Диссертация (1172983), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Напервомэтапепроводитсяпиролизобразцавинертнойатмосферепопрограммируемому нагреву со скоростью 25°С/мин до 650°С. В интервалетемператур до 300°С происходит выделение углеводородов (С1-С15+) (пик S1). Винтервале 300-650°С (пик S2), происходит термическое разложение керогена,51которое,вслучаес породами,обогащеннымиорганическимвеществом,суммируется с продуктами термического испарения смол и асфальтенов. Поокончании 1-й стадии печь автоматически охлаждается, и в оставшемся послепиролиза образце породы проводится процесс окисления (2-я стадия). В течениеокисления образец породы подвергается нагреву от 300 до 850°С со скоростью25°С/мин в присутствии воздуха до полного сжигания рассеянного органическоговещества в породе с измерением продуктов сгорания моноксида и диоксидауглерода [118].
Таким образом, в результате неизотермическогокерогеносодержащейпородыопределяетсяколичествопиролизауглеводородныхкомпонентов, перешедших в газовую фазу, а количество и состав остатка снекоторыми допущениями рассчитывается по продуктам его сгорания. Авторы [3,16, 120-123, 125] также обращают внимание на то, что результаты пиролиза пометоду Rock-Eval чувствительны к температурному режиму анализа, скоростинагрева и размеру исследуемого образца.
Следует особо отметить, что всеисследования с помощью Rock-Eval и его аналогов проводятся при атмосферномдавлении, хотя известно, что реакции, протекающие при ТГВ, существеннозависят от давления [124, 120]. Тем самым, пиролитический метод Rock-Eval, спомощью которого решаются важнейшие геологические и геохимические задачи,не подходит для описания деструкции керогеносодержащей породы в пласте приТГВ [120].В термохимическом реакторе возможно создание термобарических условийдляизученияхимическихпревращенийуглеводородоввразличныхтемпературных областях согласно схеме, приведенной ранее на рисунке 2.3.Принципиальнаясхемаокислительных/деструктивныхпредставлена на рисунке 3.4.установкипроцессовнапоисследованиютермохимическомреакторе52Рис.
3.4 Схема установки по исследованию окислительных (деструктивных)процессов на термохимическом реактореОсновными элементами установки являются: система подачи газа (азот иливоздух), реактор и блок анализа выходящих газообразных продуктов реакции(хроматограф и газоанализатор).Термохимический реактор, выполненный из нержавеющей стали, способенвыдерживать давления до 50 МПа и температуры до 500°С. Конструкционныеособенности реактора позволяют проводить исследования как в стационарном, таки в проточном режимах. Для обеспечения, поддержания и контроля заданногозначениятемпературыустановленнойврабочейзоне,приборвнутри реактора и кольцевымоборудованкерамическимтермопарой,нагревателем,управляемым через интерфейс программно-измерительного комплекса (ПИК).Термохимический реактор в собранном (рабочем) виде представлен на рисунке3.5.Рис. 3.5 Изображение реактора с нагревательным элементом53Перед проведением эксперимента, в реактор загружается исследуемыйобразец (нефть или порода), система опрессовывается давлением на 5-10 Мпа,превышающем рабочее, с помощью насосов высокого давления и создаютсяусловия для проведения эксперимента, приближенные к пластовым.В зависимости от типа исследуемой реакции создавались соответствующиеусловия проведения экспериментов:1.Реакции окисления нефти.1.1.Оценка времени самовоспламенения нефти в пластовых условиях отначала закачки воздуха.
Для расчета времени самовоспламенения были проведеныэксперименты при температурах, равных 140°С, 160°С и 180°С, находящихся вдиапазоне между температурой пласта и температурой самовоспламенения нефтиСредне-Назымского месторождения (рис. 3.6).Температура, °СРис. 3.6 Зависимость тепловыделения образца нефти Средне-Назымскогоместорождения от температурыВ качестве исследуемого образца использовалась смесь дренируемойпороды и нефти, взятые в соотношении 35,7:1, что аналогично объему насыщениянефтью породы в пласте.
При пластовом давлении исследуемый образецвыдерживался в изотермическом режиме 8 часов. После окончания каждогоэксперимента замерялось содержание кислорода в газе.541.2.Исследованиепроцессаформированиянеподвижныхвысокомолекулярных соединений в результате реакций присоединения кислорода.Окисление образцов нефти проводилось в изотермическом, проточномрежиме при температурах 120°С, 140°С, 160°С, 180°С и 200°С и пластовомдавлении 33 МПа в течение 8 часов. После окончания каждого опыта определялсясостав продуктов реакции.2.Исследованиепроцессаформированиянеподвижныхвысокомолекулярных соединений в результате реакций крекинга нефти.Выдержкав инертнойсреде(азоте)образцовнефтивстатичномизотермическом режиме при температурах 300°С, 350°С и 400°С и пластовомдавлении 33 МПа в течение 2 часов.
