Диссертация (1172983), страница 12
Текст из файла (страница 12)
4.10 Зависимость состава исследуемого образца оттемпературы после проведения экспериментаСогласно полученным результатам, представленным в таблице 4.4 и нарисунках 4.10, исследуемый образец в конце каждого опыта, начиная стемпературы140высокомолекулярнымтемпературы°С,представлялостатком,собойдолясмеськоторогопроведения эксперимента.окисленнойувеличиваласьПо мере повышениянефтиссростомтемпературыпроведения эксперимента доля высокомолекулярных углеводородов в окисленнойнефти растет в основном за счет увеличения содержания смол.
Соответственнонефть становится более тяжелой, что подтверждается данными плотности ивязкости, представленными в таблице 4.4.Впроцессеприсоединениянизкотемпературногокислородауглеводородами,окислениявпротекаютрезультатереакциикоторыхчастьуглеводородных компонентов укрупняется до смол, а смолы конденсируются доасфальтенов. При достижении асфальтенами предела своейрастворимостиначинается образование твердой фазы в виде выпадения кокса.
Концентрацияасфальтенов остается на уровне порогового значения, которое для нефти СреднеНазымского месторождения составляет ~ 14-18 % масс.Состав высокомолекулярного остатка приведен ниже на рисунке 4.11.77140150кокс160170Температура, °С«асфальтены180190200«мальтеныРис. 4.11 Зависимость содержания состава остаточных ВМСот температурыИз рисунка 4.11 видно, что в составе остатка растет доля кокса за счетуменьшения количества мальтенов, при этом уровень порогового количестваасфальтенов остается практически постоянным. В процессе выделения твердойфазыпроисходитосаждениеасфальтеновичастивысокомолекулярныхсоединений на коксе, которые суммарно образуют остаток, в дальнейшемявляющийся топливом для высокотемпературного окисления углеводородов.Максимальное содержание высокомолекулярного остатка в нефти достигается притемпературе 200 °С и составляет 15 % масс.4.3.2.
Реакции крекингаВобластиэндотермическиеотрицательногореакциитемпературногокрекингаградиентауглеводородовспротекаютобразованиемнизкомолекулярных компонентов нефти и кокса. Для исследования процессарасщепления высокомолекулярных углеводородов были проведены экспериментыпо изотермическому окислению нефти при пластовом давлении 33 МПа винертной среде (в азоте) и температурах 300, 350 и 400 °С, соответствующихотрицательному температурному градиенту согласно схеме, приведенной ранее нарисунке 2.10.78После выдержки нефти в азоте получены физико-химические свойствапродуктов реакции, представленные в таблице 4.5 и на рисунке 4.12.Таблица 4.5 - Физико-химические свойства продуктов реакций деструкции нефтиСредне-Назымского месторождения при различных температурахТемпература эксперимента, °С300350400Газообразная фазаN2, % мол.99,9999,9799,08^ S , % мол.следыследы0,02H2, % мол.--0,140,010,010,670,0030,020,10CH4,% мол.C2 - С4, % мол.Окисленная нефтьАсфальтены, % масс.0,120,210,58Смолы, % масс.6,57,18,52Парафины + масла, % масс.5,7518,1247,79Плотность при 20°С, кг/м30,8250,8530,825Вязкость при 20°С, мм/с4,265,234,49Полученные результаты показывают, что с повышением температуры дотемпературы деструкции нефти Средне-Назымского месторождения(400°С)происходит рост выделения углеводородных газов С1-С4 с 0,013 % об.
до 0,77 %об.Кроме того, в результате более интенсивного протекания реакций крекингавысокомолекулярныхуглеводородовпри400°С,дополнительновыделяться водород в количестве 0,14 % об. и сероводород - 0,02 % об.начинает7912040оогоS 3058^20Iго300350Температура, °С—•—АсфальтеныСмолы400Парафины+маслаРис. 4.12 Состав деструктивной нефтиВследствие расщепления высокомолекулярных соединений происходитзначительный рост образования парафинов и масел на фоне незначительногоувеличения содержания асфальтенов и смол, при этом, следует отметить, что впроведенныхэкспериментахпо деструкциинефтиобразованиекокса ненаблюдалось.4.4.Исследованиепродуктовпиролизатвердогоорганическоговещества4.4.1.
Изучение пиролиза образцов керна из высоко- и низкопроницаемыхпропластков баженовской свитыКакизвестно,приустановившемсярежимепротеканиявысокотемпературных окислительных процессов в пласте условно выделяютсязоныс различнымикоксования,физико-химическимихарактеризующейсявысокимихарактеристикамитемпературами[35]. В зонеиотсутствиемкислорода воздуха, происходит интенсивный пиролиз твердого органическоговещества и крекинг нативных и синтетических углеводородов.Для исследования термического преобразования твердого органическоговещества были отобраны керны из дренируемого и недренирумого участковпласта баженовской свиты Средне-Назымского месторождения.80Дои послетермическоговоздействиябылипроведеныизмеренияфильтрационно-емкостных свойств кернов согласно ГОСТ 26450.2-85 и ОСТ 39181-85 [74, 75, 76], которые представлены в табл.
