Главная -> Словарь

Осаждения асфальтенов

Следует указать, что мы не располагаем исчерпывающими данными о химической истории нефти, начиная от состава органического вещества в современных и в геологически молодых осадочных отложениях и кончая тем, что можно назвать нефтью, т. е. отсутствует теория происхождения нефти, подобная теории образования угля и торфа, бурых углей, лигнита, битуминозных углей и антрацита. Бартон не пытался охарактеризовать свою гипотетическую протонефть, он только указывал, что она напоминает тяжелый остаток нефти и асфальт из нефтей месторождений прибрежной низменности побережья Мексиканского залива .

Как уже упоминалось выше, лишь очень немного характерных для нефти углеводородов более тяжелых, чем метан, образуются при биохимических процессах в илах и молодых осадочных отложениях. Это дало основание некоторым исследователям предполагать, что образование нефти и происходит в таких, как их называют, современных осадках за счет жизнедеятельности бактерий и других организмов.

Углерод углекислого газа служит основой всех образующихся органических соединений различных растений и животных. Остатки погибших организмов перерабатываются бактериями, в результате чего газы выделяются в атмосферу, а в осадочных отложениях появляется органическое вещество. Весь органический углерод, содержащийся в толщах осадочных пород, попал сюда, следовательно, из атмосферы. В свою очередь запас углекислого газа в атмосфере непрерывно пополняется на протяжении всей истории образования осадочных пород за счет поступления его из глубоких недр земли через вулканы и глубинные разломы.

Серебренникова О. В. Эволюция тетрапиррольных пигментов в осадочных отложениях. 10 л.

Мало правдоподобно, чтобы нефти в том виде, как их теперь находят, могли образоваться только в результате распада органического вещества под действием бактерий в глубинных осадочных отложениях. Большую часть компонентов нефти нельзя рассматривать как продукты обмена веществ или продукты распада под действием бактерий. Брукс пишет по этому вопросу: «Действие бактерий, возможно, сыграло' некоторую роль в очень ранний период, но вряд ли можно допустить, что в результате их действия могли образоваться все углеводороды нефти. Биохимические процессы были причиной образования ряда предельных и непредельных углеводородов, но при определенных обстоятельствах могли

За отсутствием лучшего объяснения многочисленных реакций, которые должны были иметь место в материнском веществе, в настоящее время кажется наиболее целесообразным придерживаться гипотезы о низкотемпературном каталитическом крекинге. Возможно также, что в деле образования нефтяных углеводородов в осадочных отложениях играли роль бактерии, радиоактивность и каталитический крекинг. Однако нельзя не признать, что весь вопрос о превращении глубинного органического вещества в нефть все еще не очень ясен.

в течение длительного времени, исчисляемого многими годами, и подвергаются воздействию бактерий. На морском или океанском дне и в самом верхнем слое осадка происходит почти полная биохимическая переработка органического вещества. При наличии растворенного в морской воде кислорода идет окисление органических веществ, сопровождающееся образованием углекислого газа. При недостатке кислорода создаются восстановительные условия, благоприятствующие образованию метана и других соединений. Растворимые в воде вещества, образующиеся при биохимическом разложении органического вещества, — различные газы, легкие органические кислоты и другие — попадают в морскую воду, а частично также в воду верхних слоев осадка. Здесь продолжается преобразование тех соединений, на которые бактерии способны воздействовать. Вместе с водой содержащиеся в ней органические вещества, находящиеся в растворенном, коллоидальном и взвешенном состоянии, проникают частично и в более глубоко расположенные слои осадка. Но с глубиной бактериальное разложение органических соединений затухает поскольку усваиваемые бактериями вещества уже исчерпаны. Известен ряд работ, показывающих, что в осадочных отложениях на глубинах нескольких метров или нескольких десятков метров бактериальная жизнедеятельность прекращается.

В то время как в современных осадках тяжелые газообразные и легкие жидкие углеводороды практически отсутствуют , в древних осадочных отложениях были найдены разнообразные углеводороды начиная с пропана . Кроме пропана, было установлено присутствие нормального и изобутана, нормальных пентана, гексана, гептана, октана, изомеры этих углеводородов, циклопентаны, циклогексаны и др.

Жирные и другие органические кислоты, присутствующие в осадочных отложениях, представляют интерес как исходный материал, поскольку достаточно, чтобы из структуры кислоты была удалена двуокись углерода, и в остатке получается соответствующий углеводород. Действительное превращение органических кислот с образованием углеводородов имеет, как это описано ниже, более сложный характер, но эти кислоты являются несомненным источником углеводородов.

Приведенные в табл. 50 данные показывают, что содержание углеводородов Сз—С4, являющихся газообразными при нормальных условиях, достигает в породе 0,073%- Общее же содержание углеводородов С3—С8 достигает здесь 0,12%. Минимальные, но вполне надежно фиксируемые концентрации этих углеводородов составляют около 2-10~4%, а в докембрийских породах — до 1,5-10~4%. Характерно, что кроме рассеянных нормальных метановых углеводородов в древних осадочных отложениях присутствуют изомеры метановых углеводородов, а также циклопентаны и циклогексаны.

В древних отложениях концентрации углеводородов в среднем в 5 раз выше по сравнению с современными. Дж. Хант отмечает, что концентрации углеводородов в древних осадочных отложениях весьма различны. В известковых и доломитизированных морских глинах содержание углеводородов обычно высокое . В то же время зеленые, красные глины и докембрийские осадочные породы бедны углеводородами ¦ Известковистые глинистые сланцы имеют часто очень высокое содержание органического вещества по сравнению с породами иной литологической характеристики. Например, сланцы Нордег содержат до 13% органического вещества в некоторых образцах. Так называемые горючие, нефтяные, сланцы, которые дают при нагревании значительные количества нефти, обычно имеют еще более высокое содержание органического вещества. Например, горючие сланцы из 15 различных месторождений земного шара, изученные Дж. Химусом , содержат 12—80% керогена .

