ИССЛЕДОВАНИЕ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ КАЗАХСТАНА

RESEARCH OF HEAVY OIL OF KAZAKHSTAN

Nursultan Bekezhan

undergraduate, Chemistry and Chemical Technology Department, S. Toraighyrov Pavlodar State University,

Kazakhstan, Pavlodar

АННОТАЦИЯ

Одним из главных показателей уровня развития нефтеперерабатывающей промышленности является глубина переработки нефти, представляющая собой процент выхода всех нефтепродуктов на нефть за вычетом топочного мазута, топлива на собственные нужды НПЗ и величины безвозвратных потерь.

ABSTRACT

One of the main indicators of the level of development of the oil refining industry is the depth of oil refining, which is the percentage of all oil products entering the oil minus heating oil, fuel for the refinery’s own needs and the value of irretrievable losses.

Ключевые слова: нефтепереработка, Каражанбас, тяжелая нефть, глубина переработки нефти.

Keywords: oil refining, Karazhanbas, heavy oil, oil refining depth.

Нефть является ценным невосполнимым источником энергии и сырья для производства разных видов топлив, нефтепродуктов различного назначения (смазочных и других видов масел, битума, кокса,), множества нефтехимических продуктов. Рациональное использование нефти – главная задача современной нефтепереработки.

Казахстан в ближайшем будущем в течение 10-15 лет вполне может войти в группу ведущих игроков на мировом рынке нефти. По оценкам отечественных и иностранных ученых и специалистов прогнозные ресурсы углеводородного сырья в ближайшие годы могут довести добычу нефти до 100 млн. тонн на казахстанском участке Каспийского моря, а к 2015 году общая добыча может достигнуть 180 млн. т в год. Это позволяет надеяться, что задача, поставленная казахстанским руководством о доведении экспорта нефти за 10-15 лет до 100 млн. тонн в год, может быть успешно решена, тем более это реально, учитывая последнее заявление президента Назарбаева о том, что по последним открытиям, республика, наверное, входит в первую десятку государств мира по запасам нефти [1-2].

Повысить глубину переработки нефти позволяют процессы, сырьём которых являются тяжёлые фракции нефти (вакуумный газойль) и нефтяные остатки различного происхождения, как прямогонные (мазут, гудрон), так и остатки вторичных процессов, а именно крекинг-процессов в первую очередь.

Применительно к Казахстану, располагающему большими запасами тяжелых нефтей, проблема переработки таких нефтей является актуальной и со временем будет приобретать всё большее значение.

Известно, что Казахстан имеет довольно развитую нефтепереработку, нацеленную в основном на традиционные нефти средней плотности. Для этих нефтей также имеет значение важный вопрос – как и по каким поточным схемам следует перерабатывать остатки атмосферной перегонки (мазуты), какие процессы глубокой переработки нефти следует преимущественно использовать в комплексе и в сочетании процессов на НПЗ.

Сложность разработки месторождений Казахстана (Каражанбас, Кенкияк, Каламкас ) состоит в том, что традиционными методами первого и второго этапов разрабатывать залежь трудно, эффективности мало. Поэтому задачи применения новых технологий разработки месторождений, на которых традиционными методами извлечь значительные запасы нефти было невозможно, для месторождений Казахстана с самого начала разработки этих месторождений оказались актуальными. В связи с этим потребовалось с самого начала организации их освоения применения не только традиционных систем поддержания пластового давления, но также поддержания пластовой температуры (месторождение Узень), внутрипластового горения и паротепловых методов воздействия (месторождение Каражанбас), полимерного заводнения (месторождение Каламкас), различных методов циклического заводнения (месторождения Узень, Каламкас), разукрупнения эксплуатационных объектов (месторождение Узень) и многое другое. В последнее время в нефтегазодобывающей промышленности мира наблюдается опережающий рост годовых объёмов добычи нефти над ежегодным приростом разведанных запасов. При этом доля высоковязких нефтей составляет уже более половины разведанных мировых запасов и по мнению экспертов рассматривается в качестве основной ресурсной базы развития нефтедобычи в XXI веке.

Решение проблемы глубокой переработки нефти (особенно тяжёлой, высокосмолистой) с получением максимального выхода  высококачественных продуктов, соответствующих современным эксплуатационным и экологическим требованиям, должно базироваться на  использовании  мирового  опыта и мирового уровня технологий [2-5].

Рациональная переработка нефти, нефтепродуктов и их экономное использование является важнейшей задачей науки и производства. Одна из проблем этой задачи - комплексная переработка тяжелых нефтяных остатков. Тяжелая или высокомолекулярная часть нефти, которая при существующей технологии переработки составляет 25-30% от сырой нефти, большой резерв для получения не только товарных нефтепродуктов (моторного топлива, пластмассовых продуктов и др.), но и ценных для народного хозяйства неуглеводородных веществ (смол, асфальтенов и др.).

