HYDROCARBON COMPOSITION OF OIL IN THE ASKINSKIY DISTRICT OF THE REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN
HYDROCARBON COMPOSITION OF OIL IN THE ASKINSKIY DISTRICT OF THE REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN
Abstract
The study of the hydrocarbon composition of oil and dispersed organic matter is of great importance in the search, exploration and development of oil fields. In particular, it allows to solve theoretical and practical issues of oil refining, such as the choice of refining method and the compilation of material balances of some refining processes. The research of petroleum hydrocarbons at the molecular level makes it possible to determine their origin and geological age. We carried out a study of hydrocarbon composition of crude oil of Askinskiy district of the Republic of Bashkortostan. The main liquid and solid hydrocarbon components of oil of Kungakovskoye, Biavashevskoye and Sukhoyazovskoye fields were determined by the method of gas chromatography-spectrometry. Alkanes of normal structure prevail in the composition of oil of all fields.
1. Введение
Нефть, газ и другие полезные ископаемые определяют изначальный экономический потенциал любой страны мира, в том числе и России Запасы черного и голубого «золота» позволяют не только занимать лидирующие позиции по производству энергии и продуктов их переработки, но и диктовать свои условия при решении мировых конфликтов, что особенно актуально в последние годы. Большая часть добываемой в мире нефти (80-90%) перерабатывается в различные виды топлива (бензины различных марок, топлива для воздушно-реактивных и дизельных двигателей, речных и морских судов), масла и пластичные смазки, парафины, церезины, мазут, битум, кокс. Не менее важно использование нефти как сырья для органического синтеза , , , .
Нефть – это ископаемое топливо, маслянистая жидкость темного цвета, представляющая смесь различных углеводородов, рассеянных органических соединений и небольшого количества иных примесей. В нефти обязательно содержатся пять элементов – С, Н, S, O, N. Углерод и водород являются основными элементами, входящими в состав компонентов нефти: содержание углерода колеблется в пределах 83-87%, водорода – 11-14% .
Углеводороды с различной молекулярной массой составляют основную массу любой нефти. При низких молекулярных массах порядка 250-300 в нефть входят углеводороды, содержащие до 20 атомов углерода, имеющие температуры кипения до 350 °С .
В зависимости от месторождения нефти содержание в ней углеводородов будет сильно различаться. В нефти встречаются следующие группы углеводородов:
метановые (парафиновые) с общей формулой СnН2n+2
нафтеновые - СnН2ni
ароматические - СnH2n-6
Согласно преобладающему содержанию (более 50%) соответствующих углеводородов нефти дают соответствующие наименования: метановая, нафтеновая или ароматическая. Чаще всего встречаются смешанные названия нефти, например, метаноароматические или метанонафтеновые, так как к преобладающему компоненту добавляют название второго по содержанию углеводорода (более 25%) , .
Изучение углеводородного состава нефти и рассеянного органического вещества имеет огромное значение при поисках, разведке и разработке нефтяных месторождений. В частности, позволяет решать теоретические и практические вопросы нефтепереработки, например, выбор метода переработки и составления материальных балансов некоторых процессов переработки. Также исследование углеводородов нефти на молекулярном уровне дает возможность определять происхождение и геологический возраст нефтей , , , .
В данной работе представлено исследование углеводородного состава нефти трех месторождений: Кунгаковского, Биавашевского и Сухоязовского, расположенных в Аскинском районе Республики Башкортостан.
2. Методы и принципы исследования
Отбор и подготовка проб нефти выполнены согласно требованиям ГОСТ 2517-2012
.Подготовку пробы к анализу осуществляли следующим образом: нефть из колбы отбирали в пикнометр объемом 25 мл и добавляли 5 мл бензола. Содержимое пикнометра перемешивали 5 минут, центрифугировали, затем после отстаивания и полного визуального расслоения микрошприцем МШ-10М отбирали аналитическую навеску и проводили её дозирование в хромато-масс-спектрометрометр.
Исследование индивидуального углеводородного состава нефтей выполнено хроматомасс-спектрометрическим методом, как одним из эффективных методов разделения и идентификации компонентов нефтяных фракций. Хромато-масс-спектрометрия сочетает в себе высокую эффективность разделения методом газожидкостной хроматографии и возможность определения полной структуры органических соединений методом масс-спектрометрии
, , , .Для анализа углеводородного состава нефти применялся газовый хроматомасс-спектрометр GCMS-QP2010S Ultra фирмы SHIMADZU – это многоцелевая автоматизированная система, состоящую из газового хроматографа модели GC-2010Plus (Колонка Restek Rtx-5MS, 30 m x 0.25 mm ID, 0.25 µm), квадрупольного масс-спектрометра, форвакуумного насоса, персонального компьютера, специализированного программного обеспечения и дополнительных аксессуаров. Источник ионов масс-спектрометра работает в режиме электронного удара, а также в режимах положительной и отрицательной химической ионизации. Разделение ионов осуществляется квадрупольным масс-фильтром, детектирование - вторичным электронным умножителем с обращённым динодом.
