Добавлен: 19.03.2024
Просмотров: 23
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»
Институт: Нефти и газа имени М.С. Гуцериева.
Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин (БНГС)
РЕФЕРАТ
На тему: «Извлечение ценных ресурсов из продукции скважин»
Выполнил студент:
группа: ВМ-21.04.01.02-19
Бобылев Александр Максимович
Проверил:
Профессор, Доктор технических наук,
Хавкин Александр Яковлевич.
Ижевск 2023 г.
Содержание.
-
Введение…………………………………………………………………3 -
Извлечение микроэлементов из попутных вод………………………..4 -
Извлечение металлов из попутных вод…………………………….…..6 -
Извлечение ценных элементов из продукции скважин…………….…7 -
Список используемой литературы……………………………………..11
-
Введение
Вместе с нефтью на нефтяных промыслах извлекается огромное количество подземной воды. Чем дольше длится эксплуатация месторождения, тем большее количество воды поднимается на поверхность. В некоторых случаях количество извлекаемой воды достигает 90%. Наивысшее количество воды фиксируется при полном обводнении скважин. Так как извлекаемые компоненты используются, главным образом, в промышленности, они получили не совсем удачное название «промышленные».
Поскольку эти воды извлекаются с большой глубины, они обладают значительной минерализацией и высоким содержанием ряда ценных компонентов, в большинстве своем относящихся к разряду микрокомпонентов.
Конечно, интересы нефтяников и гидрогеологов – промысловиков прямо противоположны. Однако, они легко могут быть объединены, если учесть, что цена получаемого гидроминерального сырья, цена которого в оптимальных случаях может достигать или даже превышать цена нефтяных углеводородов.
2. Извлечение микроэлементов из попутных вод
Вопрос извлечения микроэлементов из попутных нефтяных вод необходимо рассматривать с экономической точки зрения. Для организации производства по извлечению промышленно ценных компонентов из попутных нефтяных вод нужно учитывать следующие моменты:
1. Значения концентраций потенциально извлекаемых компонентов в водах.
2. Общий расход (объем) попутных вод поступающий с площади месторождения за единицу времени.
3. Эффективность технологии извлечения компонентов.
4. Спрос и цены на мировых и внутренних рынках на перспективное сырье.
Наибольшие концентрации в нефтяных водах наблюдаются для брома. Количество брома в рассолах достигает 6-7 г/л. При содержании брома более 250 мг/л добыча брома становится рентабельной. В зоне распространения хлор – кальциевых вод отмечается рост содержания брома с увеличением минерализации и метаморфизации вод. Бром отличается высокой растворимостью в воде. Соли брома (бромиды) способны на 95% растворяться в воде. Основное количество брома накапливается в морских и океанических водах (содержание брома в морской воде составляет порядка 65 г/л). В процессе галогенеза бром постепенно накапливается в рассолах по мере увеличения минерализации. Бром поступает в подземные воды за счет растворения галогенных пород.
Бромные воды и рассолы имеют широкое распространение в нефтегазоносных бассейнах. Они развиты на большей части Восточно-Европейской и Сибирской платформ. В Северо-Двинском бассейне в отложениях палеозоя бромные рассолы с минерализацией до 190 г/л содержат 375-900 мг/л брома. На юге Тиммана, в Печорском бассейне в отложениях кембрия – палеогена скважинами вскрыты рассолы с минерализацией от 50 до 235 г/л и содержанием брома до 800 мг/л (Нижняя Омра, Северная Сылва).
В Поволжье бромные воды и рассолы распространены почти повсеместно. В Пермской области вплоть до восточной границы Предуральского прогиба ультракрепкие бромные рассолы распространены ниже ангидритовых пермских отложений и содержат до 1,8 г/л брома (Краснокамск).
В пределах Сибирской платформы в глубоких горизонтах Конского, Среднеангарского, Ленско-Вилюйского бассейнов на глубине 2-3 км развиты ультракрепкие рассолы с содержанием брома до 7 г/л. В Иркутском бассейне в рассолах карбоновых отложений мотской свиты, на месторождениях Братское, Среднеботубинское в водах с минерализацией 290-450 г/л содержание брома составляет 5-6 г/л.
Не исключено, что новые месторождения, обнаруженные в акваториальной части древних платформ, также будут содержать кондиционные концентрации брома.
В Рф около 70% брома добывают из подземных вод. Остальные 30% получают из рапы озер и морских заливов и отходов калийного производства. Добывают бром из рассолов Краснокамского в Пермской области. Используются воды хлоридного – кальциевого – натриевого состава.