Следует в то же время иметь в виду огромную роль бактерий по превращению растительных и животных остатков на земной поверхности и в самых верхних слоях осадочных отложений. В результате подавляющая часть вещества остатков превращается в газы, попадающие в атмосферу. При этом образуется и сохраняется в осадочных отложениях органическое вещество, являющееся исходным материалом для образования нефти.

В случае исследования остатков, отличающихся высоким содержанием асфальтенов и смол, остаток подвергается деасфальтизации путем частичного осаждения асфальтенов легким бензином, выкипающим до 50° С, после чего оставляют раствор не менее чем на 3 ч для выделения асфальтенов, отфильтровывают последние и отгоняют растворитель.

Обработка нефтяных дистиллятов серной кислотой обычно производится для того, чтобы растворить нестабильные окрашивающие вещества и сернистые соединения, а также для осаждения асфальтенов. Когда условия очистки становятся более жесткими или когда при производстве белых масел работают с дымящей кислотой, весьма заметным становится протекание реакций сульфирования, в результате чего образуется значительное количество нефтяных сульфокислот. Одновременно интенсивно происходят побочные реакции, главным образом окисление; объем этих реакций увеличивается в зависимости от содержания серного ангидрида в кислоте; иногда можно подавлять эти реакции, поддерживая низкую температуру.

3.2. Для осаждения асфальтенов к навеске битума прибавляют 40-кратное количество петролейного эфира , и, накрыв стеклянной пластинкой, помещают стакан в темное место на 24 ч.

Метод позволяет получать результаты определения группового химического состава битумов, близкие к полученным по описанной выше методике . В то же время для проведения анализа люминесцентным методом требуется меньше исходного материала и длительность анализа несколько меньшая. Для осаждения асфальтенов можно также использовать изооктан.

- Достоверной представляется методика, основанная на растворении битума, но позволяющая судить о свойствах его компонентов в нерастворенном состоянии. Методика состоит в следующем. Раствор битума в толуоле титруют н-гептаном до момента выпадения осадка асфальтенов в виде взвешенных частиц. Этот момент устанавливают, наблюдая капли титруемого раствора под микроскопом или испытывая эти капли на пятнообразова-ние. Для обработки результатов вводится понятие отношения флокуляции, т. е. минимального содержания ароматических углеводородов в разбавителе , которое необходимо для предупреждения осаждения асфальтенов. Зависимость отношения флокуляции от отношения объема битума к объему разбавителя выражается прямой линией . Точки пересечения этой линии с координатными осями соответствуют двум состояниям системы . При бесконечно большом разбавлении влияние маль-тенов на поведение системы становится ничтожным по сравнению с влиянием растворителя, и потому осаждение асфальтенов зависит от их пептизируемости. При нулевом отношении флокуляции, т. е. при отсутствии толуола в растворителе, количество н-гептана, добавляемого к битуму вплоть до начала осаждения асфальтенов, позволяет судить о пептизирующей способности мальтенов, препятствующих выпадению асфальтенов. Таким образом, можно отдельно оценить склонность асфальтенов к пептизации и способность мальтенов^пептизи-.ровать .

в лабораториях для осаждения асфальтенов из их смесей со смолами и углеводородами нефти. Жидкий пропан с той же целью применяется в промышленности для осаждения смол и асфальтенов из гудрона. Асфальтены растворяются в пиридине, сероуглероде, четыреххлористом углероде, а также бензоле и других ароматических углеводородах. Соотношение углерод : водород в асфальтенах составляет приблизительно 11 : 1. Химическая природа асфальтенов изучена мало. Молекулярный вес их исчисляется тысячами. Серы, кислорода и азота они содержат больше, чем смолы. Содержание асфальтенов в смолистых нефтях обычно составляет 2-4 вес. %.

Во всех случаях осаждения асфальтенов можно видеть простую коагуляцию коллоидных частиц смол в нефти. Особенно ясно это видно на примере осаждения асфальтенов хлорным железом — типичным коагуляционным агентом. Принадлежность этих коллоидов к лиофильному классу ограничивает их растворимость, точнее набухание лишь определенными типами растворителей, к числу которых метановые и нафтеновые углеводороды не относятся. Поэтому бензин для осаждения должен содержать только эти углеводороды. Ароматические углеводороды, наоборот, вызывают заметное набухание и коллоидальное растворение асфальтенов.

молекулярных компонентов при перегонке нефть нагревают на кипящей водяной бане . Отбензиненную нефть обрабатывают пентаном для осаждения асфальтенов, после чего ее вводят в колонку с крупнопористым силикагелем. Вначале с поверхности адсорбента удаляют углеводороды петролей-ным эфиром , а затем смолы — указанными растворителями.

Перед принятием такой методики выделения асфальтенов . А. Ф. Красюковым и Е. П. Войковой была 'проведена работа по выбору осадителей ; при этом сырьем служил крекинг-остаток тяжелой малгобекской нефти. С увеличением поверхностного натяжения осадителя снижалось количество осадка, а при поверхностном натяжении 24 дин/см осаждения асфальтенов уже не наблюдалось.

В случае исследования остатков, отличающихся высоким содержанием асфальтенов и смол, остаток подвергался деасфальте-низации путем частичного осаждения асфальтенов легким бензнуом . Дальнейшее адсорбционное разделение деасфальтенизированного продукта для установления выходов и качеств остаточных масел проводилось так же, как это было описано для дистиллятного сырья .

Бензиновый раствор после осаждения асфальтенов и кислот содержит масла и смолы; их разделяют по Маркуссону .