Управление хромато-масс-спектрометром осуществляется от персонального компьютера с использованием компьютерных программ GCMSSolution Software Ver. 2 и выше или LabSolutions Software всех версий.
3. Основные результаты и их обсуждение
Обзорная карта района с непосредственным расположением месторождений представлена на рис. 1.
Рисунок 1 - Обзорная карта района месторождений
Таблица 1 - Краткая характеристика объектов исследования
Номер объекта | Наименование УПС | Год введения в эксплуатацию | Производительность | ||
по жидкости, Qж, тыс. м3/год | по нефти, Qн, тыс. т/год | по газу, Qг, тыс. м3/год | |||
1 | Биаваш | 1988 | 1095 | 547,5 | 5475 |
2 | Кунгак | 1994 | 240 | 128 | 438 |
3 | Сухояз | 2000 | 438 | 292 | 2920 |
Результаты исследований по определению углеводородного (УВ) состава представлены в табл. 2.
Таблица 2 - Компонентный состав сырой нефти месторождений Аскинского района Республики Башкортостан
Компонентный состав | Массовая доля компонентов, % | ||
УПС-Биаваш | УПС- Кунгак | УПС- Сухояз | |
С7Н14 | - | - | 1,50 |
С7Н16 | 4,89 | 5,61 | 1,82 |
С8Н15ClO | - | - | 1,55 |
С8Н18 | 4,73 | 5,61 | 1,78 |
С9Н18 | 6,32 | 2,80 | 1,47 |
С9Н20 | 2,76 | 6,27 | 1,82 |
С10Н14 | - | 1,78 | 2,98 |
С10Н22 | 5,53 | 6,01 | 4,74 |
С11Н16 | - | - | 1,16 |
С11Н24 | 5,10 | 6,27 | 2,72 |
С12Н16O | 4,35 | 2,55 | 15,51 |
С12Н26 | 1,18 | 2,29 | 1,16 |
С13Н26 | 4,14 | 2,04 | - |
С13Н28 | 5,53 | 5,50 | 1,39 |
С14Н30 | - | 4,59 | 11,63 |
С15Н27F3O2 | 7,31 | - | 1,78 |
С15Н24 | - | - | 1,50 |
С15Н32 | 12,87 | 12,23 | 24,45 |
С16Н34 | 1,78 | 2,55 | 1,20 |
С20Н42 | - | 4,59 | 2,13 |
С21Н44 | 6,60 | - | 4,21 |
С24Н50O3S | - | - | 1,86 |
С26Н54 | 3,28 | 9,18 | - |
С27Н56 | 6,92 | 4,66 | 4,45 |
С28Н30N2O2 | 8,40 | 2,04 | - |
С28Н58 | - | 5,10 | - |
С29Н60 | 1,78 | 3,21 | - |
С36Н74 | 5,13 | - | 3,64 |
С43Н88 | 1,40 | 5,12 | 1,40 |
С44Н90 | - | - | 2,15 |
Как видно из полученных результатов, нефть УПС Биаваш имеет относительно однородный углеводородный состав, нефть УПС Кунгак имеет относительно однородный углеводородный состав с преобладанием тяжелой фракции, нефть УПС Сухояз существенно отличается от предыдущих образов – в ее составе преимущественно содержится фракция С14.
4. Заключение
По углеводородному составу нефти УПС Биаваш можно отметить преобладание алканов нормального строения (69,48%). Максимальное содержание приходится на С9 (9,08%), С13 (9,67%), С15 (20,18%), С27 (6,92%), С28 (8,89%); минимальное – на С16 (1,78%), С29 (1,78%), С43 (1,4%).
Углеводородный состав нефти УПС Кунгак – преобладание алканов нормального строения (83,16%). Максимальное содержание приходится на С9 (9,07%), С15 (12,23%), С26 (9,18%); минимальное – на С16 (2,55%), С29 (3,21%).
В нефти УПС Сухояз содержание алканов нормального строения составляет до 69,27%. Максимальное содержание приходится на С12 (16,67%), С14 (11,63%), С15 (27,73%); минимальное – на С7 (3,32%), С8 (3,33%), С9 (3,29%), С11 (3,88%), С13 (1,39%), С16 (1,2%), С20 (2,13%), С24 (1,86%), С44 (2,15%). Также обнаружено высокое содержание компонента C12H16O (15,51%).
Таким образом, методом хромато-масс-спектрометрии исследован углеводородный состав нефти трех месторождений Аскинского района Республики Башкортостан. По каждому образцу определено максимальное и минимальное содержание компонентов. Можно отметить, что нефть изученных месторождений достаточно низкого сорта и не дотягивает до уровня марки Urals.