07 марта 2016г.
На фоне падения добычи нефти весьма значительна проблема ежегодного увеличения ресурсов образования асфальто-смолистых парафинистых отложений (АСПО). Размещение этих отходов требует огромных площадей земли, а их долговременное хранение ухудшает экологическую обстановку нефтепромысловых регионов. Поэтому в настоящее время назрела острая необходимость переработки АСПО с целью одновременного решения двух задач: экологической и экономической – получения альтернативного углеводородного сырья.
В результате очистки нефтепромыслового оборудования от асфальто-смолистых парафиновых отложений(АСПО), проводимой химическими, механическими и термическими способами, накапливается огромное количество нефтесодержащих отходов, которые не находят квалифицированного применения. При ежегодном объеме накопления АСПО В Самарском регионе, составляющем около 143 тыс. тонн, требуется все большее количество площадей для их складирования, что наносит значительный ущерб окружающей среде.
Борьба с АСПО определяется условиями месторождения и ведется по двум направлениям: удаления сформировавшихся АСПО и предотвращения их образования. Наиболее перспективный –второй путь.
Известно, что асфальто - смолистые парафиновые отложения имеют в своем составе ценные углеводородные компоненты, что создает предпосылки для полного вовлечения их в переработку. Компонентный состав органической части асфальто - смолистых парафиновых отложений, отобранных с нефтепромыслового оборудования на месторождениях Самарской области представлен в Табл.1.
Таблица 1
Компонентный состав органической части АСПО с месторождений Самарской области
|
Месторождение
|
Содержание, % мас.
парафино-церезиновых (t асфальто-смолистых веществ
|
Температура плавления
|
|
0
пл , С)
|
|
парафинов, 0С
|
|
1. Дмитриевское
|
53,3(83)
|
|
|
23
|
83
|
|
2. Мухановское
|
59,4(75)
|
|
|
4,1
|
75
|
|
3.Лебяжинское
|
69,1(87)
|
8,1
|
84
|
|
4. Покровское
|
61,5(84)
|
22,1
|
82
|
|
5. Горбатовское
|
61,4(83)
|
11
|
83
|
|
6.Уваровское
|
52,8(72)
|
10,7
|
72
|
С целью вовлечения асфальто-смолистых парафиновых отложений Дмитриевкого, Мухановского, Покровского, Горбатовского, Уваровского месторождений в переработку были проведены исследования их физико-химических свойств. Содержание золы в перечисленных образцах АСПО составляет 1,3; 1,0; 1,3; 14,3; 1,3 и 14,4 % соответственно. По данным имиссионной спектроскопии основу неорганической части АСПО составляют оксиды кремния (песок) и оксиды железа (продукты коррозии). Установлено также присутствие соединений натрия, алюминия, цинка, свинца и других металлов (не более 1 %).
Высокую эффективность растворения АСПО в промысловых условиях при обработке призабойной зоны пласта (на месторождениях Самарской области) показали различные органические растворители, в том числе и отходы производств Самарских нефтехимических предприятий [1, с.188]. При этом показано, что правильный подбор эффективных растворителей АСПО позволяет добиться как увеличения дебита нефтяных скважин, так и обогащения нефти ценными парафиновыми углеводородами.
Наличие значительного количества полезных компонентов в АСПО, а именно, твердых высокомолекулярных углеводородов, показало возможным вовлечение их для получения ценных продуктов для промышленности России, например, битумов и пластичных смазок [2, с.54].
Образцы АСПО растворялись в 5-10-и кратном объеме малополярного растворителя при температуре 90- 1000С и фильтровались через бумажный фильтр под вакуумом на обогреваемой колонке. Органическую часть АСПО исследовали по показателям качества в соответствии с требованиями на изоляционный и строительный битумы (Табл.2).
