Метод извлечения углеводородов на первом и втором переделе из нефтезагрязненных месторождений нетрадиционными методами

Тлебаев Манат Бейшенович, д.т.н., профессор,

Таразский государственный университет им.М.Х.Дулати

Одна из серьезных глобальных проблем – загрязнение почвенного покрова нефтью и нефтепродуктами. Экологические проблемы начинаются уже на стадии добычи нефтяного сырья и его поставки на предприятия. При этом происходят крупные аварии, сопровождающиеся значительными разливами нефти, попаданием ее в водоемы, гибелью людей, большими материальными потерями. Решение такой проблемы, как, очистки почвенного покрова от загрязнений нефтью, путем разработки новых и совершенствование существующих технологий восстановления нефтезагрязненных земель, относится к числу наиболее приоритетных задач, над которыми работают многие ученые и предприятия. [1,2].

Нами, предложен метод, относящийся к области нефтегазовой промышленности, который может быть применен для извлечения углеводородов из рудных месторождений и продуктивных пластов (нефтеносные сланцы, нефтеносные пески, битуминозные песчаники, нефтезагрязненный грунт, отходы нефтепереработки и другие материалы, загрязненные органическими веществами).

В данной статье описан метод использования явления межфазной сепарации, заключающийся в прилипание молекул углеводородов с длинной цепью к мелким частицам субстрата горных пород с целью извлечения в последующем углеводородов.

Новизной метода является то, что частицы минерального субстрата с налипшими молекулами углеводородов удерживаются во взвешенном состоянии в водной суспензии, содержащей окислитель, а именно перекись водорода, и транспортируются через отводящий трубопровод, который оснащен ультразвуковыми датчиками, где происходит смешивание звуковыми колебаниями. Коллоидная реакция и реакция на границе раздела фаз окислителя и поверхности частиц субстрата из горных пород, покрытых углеводородами, приводит к отделению углеводородов от частиц субстрата.

Метод извлечения углеводородов из нефтегазоносных месторождений с получением химически чистого и практически не содержащего углеводородов субстрата в качестве побочного продукта, состоит в том, что:

1. Углеводородные пласты, которые содержат битум и/или кероген, перемалываются или иным образом измельчаются до размера частиц песка или мельче. Далее вода смешивается с измельченной рудой, образуя суспензию, которая нагревается до температуры от 50°C до 90°C и смешивается с окислителем в водном растворе, в качестве окислителя использовалась перекись водорода. При этом, углеводороды, которые электростатически прикреплены к поверхности частиц, подобных глине, а также несвязанные внутрипоровые углеводороды освобождаются от субстрата. Часть отделенных битуминозных веществ и керогеных смесей затем расщепляются в процессе управляемой реакции Фентона при помощи окислителя – перекиси водорода для извлечения остатков углеводородов из субстрата, содержащего углеводороды, и технологической воды. Молекулы же углеводородов с длинной цепью, молекулярный вес которых приближается к 1000, начинают расщепляться на молекулы с более короткой цепью, более легкие молекулы с участками с двойной связью углерод-углерод разлагаются селективно при помощи дополнительного количества кислорода.

2. Раствор окисляющего реагента, чье содержание окислителя эквивалентно процентному содержанию перекиси водорода от 0.1% до 10.0% по весу в водной фазе, закачивается дозировочным насосом в водную суспензию, обработанную до требуемых параметров (температуры и pH), а затем транспортируется через отводящий трубопровод, оснащенный ультразвуковыми датчиками, где происходит смешивание звуковыми колебаниями, для ускорения реакции сепарации углеводородов. Ряд общедоступных окислителей, таких как перманганат калия и пероксид натрия, могут выполнять окислительную функцию в рассматриваемом процессе, но перекись водорода является предпочтительным окислителем, поскольку она полностью разлагается на воду и кислород и не оставляет никаких неразложимых или минеральных остатков в хвостах или технологической воде.

3. Трубопровод, оснащенный ультразвуковым датчиком/турбулизатором потока служит в качестве реактора, который поддерживает контакт частиц минерального субстрата с налипшими молекулами углеводородов с суспензией, содержащей окислитель, на протяжении полного времени реакции. Именно этот трубопровод отличается новизной с ранее применявшимися реакторами с открытыми резервуарами, поскольку он предотвращает преждевременный унос мелкодисперсных частиц минерального субстрата с налипшими молекулами углеводородов от окислителя до завершения реакции. Это достигается тем, что во время реакции начинается изменяться их удельный вес из-за того, что кислород химически соединяется с молекулами углеводорода.

Таким образом, по данному методу извлеченная органическая фаза может быть подвергнута перегонке для отделения и извлечения дистиллятного нефтепродукта с целью его повторного применения в процессе. Частично окисленный битум и кероген, извлеченный из фазы во время рассматриваемого процесса, по существу, не содержит остаточной воды и мелкодисперсных частиц, которые характеризуются содержанием углеводородных остатков, вырабатываемых во время ранее известных и применявшихся процессов на известном уровне техники, и могут транспортироваться для дальнейшей переработки на другом объекте, таком как НПЗ.

1. .RU 2163619 C2 Заявка: 96115462/03, 12.08.1996)

2. Патент США N 4.495.057