ИСТИНА

Аннотация: В связи с истощением запасов нефти и газовых углеводородов в последние годы предлагаются новые альтернативные виды топливно-энергетического сырья. Одним из перспективных видов такого сырья являются горючие сланцы, запасы которых исчисляются многими миллиардами тонн, а также остаточные мальты, асфальты, асфальтиты и кериты - продукты разрушенных нефтегазовых месторождений. Взаимодействие между горючими сланцами и указанными остаточными нефтепродуктами с гидротермальными растворами изучены недостаточно. Это касается как самопроизвольных природных, так и искусственно стимулированных процессов образования жидких и газовых углеводородов при взаимодействии указанных пород с горячими и перегретыми водами, в том числе, со сверхкритическими водными флюидами. Таким образом, в представленном проекте планируется описать реакционные механизмы взаимодействия горючих сланцев и остаточных продуктов разрушенных нефтегазовых месторождений с гидротермальными растворами, изучить кинетику образования жидких и газовых углеводородов, оценить потенциальные объемы их получения как в статических, так и динамических условиях. При осуществлении прямых экспериментов будут широко использоваться флюидные синтетические включения в качестве своеобразных ультрамикроотборников проб генерируемых флюидов непосредственно при термобарических параметрах экспериментов. Включения будут использованы для характеристики поведения и фазовых состояний водно-углеводородных смесей, захваченных кристаллической матрицей минералов (главным образом, кварца) без нарушения динамического равновесия системы. Исследование включений с использованием микротермометрии, локальной ИК- и Рамановской спектроскопии, флуоресцентной микроскопии, газово-жидкостной хроматографии и других видов анализов позволит описать химический состав жидких и газовых углеводородных фаз, твердых битумов и других продуктов экспериментов, изучить их взаимную растворимость при высоких температурах (до 400°C) и давлениях (до 100 MPa), и на основании этого построить фазовые диаграммы состояний соответствующих физико-химических систем. Важную часть исследований также составит определение смачиваемости различных фаз по отношению к кварцу в зависимости от температуры и давления.

In connection with the depletion of oil and gas hydrocarbon reserves, new alternative types of fuel and energy raw materials have been proposed in recent years. One of the promising types of such raw materials are combustible schists, whose reserves amount to many billions of tons, as well as residual malt, asphalts, asphaltites and kerites - products of destroyed oil and gas deposits. The interaction between combustible shales and these residual oil products with hydrothermal solutions has not been studied sufficiently. This applies both to spontaneous natural and artificially stimulated processes of formation of liquid and gas hydrocarbons during the interaction of these rocks with hot and superheated waters, including supercritical water fluids. Thus, in the submitted project it is planned to describe the reaction mechanisms of interaction of oil shale and residual products of destroyed oil and gas deposits with hydrothermal solutions, to study the kinetics of formation of liquid and gas hydrocarbons, to estimate the potential volumes of their production under both static and dynamic conditions. In carrying out direct experiments, fluid synthetic inclusions will be widely used as kind of ultramicro samplers of samples of generated fluids directly under thermobaric experimental parameters. Inclusions will be used to characterize the behavior and phase states of water-hydrocarbon mixtures captured by the crystalline matrix of minerals (mainly quartz) without disturbing the dynamic equilibrium of the system. Investigations of inclusions using microthermometry, local IR and Raman spectroscopy, fluorescence microscopy, gas-liquid chromatography and other types of analyzes will allow to describe the chemical composition of liquid and gas hydrocarbon phases, solid bitumens and other experimental products, to study their mutual solubility at high temperatures (up to 400 ° C) and pressures (up to 100 MPa), and based on This is to construct the phase diagrams of states of the corresponding physicochemical systems. An important part of the investigation will also be the determination of the wettability of different phases with respect to quartz as a function of temperature and pressure.

