Геология и геохимия. Геология и геохимия нефти и газа. Прозорова. Учебное пособие по дисциплине Геология и геохимия нефти и газа

• Название: Учебное пособие по дисциплине Геология и геохимия нефти и газа
• Анкор: Геология и геохимия
• Дата: 10.05.2023
• Размер: 6.77 Mb.
• Имя файла: Геология и геохимия нефти и газа. Прозорова.doc
• Тип: Учебное пособие; #1120901
• страница: 21 из 25

10.3.Контроль знаний модуля 1_10

Контрольные вопросы

1. Дайте определение объекта и системы разработки нефтя­ного месторождения.

2. Укажите главные параметры, которыми характеризуется система разработки месторождения.

3. Изложите классификацию систем разработки месторожде­ний.

4. Получите формулу, характеризующую взаимосвязь между темпами разработки от начальных извлекаемых запасов и оста­точных извлекаемых запасов.

5. Дайте определение элемента разработки месторождения. Объясните схему элементов разработки для одно, трех- и пятирядной, а также для пяти- и семиточечной схем расположения скважин

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1. 
   Почему при разработке залежей необходимо максимально использовать естественную пластовую энергию?
   
2. 
   Назовите источники пластовой энергии в залежах
   
3. 
   Какие режимы используются при разработке нефтяных залежей?
   
4. 
   Какие режимы используются при разработке газовых залежей?
   
5. 
   Какие системы размещения эксплуатационных скважин применяют при разработке газовых залежей?
   
6. 
   Какие вещества используют в качестве энергоносителя для искусственного поддержания пластовой энергии?
   
7. 
   На какие стадии разделяют процесс разработки залежи?
   
8. 
   Назовите характерные особенности стадий разработки залежи.
   
9. 
   Какие используются методы обработки призабойных зон для повышения производительности эксплуатационных скважин?
   

11.ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ

УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Цель изучения – получить знание о производстве бензинов с улучшенными экологическими характеристиками, о каталитическом риформинге, об изомеризации углеводородов фракции С₅ – С_{6 , о} разработке новых видов реактивных топлив, о рациональных направлениях переработки углеводородных газообразных систем, об эффективных технологиях переработки остаточных фракций в битумы.
Задачи – изучить:

• 
  Методику производства бензинов, мотрных, дизельных и котельных топлив;
  
• 
  Основы производства реактивных топлив;
  
• 
  Рациональные направления переработки углеводородных газообразных систем
  

Уметь:

• 
  различать фракции бензинов
  
• 
  определять улучшенные экологические характеристики
  

11.1.Производство бензинов с улучшенными экологическими характеристиками
По своему составу бензины являются углеводородными систе­мами, которые образуются в результате различных технологических процессов переработки; атмосферно-вакуумкой перегонки нефти, каталитических процессов (крекинга, гидрокрекинга, рк-форминга) и других. В составе бензинового фонда России доля компонентов каталитического риформинга достигает 50%. Одной из основных задач в улучшении экологических характеристрик ав­томобильных бензинов является сокращение применения бензинов, содержащих ТЭС в качестве антидетонатора. Эта задача пока ре­шена в Японии, США и Канаде. В некоторых странах: Голландии, Австрии, Дании, Бельгии, Швейцарии, Швеции, Финляндии, Норвегии и Германии разрешено вводить этиловую жидкость толь­ко в специальные высокооктановые сорта.

Переход на неэтилированиые топлива не только предотвраща­ет эмиссию свинца с продуктами сгорания, но и сокращает на 60 90% другие вредные выбросы путем использования каталитических нейтрализаторов, для которых свинец является ядом. Кроме того, в этом случае возможно поддержание состава топливно-воздушной смеси, близкое к стехиометрическому, что обеспечивает та­кие оптимальные характеристики бензина, как плотность, вяз­кость, испаряемость, углеводородный состав, которые практически не влияют на токсичность отходящих газов. Но отказ от этилирования влечет за собой проблемы, связанные с обеспечением требуемого октанового числа бензина.

