Реферат извлечение ценных ресурсов из продукции скважин. Извлечение ценных ресурсов из продукции скважин
 Скачать 32.45 Kb.
|
|
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, содержащихся в битумах и высоковязких нефтях, предлагается использовать коэффициент извлечения попутных компонентов выражаемый отношением стоимости ценных компонентов, извлеченных в товарную продукцию или полупродукт, к стоимости всего количества ценных компонентов в исходном сырье . При разработке Сугушлинского месторождения карьерным способом с годовой производительностью по нефти 0,5 млн. т (10,1 млн. м3 по битуминозной породе с содержанием битума 5.5 % мае.) после извлечения на экстракционной установке битуминозной нефти, минеральная фаза породы с содержанием битума около 0 ,6 % мае. может быть использована в строительстве и ремонте автодорог. Если приведенные затраты в добычу породы и извлечение битуминозной нефти принять на уровне предельно допустимых, то значительно возрастает удельный эффект на 1 т нефти за счет реализации проэкстрагированной породы и экономии битума (55,5 тыс. т), используемого при изготовлении асфальтобетонных смесей. За счет комплексного использования добытой продукции возможно вовлечение в промышленную разработку отдельных месторождений природных битумов даже при современном уровне себестоимости добычи нефти и газа. В этом плане наиболее перспективными являются рудничные методы разработки. Расчеты показывают, что карьерная добыча природных битумов на Сугушлинском месторождении с последующей промысловой комплексной переработкой обеспечивает экономический эффект на 20-30% больше, чем при скважинной разработке (внутрипластовое горение). Промысловая комплексная переработка природных битумов обеспечит не только получение дополнительной прибыли за счет реализации попутной продукции, но и позволит значительно уменьшить вредные выбросы примесей серы, ванадия и никеля в атмосферу. В организационном плане экономически целесообразно территориальное и технологическое совмещение процессов добычи первичной комплексной переработки природных битумов с применением передвижных или полустационарных установок термического крекинга (ТКК) мощностью по сырью 0 ,3-1, 0 млн.т в год. Суть технологии выделения ванадия состоит в выжиге углерода и доокислении металлов при температуре 800-900°С. Затем происходит выщелачивание концентрата раствором солей аммония, термическое разложение ванадата аммония и очистка раствора от серосодержащих соединений за счет реакции с известковым молоком . Еще одним направлением извлечения металлов из продукции скважин является выделение йода и брома из промысловых вод. Попутные воды нефтяных месторождений Саратовской области имеют среднюю минерализацию 120-200 г/л и содержат до 500 мг/л брома, до 100 мг/л окиси бора, до 1000 мг/л калия, до 400 мг/л стронция, до 8 мг/л йода. Расчеты показывают, что из попутных вод нефтяных месторождений Саратовской области можно добывать до 750 т брома, до 11 т йода, до 170 т окиси бора, до 1500 т калия, до 400 т стронция . Аналогичные проценты содержания металлов имеются в водах практически всех регионов России - в Западной Сибири, Башкирии, Татарии. Технология получения йода и брома из промысловых вод может быть использована для их извлечения с помощью ионитов из природных и техногенных растворов, содержащих иодид-, бромид- и хлорид-ионы. Способ включает сорбцию йодид-ионов на одной загрузке ионита, сорбцию элементарного брома на другой загрузке ионита, при этом часть загрузки ионита, насыщенного элементарным бромом, направляют на сорбцию йодид-ионов, а после десорбции йода и регенерации возвращают на сорбцию брома Список литературы Коган Б.И., Названова В. А., Солодов Н.А., Рубидий и цезий, М.: 1971 Плющев В. Е., Степин Б. Д., Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия, М.: 1970; Седенко С.М. Химия и Жизнь №3, 1982 г., с. 56-62 Справочник «Воды нефтяных и газовых месторождений СССР» под ред. Л.М. Зорькина М.:1989 Хавкин А.Я. Нанотехнологии в добыче нефти и газа, М: Нефть и газ, изд.2, 2008.-171с. |