Введение к работе
Актуальность темы. В связи с увеличением объема промышленного производства, развитием химии и нефтехимии растет потребность в различных ресурсах, в том числе и энергетических. В настоящее время общая мировая добыча нефти и газа способна обеспечить этот спрос. Но, учитывая ограниченность и невосполнимость ресурсов нефти и газа, а также в связи с истощением запасов нефти во многих добывающих регионах, значительным увеличением доли тяжелых, высокосернистых, трудноизвлекаемых запасов нефти, что обусловлено переходом их разработки в позднюю стадию, необходимо разрабатывать новые альтернативные источники углеводородного сырья. К ним, прежде всего, относятся запасы природных битумов, которые по некоторым оценкам значительно превышают разведанные запасы нефти.
На территории Республики Татарстан к настоящему времени по различным данным выявлено от 430 до 450 залежей природных битумов. Наиболее реальной считается оценка запасов природных битумов в 1,4 млрд. т. Эти запасы выявлены в основном в пермских отложениях и залегают на глубинах до 400 м. Методы разработки месторождений природных битумов зависят от их геолого-литологических характеристик и физико-химических свойств углеводородной массы. Около 10 % месторождений природных битумов могут разрабатываться только рудничными методами с подъемом породы на дневную поверхность.
Извлечение природных битумов из добытой битумоносной породы может осуществляться тремя методами: применением водных растворов, экстракцией углеводородными растворителями и термическими методами. Современные нефтеперерабатывающие заводы не ориентированы на применение данных технологий. Поэтому актуальной проблемой является разработка битумоперерабатывающих комплексов и перспективных технологий извлечения природных битумов с учетом их физико-химических свойств. Решение этих проблем позволит вовлечь в разработку значительные запасы природных битумов Республики Татарстан, расширить сырьевую базу нефтепереработки и нефтехимии, а также дорожно-строительной индустрии.
Цель работы – исследование термического крекинга битумоносных пород Республики Татарстан добытых на дневную поверхность рудничными методами. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
-
разработка технологии термического крекинга битумоносных песчаников;
-
разработка технологии термического крекинга битумоносных доломитов;
-
исследование влияния различных органосодержащих добавок на процесс термического крекинга битумоносных пород.
Научная новизна:
выявлен синергетический эффект при термическом крекинге сугушлинского битумоносного песчаника с добавкой каменного угля, выражающийся в увеличении выхода жидких углеводородов за счет перераспределения водорода;
установлено каталитическое влияние металлов (V, Ni), содержащихся в самом природном битуме, на процесс термического крекинга, приводящее к увеличению выхода жидких углеводородов;
показано снижение содержание сероводорода в газообразных продуктах при термическом крекинге сугушлинского битумоносного песчаника с добавкой горского битумоносного доломита за счет его связывания оксидами кальция и магния;
разработана конструкция двухпоточного гравитационного пневматического классификатора сыпучих смесей, позволяющая разделять на фракции отработанную породу после процесса термического крекинга.
Практическая ценность. Разработана технология термического крекинга битумоносных песчаников и доломитов Республики Татарстан по двум вариантам: с получением максимального выхода газообразных или жидких продуктов. Определены оптимальные параметры проведения процессов. Показана возможность увеличения выхода газообразных и жидких углеводородов при проведении процесса в атмосфере водорода в кварцевом реакторе.
Результаты экспериментальных работ по термическому крекингу битумоносных пород Республики Татарстан могут быть использованы в лаборатории РНТЦ ОАО ВНИИнефть (г. Бугульма) при выполнении научно исследовательских работ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на:
конкурсе студенческих научно-исследовательских работ (Казань, КГТУ, 2004);
конференции "Нетрадиционные коллекторы нефти, газа и природных битумов. Проблемы их освоения" (Казань, КГУ, 2005);
научно-практической конференции "Высшая школа в период модернизации образования" (Бугульма, БФ КГТУ, 2006);
научной сессии Бугульминского филиала ГОУ ВПО КГТУ (Бугульма, БФ КГТУ, 2008).
На защиту выносится:
технология термического крекинга битумоносного песчаника Республики Татарстан;
технология термического крекинга битумоносного доломита Республики Татарстан;
варианты технологий термического крекинга битумоносных пород Республики Татарстан с органосодержащими добавками;
принципиальная схема комплексного использования и принципиальная технологическая схема термического крекинга битумоносных пород.
Публикации. По результатам диссертационной работы публикаций – 9, в том числе статей – 4 (из списка, рекомендованного ВАК – 2), тезисов докладов – 4. Получен 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав (обзор литературы, экспериментальная часть, обсуждение результатов) и выводов; работа изложена на 131 странице, содержит 41 рисунок и 23 таблицы и библиографию из 77 ссылок.
Автор выражает благодарность зам. директора ЦНИИ ГЕОЛНЕРУД, д.х.н., проф. Лыгиной Т. З. за помощь в проведении атомно-эмиссионного спектрального анализа.