При выполнении Проекта в полном объеме будут достигнуты следующие основные результаты: 1. Выяснены особенности поведения и фазовые состояния флюидов с жидкими и газовыми углеводородами, а также другими органическими и неорганическими соединениями, образующимися при взаимодействии воды и водных растворов с горючими сланцами и другими углеродистыми породами при температурах до 400оС и давлениях 30-50 МПа. 2. Проведена идентификация извлекаемых из недр углеводородных и других соединений, определены их составы, особенности свойств и взаимные растворимости в широком диапазоне температур (до 400оС) и давлений (до 30-50 МПа). 3. Установлены кинетика и оптимальные условия для максимального извлечения из горючих сланцев и других углеродистых пород жидких и газовых углеводородов и других полезных компонентов, используемых в химической и медицинской промышленности. 4. Экспериментально определены возможности экстракции некоторых рудных компонентов (W, Ni, Sb, Pb, Zn и др.) из горючих сланцев и других высокоуглеродистых пород водными растворами электролитов в статических (автоклавных) и динамических (экзоклавных) условиях. Все ожидаемые результаты будут характеризоваться полной новизной и оригинальностью.

В лаборатории синтеза и модифицирования минералов ИЭМ РАН и Лаборатории геологии и минеральных и энергетических ресурсов СNRS, Университет Лотарингии, Франция, были разработаны новые подходы и методы, позволяющие использовать водно-углеводородные включения в минералах для изучения состава, поведения и фазовых состояний водно-углеводородных флюидов. В частности, в течение последних 10 лет в лабораториях проводились исследования по изучению водно-нефтяных, нефтегазовых и других систем, выращиванию кварца и других минералов с флюидными, в том числе, нефтяными включениями, осуществлялись эксперименты по взаимодействию гидротермальных растворов в различными углеродистыми и битуминозными породами, а также непосредственно с нефтью на основе классических методов с использованием автоклавов и экзоклавов, а также методов термобарогеохимии по включениям в минералах. В этих работах были получены предварительные данные по решаемой в Проекте проблеме. Так, было показано, что в закрытых системах, к которым можно отнести невскрытые нефтяные и нефтегазовые и газовые залежи, в интервале температур 20-400°С и давлений 0,1-90 МПа водно-углеводородные флюиды могут находиться как в гетерогенном трех- и двухфазном состояниях, так и в однофазном жидком или газообразном состояниях.

На основе выполненных исследований выяснены условия и механизмы формирования водно-углеводородных включений в кристаллах кварца, выращенных одновременно с осуществлением указанных выше взаимодействий при температурах от 240 до 500°С и давлениях насыщенного пара и выше (до 150 МПа). Полученные данные свидетельствуют о потенциальной нефтегазоносности изученных пород, один килограмм которых способен генерировать от 100 до 500 мл и более жидких углеводородов (УВ). Эти данные хорошо согласуется с результатами исследований по генерированию УВ методами пиролиза и аквапиролиза. Однако в отличие от них принятые при выполнении Проекта подходы и методы позволяет не только устанавливать нефтегазовый потенциал пород, но и непосредственные (in situ) наблюдать за поведением и изменением состава и фазовых состояний генерируемых УВ в широком диапазоне температур (до 400°С) и давлений (до 90–100 МПа). Такие исследования имеют большое значение при решении проблем происхождения УВ и определении форм их миграции в земных недрах, а также при добыче как из обычных, так и сланцевых месторождений. Рассмотрены также условия существования гомогенных и гетерогенных состояний водно-углеводородных флюидов и влияние на их состав процессов крекинга нефти, находящейся в водном окружении. В ходе исследований были установлены ранее неизвестные явления скрытого нахождения жидких УВ в синтетических флюидных включениях и их мнимые переходы в гомогенное и гетерогенное состояния. Это важно для термометрии флюидных включений в связи с оценкой на их основе нефтегазового потенциала пород. Выяснено также влияние нефти и углеродистых пород в, находящихся в контакте с гидротермальными растворами, на аккумуляцию, перенос и выпадение некоторых рудных компонентов. Получены первые данные о распределении их в ряду горючие сланцы-гидротермальный раствор-флюидные включения. Полученные результаты основаны на изучении более чем 1300 синтетических водно-углеводородных включений, захваченных в 140 кристаллах кварца, выращенных в133 опытах продолжительностью от 14 до 60 суток, 25 газо-жидкостных хроматограммах УВ, 195 локальных, в том числе 30 высокотемпературных (до 380°С) FT-IR спектрах поглощения, 32 видео фильмов наиболее характерных водно-углеводородных включений в интервале температур 25–400°С с построением на их основе термограмм поведения и фазовых превращений флюидов c оценкой растворимости жидких и газовых УВ друг в друге и водных растворах.