4.6.Известно, что кероген не растворяется в органических растворителях,однакопри термическомпластичноеорганическихсостояние,воздействииназываемоерастворителях[49].твердоебитумоидом,органическоекоторыйИсследованияпереходитврастворяетсявтермическойдеструкции(пиролиз) образцов экстрагированного керна из высоко- и низкопроницаемыхпропластков баженовской свиты проводились в термохимическом реакторе винертной среде (азоте) в течение 2 часов при температурах 350, 400 и 450°С идавлении 33 МПа.Для выбора температурного интервала пиролизакерогеносодержащейпороды были проведены исследования на дифференциальном сканирующемкалориметре по неизотермическому нагреву породы в инертной среде (в азоте)при различных давлениях (рис. 4.13).100200300Температура, С400500600Рис. 4.13 Зависимость теплопоглощения образца керогеносодержащей породыот температуры (скорость нагрева 10°С/мин в азоте) при различных давленияхКак известно, температура максимальной генерации синтетической нефтидля керогена Средне-Назымского месторождения по данным Rock-Eval [49]81находится в диапазоне от 434 до 448 С, который обозначен на рисунке 4.13 в видезаштрихованной области для зависимости теплопоглощения при атмосферномдавлении от температуры.Согласнополученнымданнымнадифференциальномсканирующемкалориметре с увеличением давления температура начала пиролиза органическоговещества перемещается в область низких температур (рис.
4.13), поэтому дляисследования пиролиза керогеносодержащей породы при пластовом давлении (33МПа) были выбраны температуры 350, 400 и 450°С.Таблица 4.6 - ФЕС керна из дренируемого и недренируемого пропластков до ипосле термического воздействия№обр.УчастокпластаГлубина,мПористость,%Поровый объем,млПроницаемость,д. ед.ДоопытаПослеопытаДоопытаПослеопытаДоопытаПослеопыта13014,00Др е н .5.305.901.211.340.9661.46223014,03Др е н .7.549.571.471.870.9511.35133014,06Дрш.4.527.361.131.851.0340.78043009,85Матрица4.74-1.22-167.2**-53006,58Матрица2.15-0.58-40.6**-63009,90Матрица-18.59*--4.47*-269.9**-* образец №6 скололся во время насыщения и в результате вес насыщенного образца сталменьше веса сухого образца, что привело при расчете к полученным отрицательным значениямпорового объема и пористости.**повышенные значения проницаемости указывают на наличие трещин в образцах.На стадии экстракции образцы породы из матрицы образовали трещины ипосле термического воздействия были разрушены (рис.
4.14).Данныепосоставугаза,полученноговрезультатедеструкцииэкстрагированных кернов из высоко- и низкопроницаемого пропластков приразличных температурах, представлены в таблице 4.7.82Рис. 4.14 Экстрагированный керн (матрица) после термического воздействияТаблица 4.7- Состав газа, полученный в процессе пиролиза экстрагированнойпороды из высоко- и низкопроницаемого пропластков при различныхтемпературахТемпература пиролиза, °ССодержаниекомпонента, % об.H2SN2H2CO2CH4C2- C4Итого350400450Высокопроницаемыйпропластокследы0,080,1099,7198,6396,140,140,621,200,120,280,420,010,271,410,020,120,73100,00100,00100,00350400450Низкопроницаемыйпропласток (матрица)следы0,240,3799,3696,2085,330,102,821,100,440,751,250,050,856,390,050,863,84100,00100,00100,00Согласно полученным результатам, повышение температуры пиролизакерогеносодержащей породы сопровождается ростом выделения газовой фазы восновном за счет увеличения доли углеводородных компонентов и водорода.
Вовсех опытах начиная с температуры 350°С отмечается образование и выделениесероводорода, концентрация которого достигает максимального значения притемпературе 450°С и составляет примерно 0,4 % об. в случае пиролиза керна изматрицы.Послепроведенияэкспериментовпотермическомувоздействиюисследуемые образцы породы кернового материала были подвергнуты экстракциив аппарате Сокслета органическим растворителем (бензолом) для выделения83образовавшегося битумоида. Состав продуктов пиролиза керна из дренируемого инедренируемого пропластков приведен в таблице 4.8.Таблица 4.8 - Состав продуктов пиролиза керна из дренируемых недренируемыхкернов при различных температурахВысокопроницаемыйпропласток350°С400°С450°С0,240,350,42Выход на кернКонденсат, % масс.Низкопроницаемыйпропласток (матрица)350°С400°С450°С0,030,070,24Битумоид, % масс.0,070,080,031,221,390,35Газовая фаза, % масс.0,200,641,682,706,13Конверсия породы, % масс.0,511,071,191,632,924,126,68Наибольший выход битумоида наблюдается при температуре пиролиза400°С для матричной породы.
Дальнейшее повышение температуры до 450°С даетсмещениевыделенияуглеводородныхпродуктовгазов,иреакциисоответственно,всторонуувеличениявыходасниженияколичестважидкихуглеводородов.Плотность битумоида, выделенного при 400°С, была определена косвеннымметодом путем приготовления концентраций с разным содержанием ВМС вбензолеиопределенияплотностейполученныхсмесей.Пополученной-5зависимости плотность битумоида составила 0,95 г/см .Массовые выходы продуктов реакции деструкции экстрагированных керновпредставлены на рисунке 4.15 (а, б).При деструкции образцов керогенсодержащей породы в инертной средепроисходит переобразование керогена в подвижные углеводороды, максимальныедоли конверсии матричного и дренируемого керна составляют, соответственно,почти 7 % и 1.6 % масс. (табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
