Р. Н. Насиров Официальные оппоненты
| Вид материала | Автореферат |
- Phodopus, 940.53kb.
- В педагогическом взаимодействии, 811.25kb.
- Прагматика языка туристической рекламы, 1403.92kb.
- А. В. Костров Официальные оппоненты, 251.97kb.
- Н. С. Русейкин Официальные оппоненты, 385.44kb.
- Рецепция римского права: вопросы теории и истории, 249.57kb.
- Синтез, свойства и биологическая активность производных 2-хлорникотинонитрилов, 264.36kb.
- Влияние "кризиса трех лет" на познавательное развитие дошкольников, 773.28kb.
- Модели регионализма и регионализации восточной азии, 1934.71kb.
- М. Л. Макаров Официальные оппоненты: доктор филологических наук, профессор, 258.87kb.
Общая характеристика работы
Актуальность темы
Сейчас является очевидным, что экономическое могущество и энергетическая мощность суверенного Казахстана ближайшие десятилетия будут возрастать, прежде всего, за счет нефтегазового комплекса. Развитие нефтяной промышленности, резкое увеличение добычи нефти всегда связано с повышением эффективности поисков и разведки новых месторождений. Надсолевые и подсолевые отложения Прикаспийской впадины являются высокоперспективным нефтегазоносным районом Республики Казахстан.
Эффективность решения прикладных и фундаментальных задач в области поисков, добычи и нефтепереработки в значительной степени зависит от информации о физико-химических свойствах нефти и вмещающих ее осадочных породах.
В последние годы наряду с традиционными методами прогнозирования нефтегазоносности геологических отложений придается большое значение развитию и совершенствованию прикладных физических и геохимических методов поисков углеводородных залежей, основанных на исследовании особенностей распределения аномалий некоторых физических и химических свойств пород и нефти.
Физико-химические изменения осадочных пород отмечались над многими месторождениями нефти и газа, и неоднократно освещались в литературе. Несмотря на это, до сих пор процессы, происходящие над скоплениями углеводородов и приводящие к аномальному изменению парамагнитных свойств отложений, изучены слабо.
Однако, в последнее время с использованием широкого арсенала современных физико-химических методов исследования пород установлено, что в поверхностных отложениях над нефтегазовыми скоплениями под влиянием миграционного потока углеводородов происходит количественное перераспределение отдельных форм таких химических элементов, как уран, ванадий, железо, марганец. Следовательно, любая возможность введения в известный комплекс параметров, определяющих нефтегазоносность разреза, новых разделительных признаков, позволяющих расчленять породы на продуктивные и непродуктивные, значительно повышает достоверность прогноза. К таким признакам следует отнести осадочные породы с парамагнитными свойствами, которые соседствуют с продуктивными горизонтами.
Настоящая работа посвящена физико-химическому анализу парамагнитных свойств осадочных отложений Прикаспийской впадины, что обеспечивает высокую актуальность представленной диссертации. Актуальность диссертации возрастает и в связи с тем, что предложенные метод определения парамагнитных центров (ПЦ) в нефтях и методология по изучению их природы существенно помогают решить общую проблему определения и извлечения микроэлементов. Анализ содержания ванадия играет существенную роль в вопросах переработки нефти и определения перспективных месторождений для выделения ценного металла.
С развитием научно-технического прогресса методы контроля за разработкой нефтяных месторождений совершенствуются, появляются новые. Если несколько десятков лет назад контроль за выработкой запасов нефти осуществлялся в основном гидродинамическим и геофизическим методами, то в настоящее время используются такие методы, как спектрофотометрический, ЭПР и ЯМР–спектроскопии, основанные на изучении соответственно оптических и магнитных свойств нефти. Использование магнитных свойств нефти на основе ЭПР и ЯМР-спектроскопии позволяет получать дополнительную, а иногда и единственно возможную информацию не только при поисках и оценке месторождений нефти, но также и при решении задач по контролю за разработкой на различных этапах эксплуатации нефтяных месторождений. Поэтому столь важной является задача по использованию парамагнитных свойств нефтей и нефтеносных пород Прикаспия, имеющая отношение к решению проблем поиска, добычи и переработки нефти.
Связь работы с планом государственных научных программ
Диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетной темой научно-исследовательских работ МОН РК Ф.0352 "Исследование парамагнетизма пород и углеводородов при поиске месторождений нефти и газа" (2006 – 2008 г.г.).
Целью работы являлось изучение физико-химических характеристик парамагнитных отложений Прикаспийской впадины и установление на их основе парамагнитных критериев для выявления залежей нефти и газа, а также применение стабильных комплексных соединений иона ванадила для контроля за разработкой залежей нефти.