Первоначально этилированные сорта заменялись регулярными бензинами с относительно низким октановым числом (82 – 86 м. м). Это было связано с отставанием темпов наращивания мощностей производства высокооктановых компонентов от требований по снижению норм этилирования. Однако дефицит высокооктановых неэтилированных бензинов был временным. Доля этилированных бензинов на протяжении 80-х годов ежегодно снижалась в среднем на 5-6 %. В 1995 г. доля неэтилированных бензинов достигла 65% от общего потребления, а к 2000 г. – более 90%. Основным видом неэтилированных бензинов должен стать премиальный бензин «европремиум» (табл.23, 24.).

Таблица 23. Основные свойства неэтилированных автомобильных бензинов Западноевропейских стран

Страна	Марка	Октановое число		Перегоняется,%, при			Остаток %об, не более	Плотность кг/м3	Содер жание серы,%масс., не более
		И.м	М.м	700С	1000С	1800С
Бельгия	Премиальный	90,0	85,0	-	-	-	-	-	-
	Регулярный	95,0	80,0	15-45	40-70	90	2	700-790	0,1
Велико британия	Премиальный	95,0	85,0	-	-	-	-	-	-
	Регулярный	90,0	85,0	10-15	36-70	90	2	720	0,1
Испания	Премиальный	95,0	85,0	10-45	30-70	80	2	735-785	0,1
Италия	Премиальный	95,0	85,0	10-45	30-70	85	2	725-775	0,1
Португалия	Премиальный	95,0	85,0	10-45	35-70	85	2	735-785	0,1
Франция	Премиальный	95,0	85,0	10-47	40-70	85	2	730-780	0,1
ФРГ	Премиальный Регулярный	95 91,0	85,0 82,5	15-42 10-15	40-65 42-70	85 -	-	735-785 720-770

Таблица 24. Требования к автомобильным бензинам, предусмотренные Законом о чистоте воздушного бассейна США и Европейским комитетом стандартов

Основные показатели	Требования закона США	Общеевропейские нормы на неэтилированный премиальный бензин
Октановое число М.м И.м.	- -	Не ниже 85 Не ниже 95
Давление насыщенных паров по Рейду (летний сорт), кПа	62,1	Менее 68
Содержание бензола,%	1(максимум)	не более 5
Содержание других ароматических углеводородов,%	25	Нормируется максимальными стандартами
Содержание летучих олефиновых углеводородов, %	1(максимум)	Нормируется максимальными стандартами
Суммарное содержание летучих олефиновых углеводородов,%	5(максимум)	-
Содержание кислорода,%	2(максимум)	Нормируется максимальными стандартами
Содержание свинца	отсутствие
Содержание серы	Менее 0,03	0,1
Фракционный состав: 96% перегоняется при температуре, С	143	-

Известно, что США – признанный лидер в области требований к экологической чистоте топлив. Рост числа автомобилей предопределяет ужесточение национальных стандартов, ограничивающих вредное воздействие ОГ. В соответствии с новыми дополнениями к Закону о чистоте воздушного бассейна основными отличиями качества автомобильных бензинов с улучшенными экологическими характеристиками, называемыми также реформулированными, модифицированными, «зелеными», экологически чистыми и т.п., являются:

- низкая летучесть (давление насыщенных паров);

- пониженное содержание ароматических (особенно бензола) и олефиновых углеводородов, участвующих в образовании смога;

- обязательное использование кислородосодержащих компонентов и моющих присадок для предотвращения образования отложений в системах подачи топлива в двигатель;

- отсутствие свинца, марганца и других тяжелых металлов.

Испарение бензинов – основная причина естественных потерь и выбрасов в окружающую среду токсичных углеводородов. При транспортировке, хранении и заправке автомобилей бензином потери от испарения достигают 1,5 – 2%. Снижение содержания свинца и изменение состава автомобильных бензинов привели к другой проблеме — увеличению показателя летучести товарных бензинов. Показатели летучести автомобильных бензинов (упругость паров по Рейду) для легких сортов бензинов повысились с 609 до 714, для зимних — с 7.98 до 931 г/см². Углеводороды, содержащиеся в парах бензинов, представляют опасность не только как токсич­ные вещества, но, участвуя в фотохимических реакциях под дейст­вием солнечного света, приводят к образованию различного смога. Все это вызывает необходимость снижения давления насыщенных паров бензинов, что, в свою очередь, понижает их ресурсы и дето­национную стойкость. Максимальное давление насыщенных паров для бензинов с улучшенными экологическими свойствами — не выше 79,9 кПа.

