Кандидат технических наук, доцент Орынгожин Ерназ Советович,

магистранты Пайзуллаев Уалихан Нургалиевич,

Бисенгалиева Дина Ибраемовна,

Накискожаев Динмухамед Маненович

Республика Казахстан, г. Алматы

Институт горного дела имени Д.А. Кунаева

Методы извлечения редких металлов

из нефтебитуминозных пород

Рост потребления нефтепродуктов в промышленно развитых странах мира обусловил стремительное повышение цен на них, а относительно ограниченные запасы нефти заставляют ученных искать новые рентабельные источники углеводородного сырья, еще не вовлеченные в сферу добычи и потребления. К таковым в первую очередь относятся нефтебитуминозные породы, содержащие высоковязкие нефти, мальты, асфальты, асфальтиты и другие члены семейства сильно окисленных и гипергенно измененных нефтей, или природных битумов, которые по условиям образования и залегания разделяется на гудроны и киры.

Природные битумы - ценное сырье для производства топлив и масел, вяжущих и коксов и многих других ценных товарных продуктов. Технология их получения будет определяться как свойствами самих природных битумов, так и степенью совершенства технологических процессов.

Мировой опыт показал, что нефтебитуминозные породы могут применяться: а) в дорожно-строительной и строительной отраслях промышленности в качестве вяжущего компонента для покрытий, при производстве кровельных материалов, для изоляции гидротехнических сооружений, фундаментов зданий, трубопроводов и т. п.; б) для получения "синтетической" нефти, сжиженного газа, газойля и других продуктов - углеводородного сырья топливо - энергетической промышленности; в) с целью извлечения ванадия, никеля и других ценных металлов; г) в лакокрасочной и электротехнической промышленности в качестве электороизоляционных материалов, термостойких лаков для антикоррозионных покрытий и т.п. Широкий спектр возможностей применения природных битумов в промышленности предполагает необходимость их комплексной добычи и переработки.

Значительные запасы битуминозных пород найдены на территории Западного Казахстана на территории Атырауской, Актюбинской и Актауской областей, где разведано и зарегистрировано 100 месторождений битуминозных пород. По предварительным данным до глубины до 120м залегают 15-20млрд. т битуминозных пород.

Многие месторождения тяжелых высоковязких нефтей и битумов, как на территории нашей страны, так и за рубежом (Венесуэла, США, Канада, Россия и др.) содержат промышленные концентрации ванадия, никеля и других металлов. Для повышения эффективности разработки месторождений, содержащих нефти повышенной вязкости, широко применяются термические методы воздействия на пласт. В России наибольшее распространение получили методы паротеплового воздействия (ПТВ) и внутрипластового горения (ВГ). Применение различных их модификаций позволяет значительно увеличить нефтеотдачу пластов и вовлечь в разработку трудноизвлекаемые запасы УВ. Вместе с тем при доказанной технологической эффективности применения термических методов, остаются нерешенными вопросы комплексного освоения месторождений металлсодержащих тяжелых нефтей и битумов, в том числе попутного извлечения ванадия и никеля. В частности, существовавшими до последнего времени проектами разработки месторождений промышленно ванадиеносных высоковязких нефтей Бузачи (Каражанбас, Северные Бузачи, Жалгизтюбе) добыча ванадия не предусматривалась.

В целях изучения влияния различных термических методов разработки на степень извлечения металлов были проведены исследования по анализу концентраций ванадия и никеля в нефти из добывающих скважин на опытно-промышленных промыслах ВГ и ПТВ Каражанбасского месторождения. При этом исходили из следующей модели изменения концентрации ванадия и никеля в нефти в процессе осуществления технологии ВГ. При формировании фронта горения металлы должны концентрироваться в коксовом остатке из сгорающего топлива. По мере перемещения фронта горения и формирования зоны пара и вала горячей воды и легких УВ должно наблюдаться резкое уменьшение концентрации ванадия и никеля в добываемом продукте по сравнению с нефтью, полученной вне зон реагирования. Далее в зоне, не охваченной тепловым воздействием, наблюдаемое относительное снижение вязкости и плотности нефти должно также отразиться в уменьшении концентрации асфальтово-смолистых компонентов и связанных с ними металлов.

Рассмотренная модель достаточно хорошо подтверждается результатами выполненных исследований, которые базируются на анализе 89 проб нефти из добывающих скважин промысла ВГ. Концентрации ванадия и никеля в нефти определялись без озоления проб методом флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа с использованием полупроводникового спектрометра и рентгеновской трубки по методике, разработанной во ВНИГРИ (В.С. Пономарев, А.Р. Назаров). На основании полученных аналитических данных были построены карты распределения концентраций ванадия и никеля, и по величине потерь металлов оконтурены зоны, которые должны соответствовать зонам с различной интенсивностью воздействия. При этом направление фронтов горения, вероятно, можно трассировать по минимальным значениям величин концентрации заключенных в нефти металлов. Однако при сетке скважин 200x200 м, как правило, не удается проследить резкого изменения содержания металлов от нагнетательных к добывающим скважинам, поскольку очаги горения и зона конденсации не достигают последних.

Скважины 1 – нагнетательные, 2 – нагнетательные, временно добывающие, 3 – добывающие, 4–контрольные, 5 – изолинии концентраций, %, 6 – внешний контур нефтеносности, зоны потерь элемента 7 – максимальных, 8 – средних, 9 – слабых

Карта распределения концентраций ванадия в нефти пласта Г промысла ВГ Каражанбасского месторождения.