Научная новизна
Впервые показаны возможности комплексного использования рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) и рентгеноструктурного анализа, ЯМР, ЭПР, ИК-спектроскопии в геохимических исследованиях, основу которых составляют изучение физико-химических характеристик горных пород-коллекторов и пластов нефтей по площади и разрезу месторождений нефти Прикаспийской впадины. В результате такого подхода установлено, что помимо парамагнитной формы марганца для выявления залежей нефти и газа в геологических разрезах нефтегазовых скважин могут быть использованы аномальные изменения органических свободных радикалов (СР) и ванадия (IV), содержащихся в породах. На основе определения количества ПЦ в нефтях разработан новый физико-химический способ контроля за разработкой залежей углеводородов.
Практическая ценность работы
Предложен новый способ прогнозирования нефтегазоносности, основанный на определении количества ПЦ – ионов Mn2+, V4+ и СР в породе кернов и шламов, а на основании определения концентраций соединений ванадия и СР в нефтях предложен способ контроля за разработкой залежей нефти как на этапе разведки, так и в процессе их эксплуатации.
В период разведки результаты таких исследований могут быть использованы для выявления корреляции горизонтов и пластов с геофизическими данными исследования скважин, для установления наличия или отсутствия гидродинамической связи между продуктивными пластами, а также для обнаружения тектонических нарушений.
В процессе эксплуатации основу способа контроля составляет тот факт, что в процессе эксплуатации месторождения ПЦ могут служить естественными индикаторами местоположения нефтей в поровом объеме залежи в течение всего срока эксплуатации залежи, а концентрация ПЦ не зависит от способа эксплуатации скважин – диаметра штуцера, применения насосов и т.д.
Для решения перечисленных проблем разработана лабораторная методика определения ванадия и СР непосредственно в нефтях, взятых из добывающей скважины, при температуре жидкого азота в сочетании с малогабаритными спектрометрами ЭПР в полевых условиях (предварительный патент РК, №15051). Преимуществами метода ЭПР-спектроскопии для исследования пластовых флюидов на атомном уровне являются необходимость отбора малых (до 1-30 мл) проб флюидов, недеструктивность анализируемых проб и экспрессность измерений при высокой достоверности результатов исследований в сравнении с традиционными методами.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- результаты разработки единой методики по экспресс-анализу содержания и природы парамагнитных соединений нефти и нефтеносных пород;
- результаты изучения взаимосвязи физико-химических характеристик нефтей Прикаспийской впадины с их парамагнетизмом;
- результаты исследования химического и минералогического состава нефтеносных пород и нефтей в геологических разрезах нефтегазовых скважин методами ЭПР, ЯМР, ИК-спектроскопии, рентгеноструктурного и рентгенофлуоресцентного анализа;
- результаты установления связи между аномальным содержанием ПЦ в породах и залежью углеводородов с применением комплекса физико-химических методов;
- результаты установления закономерности распределения парамагнитных свойств нефтей по разрезу и площади многопластовых месторождений надсолевых отложений;
- результаты применения физико-химического способа контроля за разработкой залежей нефти как на этапе разведки, так и в процессе их эксплуатации, основанного на определении количества ПЦ – соединений четырехвалентного ванадия и СР в нефтях.
Личный вклад автора
Отбор и подготовка проб кернов, шламов и нефтей для исследования и проведение экспериментальных исследований, интерпретация и обобщение результатов, их теоретическое обоснование на основе литературных данных.
Достоверность полученных автором результатов определяется применением различных современных физико-химических методов (РФА, ЭПР, ЯМР-спектроскопии, ИК-спектроскопии, рентгенофазовый анализ, определение массовой доли битума), интерпретацией полученного экспериментального материала с позиции современных представлений в области поиска, разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, а также малыми ошибками эксперимента (4-5% с доверительным интервалом 95%).
Апробация работы
Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международных конференциях и симпозиумах: II, V Международные научно-практические конференции «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (Астрахань, Россия, 2003, 2006); EUROMAR (Magnetic Resonance for the Future) (York, England, 2006); 5th Asia-Pasific EPR/ESR Symposium (Novosibirsk, Russia, 2006); 6th European Federation of EPR Groups Meeting (Madrid, Spain, 2006); 53 Всероссийская научно-практическая конференция химиков с международным участием (Санкт-Петербург, Россия, 2007г.).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано в соавторстве 13 печатных работ, в том числе 5 статей и 8 тезисов докладов на международных конференциях, получено 2 предпатента РК.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста, включает 44 рисунка, 39 таблиц и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников литературы, включающего 143 наименования.
Основное содержание работы
Во введении представлено современное состояние решаемой научной проблемы, обоснована актуальность и научная новизна исследования, сформулирована цель работы и показана ее практическая ценность.