Таблица 2 Показатели качества органической части АСПО по месторождениям Самарского региона и нормы для изоляционного и строительного битума
|
Наименование показателя
|
Месторождение
|
Нормы по ГОСТ на битум
|
|
Дмит- риевское
|
Муха- новское
|
Покро- вское
|
Горба- товское
|
Уваров- ское
|
изоляцио нный БНИ-IV
|
строите льный БН- 70/30
|
|
Пенетрация при 25
0С, мм
|
27
|
66
|
8
|
26
|
42
|
25-40
|
21-40
|
|
Температура размягчения по КиШ, 0С
|
83
|
74
|
83
|
66,5
|
75
|
75
|
70
|
|
Температура вспышки, 0С
|
197
|
183
|
221
|
178
|
223
|
230
|
230
|
Результаты исследования показали, что органическая часть АСПО только отдельных месторождений может быть использованы для производства битумов или в качестве их компонентов в количестве 20-30% масс. [3 с.47 ]
При исследовании состава органической части образцов АСПО, отобранных на различных месторождениях Самарской области (Табл.1), выявлено, что содержание парафино-церезиновых компонентов с температурой плавления 70-90 0С составляет 40-70% мас., а асфальто-смолистых соединений до 23% мас.
В связи с этим представляло интерес исследовать возможность альтернативного применения органической части АСПО в составе канатной смазки, предназначенной для снижения трения между отдельными прядями стальных канатов, а для также предотвращения коррозии, вместо дорогостоящего церезина марки 80, производимого за рубежом. В связи с этим и исследовались образцы, отобранные на месторождениях Самарского региона, с целью получения компонентов для замены церезина в составе канатной смазки. В Табл.3 представлены показатели качества органической части АСПО для канатной смазки месторождений Самарского региона.
Таблица 3
Показатели качества органической части АСПО месторождений Самарского региона
|
Месторождения
|
|
|
Показатели качества органической части АСПО
|
|
|
Выход, % мас. на АСПО
|
Глубина проникновени я иглы при 25
|
Температура, o С размягчения ( вспышки)
|
Компонентный состав, %масс.
(t , o С)
пл
Пара- Парафино- Асфальто-
|
|
|
|
o С
|
|
фино- вые
|
церези новые
|
смолис тые
|
|
Покровское
|
75,4
|
8
|
|
83(221)
|
75,6
(78)
|
9,4(95)
|
15,0
|
|
Дмитриевское
|
90,0
|
26
|
|
66,5(178)
|
71(64)
|
22(79)
|
7,2
|
|
Мухановское
|
81.8
|
42
|
|
75(223)
|
34(72)
|
47(76)
|
19,0
|
В результате анализа установлено, что опытные образцы канатной смазки с использованием органической части АСПО Покровского месторождения наиболее полно отвечают требованиям на качество смазки по смазывающей способности и адгезии при вовлечении 25-40% концентрации органической части АСПО. Исследования показали возможность использования в составе канатной смазки органической части АСПО отдельных месторождений для замены церезина нефтяного марки 80. [4].
Таким образом, разработан оптимальный комплекс методов получения дополнительных ресурсов углеводородного сырья за счет вовлечения в нефть АСПО при использовании различных растворителей, в том числе и отходов химических производств Самарского региона, показана возможность использования органической части АСПО в производстве битумов (изоляционных и строительных) и в качестве компонента канатной смазки.
Предложенное направление утилизации органической части АСПО месторождений Самарского региона позволяет решить экологическую и экономическую проблему расширения ресурсов альтернативного сырья.
Список литературы
1. Смирнова Л.Н. Елашева О.М.Использование отходов химических предприятий Самарского региона для повышения эффективности добычи и перекачки нефти. Инновации в науке: пути развития: Материалы VI Международной научно-практической конференции .26 февраля 2015. Чебоксары 2015. с.187-190.
2. Елашева О.М., Котов С.В. и др. Исследование некоторых направлений применения органической части асфальто-смолистых парафиновых отложений нефти(АСПО). Естественные и технические науки, № 2, 2009 с. 52-55.
3. Бадыштова К.М., Елашева О.М., Смирнова Л.Н. Создание оптимальной композиции покровного битума с учетом технологических и энергетических ограничений. Тез. док. международн. науч.-техн. конфер. 20-26 июня 1997г. Самара, 1997.
4. Канатная смазка. Козловцев А.П., Жумлякова М.А., Бадыштова К.М., Елашева О.М, и др. Патент России -№ 2185424,-2002г.