По добыче брома Россия находится на 4 месте уступая USA, Англии, Германии и Израилю. Мировое производство брома оценивается порядка 550 тыс. тонн в г., цена на бром составляет около 1 тыс. долл. за тонну. Россия импортирует бром из USA и Израиля в объема 20-25 тыс. тонн в г..
Другим распространенным галогеном, получаемым из подземных вод, является йод. Йод не концентрируется в горных породах, сырьем для его получения служит гидросфера и водная растительность. Йод содержится в водах с невысокой минерализацией. Накопление йода в воде ассоциируется с повышенным содержанием органических веществ. Главные концентраторы йода – морские растения и организмы. В составе растений преобладают минеральные формы йода – йодиты. Так как водорослевый материал отлагается на участках опресненной морской воды, то йод, прежде всего, связан с седиментационными водами пониженной минерализации. Для вод нефтяных месторождений характерны высокие концентрации йода. Взаимодействие пород с подземными водами происходит с участием органического вещества, которое регулирует концентрацию и форму миграции йода в подземных водах. В минерализованных водах переходу йода из пород способствует щелочная среда, восстановительная обстановка и температура.
По составу йодные воды являются хлоридно-гидрокарбонатными или гидрокарбонатно-хлоридными натриевыми.
В распространении и содержании йода в подземных водах проявляется определенная зависимость от возраста водовмещающих пород. Так, в бассейнах областей мезозой- кайнозойской складчатости среднее содержание йода в подземных водах составляет 36,3 мг/л, а водах палеозойской складчатости 12,5 мг/л.
В неокомском комплексе центральной зоны Западно-Сибирского мегабассейна воды имеют минерализацию 11 – 27 г/л, а содержание йода составляет 18-34 мг/л.
На первом месте по производству йода в мире находится Япония, Россия находится на 3 месте. Цена за тонну йода составляет около 33 тыс. долларов.
3.Извлечение металлов из попутных вод
Стронций традиционно извлекается из обогащенных стронцием минералов. Однако, 24% мировых запасов стронция находится в подземных водах. В настоящее время имеются технологии извлечения стронция из подземных вод.
В юрских отложениях Западно-Сибирского мегабассейна на месторождениях Ямало –Ненецкого автономного округа – Фестивальном и Харампурском воды хлоридно-кальциевые и имеют минерализацию 18,5-19 г/л, содержание стронция составляет 79-163 мг/л (0,6%), что ниже установленных в нашей стране кондиций (300 мг/л). Цена стронция на мировом рынке составляет 1200 – 1500 долл. за тонну. Поэтому, даже большие запасы вод нефтяных месторождений северной части Западной Сибири не оправдают затрат на его производство. Однако, потребности в стронции в нашей стране удовлетворяются, в основном, за счет импорта, а также переработки апатитового концентрата, где карбонат стронция составляет 2,4%.
До 63% мировых запасов лития содержится в подземных водах. Около 30% производится из подземных и поверхностных вод. Наиболее передовые технологии извлечения лития развиты в USA. В штатах Мичиган и Оклахома нефтяные воды содержат до 3 г/л лития.
В Рф принята кондиция для лития в 10 мг/л. По состоянию на начало 2008 г., цена за тонну лития составила 6,3 тыс. долларов. Таким образом, извлечение лития из нефтяных вод месторождений Ямало-Ненецкого округа при использовании современных технологий может оказаться рентабельным, учитывая большие запасы вод.
Интересно рассмотреть возможность извлечения некоторых редких элементов из нефтяных вод Ямало – Ненецкого автономного округа. Вопрос извлечения скандия, цезия и германия носит сложный характер.
Содержание скандия в нефтяных водах составляет до 0,012 мг/л. Кондиционное содержание для скандия не установлено, но известно что скандий добывается из попутных бокситовых и урановых руд с содержанием от 0,00001% до 0,002%. Содержание скандия в морской воде составляет 4х10-5 мг/л. Цена на скандий доходит до 206 тыс. долл. за килограмм.
Цезий содержится в нефтяных водах в количестве 0,036 мг/л. Цезий входит в группу химических элементов с ограниченными запасами. Общие выявленные мировые ресурсы руд составляют около 180 тыс. тонн (в пересчёте на окись цезия), но они крайне распылены. Минералы цезия – поллуцит и редкий авогадрит. Цезий присутствует в виде примеси в богатых калием алюмосиликатах: лепидолите, флогопите, также в карналлите. Мировое производство цезия оценивается порядка 9 тонн в г., а фиксированная цена не установлена, можно предположить, что она будет очень высокой. Добыча цезия из минералов имеет недостатки, которые обусловлена его неполным извлечением из руд, и в процессе эксплуатации материала он рассеивается и потому безвозвратно теряется. Запасы руд цезия очень ограничены и не могут обеспечить постоянно растущий спрос, который оценивается около 85 тонн. в г.. Поэтому, добыча цезия, при наличии технологии, из нефтяных вод месторождений Ямало-Ненецкого округа может быть рентабельна.