В нефтеперерабатывающей промышленности принят ряд изме­нений в. технологии производства бензинов. Так, большинство нефтеперерабатывающих компаний пошло по пути снижения со­держания в бензинах компонентов, с высоким показателем летуче­сти. К последним относятся н-бутан, кислородсодержащие соеди­нения, легкий прямогонный бензин и легкие продукты различных процессов, доля которых возрастает с ростом жесткости режимов работы установок. Суммарная доля таких компонентов может достигать 40% от общего объема товарных бензинов. Успешному решению проблемы способствовал ввод в эксплуатацию дополнительных мощностей процессов, таких, как алкилирование, каталитиче­ская полимеризация и димеризация, а также снижение давления на установках процесса риформинга, переход к процессам с непре­рывной, регенерацией катализатора. Изменения в компонентном составе продукции в структуре технологического парка нефтепере­работки сопровождались также увеличением содержания в бензи­нах ароматических углеводородов и изопарафинов, окислением до­ли низкооктановых н-парафинов.

С целью повышения октановых характеристик товарных бен­зинов расширялось применение спиртов и эфиров в качестве ком­понентов. Углеводородный состав бензина с улучшенными эколо­гическими характеристика нормируется по содержанию арома­тических соединений, бензола и олефинов. Содержание бензола в бензине США составляет не более 3%, в новых спецификациях на экологически чистые бензины - не более 1%. Ограничение со­держания ароматических соединений до 2025% (вместо ранее принятых 35-50%) приводит к удорожанию бензина. Выбор эконо­мичной схемы снижения содержания бензола в, бензине зависит от многих факторов, среди которых преобладает модернизация уста­новок каталитического риформинга. Олефины — наиболее фотохимически активные компоненты бензина, поэтому их содержание ограничивают 5-10%, в том числе легких олефинов (до С₅) -не более 1%. Основное количество олефинов поступает в бензино­вый фонд вместе с бензинами каталитического крекинга. Изменяя жесткость режима работы установки и подбирая соответствующий катализатор процесса, можно регулировать их содержание и при максимальных выходах направлять на получение высокооктано­вых компонентов.

Содержание серы в моторных топливах относится к показате­лям, непосредственно связанным с выбросом токсичных веществ (оксидов серы) в атмосферу, поэтому ужесточается норма на со­держание "общей серы в бензинах (не более 0,05%) и вводится по­казатель "содержание меркаптановой серы" (не более 0,001%).

К числу наиболее серьезных изменений в композиционном со­ставе экологически чистого бензина откосится высокая доля кисло­родсодержащих соединений типа МТБЭ, что способствует умень­шению выбросов - окиси углерода, снижению отношения воздух/ топливо, повышению октанового числа и позволяет вывести из со­става бензинового фонда канцерогенный бензол. Эти соединения фотохимически менее активны, чем углеводороды, и, следователь­но, имеют более низкую смогообразующую активность. МТБЭ и другие эфиры могут входить в состав экологически чистого бен­зина в количестве до 15%*.

Европейским комитетом стандартов также разрабатываются новые нормативы на предельно допустимые значения плотности бензинов и упругости паров. Следует отметить, что в целом по странам Западной Европы и в Японии этот показатель несколько ниже, чем в американских стандартах. С целью снижения потерь бензина от испарения новые машины в европейских странах снаб­жаются специальным конденсационным баком с поглотителем. Предусмотрены также защитные меры по уменьшению потерь в системе распределения бензина. Рассматривается вопрос о снижении предельно допустимой концентрации бензола в неэтилированном бензине, составляющей около 5% об. Однако использова­ние катализаторов дожига и специальных баков приводит к резко­му сокращению выбросов бензола в атмосферу.