После окончания каждого опыта определялсясостав продуктов реакции.3.Пиролиз керогена.3.1.Определение количества дополнительно выделившихся углеводородовиз недренируемого (матрицы) и дренируемого пропластков баженовской свиты.Выдержка в инертной среде (азоте) образцов экстрагированного керна изнедренируемого/дренируемогоучастка пласта в статичномизотермическомрежиме при температурах 350°С, 400°С и 450°С и пластовом давлении в течение 2часов.Послепроведениягазообразныепродуктыэкспериментовреакциивтермохимическомисследуютсянареактореуглеводородныйинеуглеводородный составы, жидкая фаза разделяется на асфальтены, смолы, маслаи парафины, тяжелый остаток - на кокс, асфальтены и мальтены.3.2.Определениетемпературыпиролизатвердогоорганическоговещества при максимальном выходе жидких углеводородов.Известно,чтовысокомолекулярноетвердоеорганическоевеществоневозможно выделить простой экстракцией из породы баженовской свиты в связи55с нерастворимостью керогена в органических растворителях.
Но при термическомразложениикерогена в интервале температурпластификация,приводящаявысокомолекулярногопродуктак-250-350°Сформированиюбитумоида,происходитегопромежуточногокоторыйрастворяетсяворганических растворителях.Образцы дезинтегрированной и экстрагированной породы фракцией <0,5 ммвзятые из недренируемого участка пласта выдерживались в среде азота встатичном изотермическом режиме при пластовом давлении (33МПа) и различныхтемпературах 350°С, 380°С, 400°С, 430°С и 450°С продолжительностью 1, 2 и 3часа.По разнице массы породы до и после термического воздействия оценивалоськоличество выделившейся газовой фазы. Затем порода вторично экстрагироваласьхлороформом для удаления жидких углеводородов, образованных в результатепиролиза керогена.
Количество жидкой фазы оценивалось по разнице массыпороды до и после вторичной экстракции.Анализ продуктов реакций, полученных в термохимическом реактореПроцессанализапродуктовреакциипослеэкспериментовнатермохимическом реакторе схематично представлен на рисунках 3.7-3.9 взависимости от фазового состояния исследуемого образца.Рис.
3.7 Схема анализа исходной нефти и продуктов реакций56В процессе окисления (деструкции) нефти образуется гетерогенная система,исследование которой представляет собой анализ каждой фазы в соответствие сосхемой, приведенной на рисунке 3.7.Физико-химический анализ жидкой фазыОтделение окисленной (деструктивной) нефти от выпавшего твердогоосадка проводится с помощью через фильтровальной сетки с размером ячейки 0.4мм.Окисленная (деструктивная) нефть исследуется на содержание асфальтенов,смол, масел и парафинов согласно СТО РМНТК 153-39.2-001-2003, определяютсяее плотность и вязкость.Анализ остаткаОстаток исследуется на содержание кокса, асфальтенов и мальтенов поописанной ниже методике и представлена на рисунке 3.8.Остаток массой 2 г разбавляется 40-кратным объемом растворителябензолом для выпадения кокса в осадок, отстаивается в течение суток и затемфильтруется через бумажныйфильтр, фильтр с образовавшимсяосадкомэкстрагируется бензолом в аппарате Сокслета и доводится до постоянной массыпри температуре, равной 100°С.Из фильтрата после выделения кокса отгоняется растворитель и доводитсядо постоянной массы, затем разбавляется 40-кратным объемом растворителя нгептаном для извлечения асфальтенов.
Смесь отстаивается в течение суток ифильтруется через бумажный фильтр, затем фильтр с осадком экстрагируется ваппарате Сокслета. Осадок (асфальтены) доводится до постоянной массы.Фильтрат(мальтены)постоянной массы.послеизвлеченияасфальтенов такжедоводитсядо57Мальтены,растворимая фракцияв н-гептанеАсфальтены,нерастворимаяфракция в н-гептанеРис. 3.8 Схема разделения неподвижных ВМСАнализ газовой фазыГазообразные продукты реакции исследуются на углеводородный (СН4C4H10) и неуглеводородный (О2, N2, СО, СО2, H2S) составы методом газовойхроматографии.На рисунке 3.9 представлена схема анализа после проведения экспериментапо пиролизу керогеносодержащей породы.Газовая фаза•Содержание 02,СО, С0 2 , H 2 S, Q - QРис.
3.9 Схема анализа продуктов реакции пиролиза экстрагированнойкерогенсодержащей породыВ данном случае керогенсодержащая порода после пиролиза взвешивается иэкстрагируетсяваппаратеСокслетабензолом.Экстрагированнаяпородадоводится до постоянной массы, из фильтрата с нефтью отгоняется растворитель иобразец с нефтью доводится до постоянной массы.583.4.Описание «трубы горения»Конструктивные особенности установки «трубы горения» (ТГ) варьируютсямежду различными лабораториями, но все они включают в себя четыре основныхэлемента: непосредственно «трубу горения», систему нагрева и сбора данных,систему подачи воздуха/воды и систему анализа выходящих флюидов.БольшинствоустройствТГконструкционнопредставляютсобойтонкостенную коррозионностойкую трубку толщиной 0,1 см, размещеннуювнутри трубы-кожуха, что обеспечивает равномерность нагрева и минимизациютеплопроводности. Кольцевое пространство между трубой и кожухом заполняетсяпористой изоляцией и инертным газом для выравнивания давления междувнутренней и наружной стенками трубы горения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
