|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ФИЦ ПХФ и МХ РАН |
||
Экспериментальное исследование гидротермального воздействия на породы с высоким содержанием органического вещества для извлечения тяжелых нефтей и синтеза углеводородовНИР
Experimental study of the hydrothermal impact on rocks with high organic matter content for extraction of heavy oil and hydrocarbon synthesis
- Руководитель НИР: Бычков А.Ю.
- Участники НИР: Андреева О.А., Балушкина Н.С., Бугаев И.А., Калмыков А.Г., Калмыков Г.А., Липатникова О.А., Лубнина Н.В., Николаева И.Ю., Осадчий В.О., Стенников А.В., Тарнопольская М.Е., Шваров Ю.В.
- Подразделение: Кафедра геохимии
- Срок исполнения: 1 июня 2015 г. - 15 декабря 2017 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 15-17-00010
- Номер ЦИТИС: 115050570016
- Тип: Прикладная
- Приоритетное направление научных исследований: Изучение углеводородных ресурсов морских акваторий и Арктического региона Российской Федерации, разработка инновационных методов увеличения нефтеотдачи
- ПН России: Рациональное природопользование
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 38.33.25 Органическая геохимия
- 38.39.15 Физико-химические исследования в минералообразующих системах
- 38.53.15 Происхождение нефти и природного газа
- 38.53.17 Формирование залежей и месторождений нефти, газа и конденсата
- 38.53.19 Нефтепромысловая геология
-
Ключевые слова:
гидротермальные условия, сланцевая нефть, битум
bitumen, shale oil, hydrothermal conditions -
Описание:
Основная идея проекта – разработка методов и подходов получения синтетической нефти и газа в пластовых условиях при гидротермальном воздействии и при воздействии с участием химических агентов, новообразованных минералов-катализаторов реакций крекинга, а также исследование изменения фильтрационных характеристик пород. Исследование планируется проводить на примере пород Баженовской и Доманиковсковской свит западно-сибирской провинции и тяжелых битумах Татарского свода. В результате планируется создание физико-химической теории преобразования органического вещества осадочных пород при гидротермальном воздействии с учетом взаимодействия вода-порода. Помимо определения оптимальных условий управляемого воздействия на пласт для получения нефтепродуктов задаваемого качества планируется разработка подходов по попутному извлечению рудных компонентов, выносимых в составе водной и углеводородной фаз (уран, благородные металлы). Основное направление исследований – проведение большого количества экспериментов по преобразованию органического вещества осадочных пород в гидротермальных условиях. Результаты дадут необходимые данные для разработки физико-химической теории. Научная новизна поставленной задачи базируется на разработках в области экспериментальной минералогии и геохимии гидротермального процесса. В последние годы достигнут значительный прогресс в методах определения констант гидротермальных реакций, растворимости и синтеза минералов, параметров взаимодействия вода-порода. Главным образом эти разработки касаются неорганических компонентов. Применение данных методов к исследованию превращений органического вещества пока крайне ограничено, в органической геохимии преобладал эмпирический подход. Последние годы наблюдается всплеск интереса к использованию термодинамических подходов для предсказания поведения преобразования органического вещества под воздействием факторов гидротермального процесса, что связано с интенсификацией добычи сланцевой нефти в США. Несомненно, снижение цен на нефть вызовет потребность в уменьшении издержек при разработке сланцевой нефти, поэтому методы научного прогноза воздействия на пласт будут развиваться активно. Использование огромного потенциала самой большой в мире сланцевой формации — баженовской свиты, которая распространена практически по всей Западной Сибири имеет несомненную актуальность. Баженовская свита развита в районах со сложившейся нефтедобывающей инфраструктурой, прямо на территории разрабатываемых месторождений. Для исследования баженовской свиты невозможно применять эмпирические подходы, поскольку из-за глубокого залегания стоимость бурения велика. Только создание теоретических прогнозных методов, базирующихся на большом экспериментальном материале, может дать научную основу для создания новой ресурсной базы России.