Невысокое качество отечественных автомобильных бензинов связано с недостаточным количеством установок, производящих высокооктановые компоненты, - каталитического риформинга, каталитического крекинга, алкилирования. и практическим отсут­ствием установок изомеризации и получения высокооктановых диалкиловых эфиров. Сложившаяся к настоящему времени компонентная структура бензинового фонда в России существенно отли­чается от существующей в США и Западной Европе. Отличитель­ной особенностью суммарного фонда бензинов США является вы­сокое содержание в нем алкилбензина и кислородсодержащих, до­бавок, особенно в реформулированном топливе. В отечественных бензинах доля прямогонных фракций по сравнению с зарубежны­ми существенно выше. Такие же низкооктановые компоненты, как рафинат, в США и ФРГ в бензины вовсе не вовлекаются. Однако при этом общее и среднее содержание бензола, ароматических и олефинозых углеводородов в отечественных бензинах не выше чем в других странах.
11.2.Улучшение экологических характеристик моторных топлив

Повышение эксплуатационных и экологических требований к моторным топливам в условиях ухудшения качества нефтей и вовлечения в состав топлива все большего количества нефтепро­дуктов вторичного происхождения привело к широкому использо­ванию присадок различного назначения. Актуальность применения топливных присадок возрастает в связи с чрезвычайно жесткими ограничениями на содержание токсичных продуктов сгорания в ат­мосфере. Среди таких разнообразных способов снижения токсич­ности отработанных газов, как совершенствование конструкции двигателя, использование каталитических конверторов, улучшение качества топлив и введение специальных присадок, именно после­дний способ является наиболее экономичным. Особенно эффектив­но использования присадок с другими методами сокра­щения вредных воздействий продуктов сгорания.

За рубежом топливные присадки производят многочисленные нефтяные и химические фирмы. К основным зарубежным фирмам-продуцентам и поставщикам присадок широкого спектра действия относятся: AMOKO PETROLEUM,

CHEVRON, SHELL, MOBIL и др.
Таблица 25.Развитие производства топливных присадок.

1-е поколение	2-е поколение	3-е поколение	4-е поколение
Антифриз	Карбюраторный, детергент; коррозионный ингибитор; антифриз; растворитель.	Детергент, несущая жидкость; коррозионный ингибитор; деэмульгатор; антифриз; растворитель.	3-е поколение + повышение и контроль октанового числа; очистка и контроль камеры сгорания от нагара.

Статистика показывает, что транспортные средства, эксплуа­тирующиеся на топливе с присадками, более надежны и требуют меньших затрат на ремонт. Кроме того, достигается экономия расхода топлива в среднем на 4%. Объем рынка и потребность в топливных присадках по оценкам фирмы БАСФ составляет 600 млн. долла­ров США
Таблица 26.Потребление топлива и топливных присадок

Страна	Потребление топлива, млн. т	Присадочное топливо, %	Потребление присадок, тыс. т
Северная Америка	360	90	220
Западная Европа (без Германии)	93	50-60	35
Германия	32	90	24
Япония	50	20	4
Другие страны	125	10	6

Таблица27. Прирост потребления присадок к топливам в США

Наименование	Средний прирост за 10 лет, % в год
Ингибиторы коррозии	3,1
Аниоксиданты	2,9
Депрессоры и вязкостные присадки	3,4
Стабилизаторы и деспергенты	4,2
Прочие присадки (антиобледенители, моющие, деактиваторы металлов и др.)	1,3

Мировое производство топливных присадок насчитывает сотни тысяч тонн. Причём наиболее быстрыми темпами увеличивается использование присадок, улучшающих химическую и термическую стабильность топлив .Предположительный среднего­довой прирост потребления детергентно-диспергирующих приса­док к топливам оценивается в 6,7%.

По мере ужесточения требований к качеству бензинов ассорти­мент таких присадок постоянно расширяется. В настоящее время применяются присадки для повышения детонационной стойкости и химической стабильности, улучшения защитных, моющих и противоизносных свойств бензинов, антиобледенительные и биоцидные присадки.
11.3. Технологические процессы переработки углеводородных систем,