Исследование составов и методов переработки газовых конденсатов и нефтяных оторочек Заполярного месторождения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.13, кандидат химических наук Будяков, Юрий Владимирович

• Будяков, Юрий Владимирович
• кандидат химических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат химических наук Будяков, Юрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Топливно-энергетическая отрасль РФ: значение, проблемы и способы их решения.

1.1.1. Экологические аспекты топливно-энергетической отрасли.

1.1.2. Природный газ - альтернативный энергоноситель.

1.1.3. Пути использования природного и попутного газов.

1.1.4. Пути и проблемы использования газовых конденсатов.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Методики анализов, используемых в работе.

3.1.1. Фракционная разгонка.

3.1.2. Определение ароматических углеводородов.

3.1.3. Инструментальные методы анализа.

3.1.4. Химический метод.

3.1.5. Определение физико-химических и эксплуатационных характеристик.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ.

4.1. Анализ Сеноманского газового конденсата.

4.2. Исследование нефти Тазовского нефтегазового месторождения.

4.3. Анализ состава ЛФВГК.

5. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ПЕРЕРАБОТКИ ИЗУЧЕННЫХ ПРОДУКТОВ.

5.1. Характеристика продуктов, полученных из СГК.

5.2. Характеристика товарных продуктов, полученных из ЛФВГК.

5.3. Переработка Тазовской нефти.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «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 2001г. 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 2001г. 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 - 2007г.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°С. Согласно «Технико-экономическому обоснованию обустройства ЗГНКМ» (ТЭО) его переработка на настоящем этапе предполагает лишь выделение фракции 125 - 305°С для выработки дизельного топлива (ДТ), фракция с пределами выкипания н.к. - 125°С, 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 - 12м /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.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Будяков, Юрий Владимирович, 2006 год

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

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. №8,2004г., 2с.

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

5. H.A. ПроворовН. А. Генетико-эволюционные основы учения о симбиозе // Журнал общей биол., 2001г., 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., 2001г., 568 с.

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

9. А. М. Рязанов, В. И. Черномырдин, Н. Н. Кисленко. Глубокая переработка углеводородного сырья с получением высоколиквидной продукции И Газовая пром., 2002г., № 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, 1981г.

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, 2004г., №12, с.11-14.

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

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

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, 2001г., № 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 öffentlichen Umweltschutzrechts. Heidelberg. 1995).

19. H. А. Ясаманов. Глобальное потепление: кто виноват?/ Энергия экономика, техника, экология, 2002г., № 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, № 1,2001г.

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., 2003г.

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 №1,2002г.

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

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

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

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

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

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

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

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

40. В. Г. Фастоеский. Метан // M.; JL: Гостоптехиздат, 1947г., 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, 2003г., 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, 2003г., с. 167 179.

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

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 29,1989г. №2, стр. 147-153.

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

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

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

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

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

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

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

53. Г. В. Ечевский. Наука и технология в промышленности // 2002г., №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, 2001г., №3, с. 65-66.

55. В.А. Бондаренко, С.А. Фот. Об использовании газоконденсатного топлива в дизельных двигателях // Вестник ОГУ, 2001г., № 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, 2003г., 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», 1996г., 60с.

58. Н. А. Плешакова, Н. А. Шейкина, и др. Гидроочистка вакуумных дистиллятов // Химия и технология топлив и масел, 2003г., № 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. 2003г., № 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, 1996г., № 3.

62. А. Ф. Нурмухамедова. Технология переработки газоконденсатных остатков // Патент РФ №2176263,2001г.

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

64. П.А. Мальковский, М.Р. Зайнуллов, М.Ф. Минхайров, A.A. Гайфуллин, Н.Л. Солодова. Окисление нафтеновых углеводородов Сеноманского конденсата // Нефтехимия, 2003г., 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, 1999г., № 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, 2004г., т.44, №3, с. 1-5.

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

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

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

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

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

73. С. А. Ранг, Э. X. Курашева, И. А. Мусаев и др. Газохроматографические характеристики стереоизомеров ряда бицикло 4,4,0. декана // Нефтехимия, 1982г., 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, 2002г. 616с.

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

77. А. В. Шабанова, А. А. Пимерзин. Газохроматографические характеристики и температуры кипения стереоизомеров пергидроаценафтена, пергидрофлуорена и пергидрофеналина // Известия ВУЗов, Сер. Химия и химическая технология, 2000г., №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, 1965г., с. 56-60.

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

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

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

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

85. Ластовкин Г.А.,Радченко Е.Д., Рудин М.Г. Справочник нефтепереработчика // Л., Химия, 1986г., 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. Biodégradation 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, 1983г.

90. В. А. Чахмахчев, T. Л. Виноградова, А. С. Дашко. Геология нефти и газа, 1990г., № 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., 1961г., №4, с. 249.

93. Я И. Голованенко,А. М. Сладкое, Л. И. Иванов//авт.свид. 129651 СССР, 1959г., 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, 1989г., 432 с.

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