- Добавил в систему: Бычков Андрей Юрьевич
Источник финансирования НИР
| грант РНФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 июня 2015 г.-15 декабря 2015 г. | Экспериментальное исследование гидротермального воздействия на породы с высоким содержанием органического вещества для извлечения тяжелых нефтей и синтеза углеводородов |
| Результаты этапа: | ||
| 2 | 1 января 2016 г.-15 декабря 2016 г. | Экспериментальное исследование гидротермального воздействия на породы с высоким содержанием органического вещества для извлечения тяжелых нефтей и синтеза углеводородов |
| Результаты этапа: | ||
| 3 | 1 января 2017 г.-15 декабря 2017 г. | Экспериментальное исследование гидротермального воздействия на породы с высоким содержанием органического вещества для извлечения тяжелых нефтей и синтеза углеводородов |
| Результаты этапа: Фактический план проекта выполнен полностью. Задача 1. Проведено экспериментальное исследование преобразования органического вещества, и получения синтетической нефти для пород доманиковой свиты по методике, разработанной ранее для баженовской свиты. Было проведено 52 опыта, включая методические работы. Было выявлено, что доманиковая свита является перспективным объектом для применения гидротермального воздействия. Потенциал получения нефтепродуктов нефтяных фракций при воздействии в течение 7 суток при температуре 300°С может достигать 60 мг/г или 6 масс. %. Исследовано влияние на выход нефтепродуктов: 1) степени измельчения пород; 2) состава раствора; 3) минерально-компонентного состава породы. Полученные данные могут быть использованы для оценки ресурсов нетрадиционных углеводородов по методике, разработанной для баженовской свиты. Задача 2. Проведены исследования гидротермального воздействия на органическое вещество низких степеней преобразования (сапропель, биомасса водорослей, кофейные отходы) при 300 °С и давлении насыщенного пара воды в присутствии разных минералов. Всего проведено 64 опыта. Результаты показали, что при гидротермальном воздействии на органическое вещество происходит образование углеводородов, которые можно разделить на мальтеновую и асфальтеновую фракции. Продолжительность экспериментов увеличивает выход углеводородов. Максимальный выход мальтеновой фракции из кофейных отходов наблюдается при продолжительности опыта 11 суток. Образование нефти из сапропеля зависит от способа приготовления образца. Прессование осадка способствует увеличению выхода нефти. Исследовано влияние минералов и растворов разного состава. Проведены опыты со смесями биомассы с различными минералами (кварц, кальцит, монтмориллонит, цеолиты). Результаты показали, что добавка кальцита наиболее способствует образованию нефти. Эти результаты были представлены на российском совещании. Задача 3. Проведен химический анализ растворов из экспериментов по взаимодействию порода-вода для широкого круга элементов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Также были исследованы составы нескольких проб углеводородов. Однако на пути этого исследования возникли методические сложности: сходимость результатов разных оказалась низкая. Мы полагаем, что причина заключается в том, что при охлаждении автоклавов происходит разделение водной и углеводородной фаз и перераспределение компонентов между ними. В ряде случаев в подвижных фазах обнаруживаются существенные концентрации молибдена, рения, урана (до 10 мкг/л), но факторы, приводящие к такому обогащению, установить не удалось. Поэтому был применен метод термодинамических расчетов для определения форм переноса элементов при параметрах опытов. Задача 4. Проведено термодинамическое моделирование гидротермального воздействия на породы баженовской свиты, которое позволило установить равновесные минеральные ассоциации при температуре от 50 до 350°C и давлении насыщенного пара воды. Результаты расчетов показывают, что минеральные парагенезисы при повышении температуры меняются незначительно: для цеолитов характерен ряд стильбит-ломонтин-вайракит, каолинит сменяется монтмориллонитом и/или альбитом, пирит – пирротином, доломит – кальцитом, браннерит – уранинитом. Результаты моделирования подтверждаются экспериментальными данными. По результатам исследования принята к печати статья (Scopus, РИНЦ). Задача 5. Экспериментальные исследования и термодинамические расчеты позволили определить круг реакций, способных производить большое количество тепла в пластовых условиях при 200-300оС, что отвечает оптимальным температурам воздействия для образования нефти. Некоторые результаты, по нашему мнению, требуют патентной защиты, поскольку могут быть использованы для создания технологии экономически эффективного способа прогрева пласта. Но пока нами не были проведены эксперименты по реализации этих процессов. На заключительном этапе выполнения проекта нами сконструирована и опробована новая аппаратура для проведения опытов с применением различных реагентов, позволяющая наблюдать фазовые равновесия при нефтеобразовании. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".