Содержание германия, как и скандия, доходит до 0,012 мг/л. Кондиционное содержание германия в подземных водах – 0,05 мг/л. Минералов, содержащих германий, пока известно пять, и все редкие, не имеющие промышленного значения. Это аргиродит (в котором и был открыт германий), канфильдит, германит, реньерит и штоттит. Содержание германия в морской воде составляет 7 х 10-5 г/л. Цена германия составляет порядка 850000 долл. за тонну. Поэтому получение германия может тоже представлять интерес.
Чтобы не зависеть от импорта, необходимо налаживать получение брома и йода из нефтяных вод. Вопрос извлечения редких микроэлементов, таких как скандий, цезий, германий и др., требует дополнительных исследований попутных нефтяных вод не только в Западной Сибири, но и по все стране. Так же необходима работа над новыми технологиями по максимальному комплексному извлечению микроэлементов из подземных вод, и экономическому обоснованию.
4.Извлечение ценных элементов из продукции скважин.
Повышение эффективности разработки нефтяных месторождений может быть достигнуто путем извлечения металлов из нефти и воды. Извлечение сопутствующих попутных ценных компонентов также является одним из направлений увеличения доходности от добычи природных битумов. Природные битумы генетически представляют собой в различной степени, дегазированные потерявшие легкие фракции, вязкие-полутвердые естественные производные нефти (мальты, асфальты, асфальтиты), залегающие на глубинах от 3 до 500 м. Кроме повышенного содержания асфальтно-смолистых компонентов (от 25 до 75% мае.), высокой плотности (0,965-1,22 г/смЗ), аномальной вязкости (более 100 мПа с), обуславливающие специфику добычи, транспорта и переработки, природные битумы отличаются от маловязких нефтей значительным содержанием серы и металлов, особенно пятиокиси ванадия V2O5 и никеля (Ni) в концентрациях, соизмеримых с содержанием металлов в промышленных рудных месторождениях в России и странах СНГ (V2O5 до 7800г/т) и за рубежом (V2O5 до 3500 г/т). Наиболее обогащены указанными компонентами природные битумы месторождений Волго-Уральской битумо-нефтегазоносной провинции. Так, в битумах (мальта-высокосмолистая нефть) содержание серы достигает 7,2% мае., a V2O5 и Ni соответственно 2000 г/т и 100 г/т. В асфальтитах Оренбуржья концентрация серы превышает 6 -8 % мае., a V2O5 и Ni соответственно 6500 г/т в 640 г/т. Даже при переработке нефти с относительно низким содержанием ванадия 55 г/т, можно получить продукты, в которых содержание ванадия возрастает в гудроне до 200 г/т, в битуме деасфальтизации - до 250 г/т, в остатке висбкрекинга - до 430 г/т, в коксе замедленного коксования - до 660 г/т, в коксе термоконтактного крекинга 1050 г/т. При этом нефти некоторых западно -сибирских месторождений содержат до 550 г/т ванадия и до 250 г/т никеля. Таким образом, месторождения природных битумов необходимо рассматривать не только как источник мономинерального сырья для получения только нефти и продуктов её переработки, а и с позиций поликомпонентного сырья. К сожалению, степень утилизации ряда компонентов из обычных нефтей остается невысокой, а металлы вообще не извлекаются. В результате основная часть необходимых народному хозяйству ценных компонентов нефти при её переработке и использовании безвозвратно теряется. Так, на энергетических установках ГРЭС и ТЭЦ ежегодно сжигается более 90 млн.т сернистых мазутов с содержанием V2O5 до 130 г/т, никеля до 50 г/т и серы - 3% мае. При средних объемах выброса V2O5 и никеля соответственно 7 тыс. т. и 2,2 тыс. т., серы в виде сернистого ангидрида - 3 млн.т, суммарная годовая величина экономического ущерба от загрязнения атмосферы примесями металлов и сернистыми ангидридами, а так же потери металлов в стоимостном выражении - десятки и сотни миллионов долларов. Величина потерь серы (1,5 млн.т.) значительно превышает существующий её дефицит покрываемый импортом. В то же время зарубежный опыт освоения месторождений природных битумов и высоковязких нефтей, в частности Канады, Венесуэлы, США, свидетельствует о высокой рентабельности комплексного использования битумов и высоковязких нефтей в промышленном масштабе. Для определения уровня извлечения попутных компонентов,