1 Состояние исследованности физико-химических характеристик парамагнитных отложений Прикаспийской впадины
Приведен уровень изученности таких сложных природных объектов, как нефть и вмещающие ее осадочные породы комплексом современных инструментальных методов исследования.
Обобщены литературные данные о парамагнитных свойствах нефтей и нефтеносных пород.
Однако, обилие исследовательского материала в большей мере выдвигает новые вопросы, что позволяет решать уже имеющиеся. По сравнению с нефтеносными отложениями СНГ и зарубежных стран парамагнетизм нефтей и вмещающих их осадочных отложений Прикаспийской впадины до сих пор остается мало изученным. Кроме того, в литературе практически отсутствуют систематические работы по физико-химическим анализам парамагнитных отложений Прикаспийской впадины и по использованию парамагнитных свойств для решения конкретных задач нефтегазопоисковой геохимии и нефтепромысловой геологии. Это связано, вероятно, с отсутствием единой методики экспресс-анализа микроколичеств и природы парамагнитных соединений нефти и нефтеносных пород.
2 Взаимосвязь между парамагнитными свойствами и физико-химическими характеристиками нефтей
2.1 Парамагнетизм сырых нефтей Прикаспийской впадины
Раздел посвящен экспериментальному изучению природы стабильных СР в нефтях Прикаспийской впадины. Описана разработанная в диссертации методика изучения химической структуры стабильных СР в сырых нефтях, базирующаяся на применение спектроскопии электронного парамагнитного резонанса и химического метода.
Исходя из полиароматической структуры асфальтенов - основного источника СР, можно предположить следующие типы стабильных парамагнитных центров: углеродцентрированные радикалы (типа трифенилметила), анионрадикалы, катион-радикалы, радикалы феноксильного типа и т.д.
В настоящий момент можно говорить только об определенной вероятности того или иного типа. На наш взгляд, вероятность первых двух типов должна быть меньше ввиду отношения радикалов и анион-радикалов к кислороду. Можно предположить, что более реальными моделями СР являются окисленные формы асфальтенов: катион-радикалы, радикалы феноксильного типа. В качестве окислителей могут выступать ионы тяжелых металлов и кислород.
2.2 Некоторые результаты определения ванадия в нефтях Прикаспийской впадины разными физико-химическими методами
В этой главе развита методика определения парамагнитной формы ванадия (IV) в нефтях методом ЭПР.
Предложено проводить определение содержания ванадия (IV) c помощью метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) при температуре жидкого азота (-1960С) (предварительный патент РК № 16208).
По рекомендации американских авторов спектры ЭПР ванадия принято измерять при температуре –900С, при которой нефть затвердевает и интенсивность измеряемого сигнала не зависит от вязкости нефти. Способ характеризуется высокой точностью анализа при определении содержания ванадия, но имеет также недостатки, к которым относится значительный расход азота и использование специальной температурной приставки, что не позволяет использовать ЭПР – радиоспектрометр в качестве портативного устройства в полевых условиях.
Определялось содержание ванадия методом ЭПР при температуре жидкого азота с помощью кварцевого Дьюара.
Здесь необходимо учитывать характер кривых насыщения сигнала ЭПР V4+ в зависимости от мощности Р сверхвысокой частоты (СВЧ) прибора, и проводить измерения в области линейной зависимости интенсивности сигнала от
.В данной главе представлены результаты определения содержания ванадия в нефтях Прикаспийской впадины по предлагаемому способу при температуре жидкого азота (-1960С) и по методике американских авторов при температуре –900С.
Приведенные сравнительные данные согласуются между собой, и это позволяет рекомендовать использование жидкого азота в качестве хладагента при массовых лабораторных определениях содержания ванадия в нефтях и нефтепродуктах методом ЭПР-спектроскопии (таблица 1).
Таблица 1 - Результаты определения ванадия в области линейной зависимости IV от
на месторождении Юго-Восточное Камышитовое| Номер скважины | Содержание ванадия , г/т | |
| –900С | –1960С | |
| 1 | 25,0 | 25,0 |
| 2 | 68,6 | 40,0 |
| 3 | 10,3 | 10,6 |
| 4 | 16,8 | 16,5 |
| 5 | 15,5 | 15,7 |
| 14 | 36,7 | 34,7 |
| 16 | 71,0 | 68,3 |
| 19 | 24,6 | 24,1 |
| 21 | 11,2 | 10,5 |
| 110 | 71,1 | 70,8 |
| 111 | 34,3 | 35,0 |
| 115 | 14,5 | 14,1 |
| 117 | 10,9 | 10,2 |
| 123 | 10,2 | 10,3 |
| 120 | 11,6 | 10,6 |