкт-Петербургского государственного университета, 2002 г. 616с.

76. А. В. Шабанова. Автореферат диссертации «Исследование равновесной изомеризации пергидроаценафтена, пергидрофлуорена, пергидронафтена"// Самара, 2000 г.

77. А. В. Шабанова, А. А. Пимерзин. Газохроматографические характеристики и температуры кипения стереоизомеров пергидроаценафтена, пергидрофлуорена и пергидрофеналина // Известия ВУЗов, Сер. Химия и химическая технология, 2000 г., № 1, с.31−35.

78. Shaeffer R.G., Leuthaeusser D., Analysis of trace amounts of hydrocarbons (Сг-Св) from rocr and crude oils samples and its application in petroleum geochemisty//Advances Org. Geochen., 1979. V. 12. P. 149.

79. Noble R.A., Alexander R., KagiR.Y., Knox J., Identification of some diterpenoid hydrocarbons in petroleum// Org. geochem. 1985. V. P. 825.

80. А. А. Полякова, P. А. Хмельницкий, Ф. А. Медведев. Macc-спектрометрические методы анализа насыщенной части дистиллятных масел // Химия и технология топлив и масел, 1965 г., с. 56−60.

81. А. Худ, М. О’Нил. Сб. «Успехи масс-спектрометрии» // М.: 1963 г., с. 175−192.

82. Р. А. Хмельницкий, К. И. Зимина, А. А. Полякова. Химия и технология топлив и масел // 1961 г., № 1.

83. А. А. Михновская, М. И. Красавченко, JI.3. Оситянская, Ал. А. Петров. Сб. «Среда и процессы нефтеобразования» // М., «Наука», 1964 г.

84. В. Д. Рябов. Химия нефти и газа//М.: 2004 г.

85. Ластовкин Г. А., Радченко Е. Д., Рудин М. Г. Справочник нефтепереработчика // Л., Химия, 1986 г., 648с.

86. WelteD.H., KratochvilК, Rullkotter J., LadweinH., ShaefferR.G. Organic geochemistry of crude oils from the Vienna basin and an assessment of their origin// Chem. Geology. 1982. V. 35. P. 33.

87. Williams J.A., Bjoroy M.B., Dolcater D.L., Winters J.C. Biodegradation in south Texas Eocene oils. Effects on aromatics and biomarkers// Org. geochem. 1986. V. 10. P. 451.

88. Philp R.P., Gilbert T.D. Biomarker distribution in Australian oils predominantly derived from terrigenous source material// Org. geochem. 1986. V. 10. P. 73.

89. В. А. Чахмахчев. Геохимия процесса миграции УВ-систем // M.: Недра, 1983 г.

90. В. А. Чахмахчев, T. Л. Виноградова, А. С. Дашко. Геология нефти и газа, 1990 г., № 4.

91. Я. Я. Гурко, В. Ф. Васильева. Гелогия нефти и газа // 1995 г., № 2.

92. А. Ф. Жигач, А. Ф. Попов, Л. Д. Вишневский, Я. Я. Корнеев//Хим. пром., 1961 г., № 4, с. 249.

93. Я И. Голованенко, А. М. Сладкое, Л. И. Иванов//авт.свид. 129 651 СССР, 1959 г., Бюл.изобр., № 13 (1960).101 .A.M. Сладкое, Л. К. Лунева// Труды НИИСС, вып. 2, Госхимиздат, 1960, с. 253.

94. New petrochemical intermediftes .for detergents. «The oil ang gas journal», april 13,1959;vol.57, № 16, P.96−98.10Ъ. S.A.Miller. Alfene and alfol processes // Chemical and Process Engineering, 1969, P.103−106.

95. The ALFOL alcohol process. Chemical Engineering Progress, 1962, Vol.58, № 56 P. 85−88.

96. W.A.Skinner. Stadies of the reaction of ethylene with aluminum trialkyls // Indastrial and engineering chemistry. 1960, vol.52, N0.8, P.695−698.

97. KM. Бадыштова, JI. А. Берштадт, Ш. К. Богданов, Т. И. Богданова, С. Б. Барщевский и др.- под ред. В. М. Школьников. Топлива и смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение // Справочное издание. М.: Химия, 1989 г., 432 с.

98. Школьников В. М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости // Справочник, УДК: 662.76, 1999 г., 599 с.