Перспективными планами научных учреждений и промышленных предприятий Казахстана предусматривается развитие исследований тяжелых остатков нефти как углеводородных, так и неуглеводородных ее компонентов.

Важной проблемой в этой области является выявление ресурсов остаточных нефтепродуктов в стране, а также обоснование методов рациональной переработки и комплексного использования их составных частей [3].

Говоря о переработке тяжелых нефтяных остатков необходимо особое внимание уделить проблемам эффективной добычи, организации трубопроводного транспорта и переработке высоковязких тяжелых нефтей.

Вязкую нефть полуострова Бузачи, особенно месторождения Каражанбас, содержащую много смол, существующими методами можно извлечь не больше чем 10—15%. Как показывает мировой опыт, нефтеотдачу пластов подобных нефтей можно значительно увеличить главным образом тепловой воздействием. Каражанбас станет первым месторождением страны, где будет применен метод внутрипластового влажного горения и парогоплового воздействия на пласт. На месторождении Каламкас будет использована закачка воды, загущенной полимерами, что позволит приблизить вязкость воды к вязкости нефти в пластовых условиях, увеличив тем самым нефтеотдачу [4, 8].

Основные проблемы при разработке месторождений тяжелой нефти – большая ее вязкость, низкий коэффициент извлечения нефти, при высокой стоимости разработки, а также вероятность возникновения серьезных проблем при разработке месторождений тяжелой нефти как тепловыми, специфическими нетепловыми, так и стандартными способами. Таким образом, проблема повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации разработки месторождений, в основном содержащих трудноизвлекаемые и высоковязкие нефти, весьма актуальна для нефтедобывающих стран мира. Основными месторождениями «тяжелой» нефти в Казахстане являются Каражанбас, Королевское и Кенкияк (указаны на карте). Предположительная плотность по ⁰API < 21. Основные залежи ТН в южном регионе. Прикаспийского бассейна и второстепенные – в бассейне Устюрта. Залежей «тяжелой» нефти в центральном и восточном Казахстане не выявлено. Есть множество тепловых способов разработки. Например:  непрерывная закачка пара или вытеснение паром, циклическое воздействие паром на пласт (CSS), нагнетание горячей воды, гравитационный режим закачки пара (SAGD), прогрев затрубного пространства паром (HASD), периодическая закачка пара в горизонтальные скважины, попеременная закачка воды и пара (WASP), экстракция растворителем в паровой фазе (VAPEX), закачка воздуха и внутрипластовое горение, внутрипластовое горение в присутствии воды (Wet In Situ Combustion), направленная закачка воздуха (THAI = Toe_to_Heel Air Injection) и другие технологии, в том числе экспериментальные, например микроволновый нагрев.[24]

Однако, несмотря на существующие трудности, учеными и специалистами страны за короткий завершен большой цикл работ по комплексным исследованиям свойств этих нефтей, особенно месторождений Каламкас, Каражанбас и Северное Бузачи, разработаны эффективные варианты их добычи и переработки. Значительным событием стало строительство системы нефтепроводов Каламкас-Каражанбас-Шевченко, в основу которой легла эффективная технология трубопроводного транспорта, разработанная специалистами Института химии нефти и природных солей АН КазССР и Южного управления магистральными нефтепродуктопроводами [8-12].

Большой интерес представляет разработка эффективных вариантов переработки тяжелых высокосмолистых нефтей типа Кара-арнинской, Джар-кургаиской и ряда других неэксплуатируемых месторождений Эмбы в связи с высоким содержанием в них асфальтеносмолистых веществ. В нашей стране подобные нефти используются в основном как сырье для битумного производства.

Высокомолекулярные продукты указанных нефтей Казахстана после отгонки легких фракций по своим физико-химическим свойствам отвечают требованиям ГОСТов 11955-74 и 22245-76 на нефтяные дорожные битумы (жидкие и вязкие) [9].

Для Казахстанских месторождении как  Каражанбас, Королевское и Кенкияк более эффективным считаются технологии:

• циклическое воздействие паром на пласт (CSS),

• гравитационный режим закачки пара (SAGD),

• экстракция растворителем в паровой фазе (VAPEX)

Также можно применять технологию «холодной» добычи нефти. Холодная добыча представляет собой нетрадиционный способ первичной добычи, при котором песок специально извлекают вместе с нефтью, водой и газом. Он реализуется в вертикальных, наклонных или наклонно-направленных скважинах с применением винтового насоса кавитационного типа. Темп добычи существенно улучшается по сравнению с традиционным способом первичной разработки не менее чем на порядок. Коэффициенты отдачи также зачастую выше, обычно в диапазоне 8—15 % от первоначальных геологических запасов [11-14].

Переработка нефтяных остатков требует немалых затрат, при­чт нения стойких к отравлению катализаторов, высокого расходом водорода, решения других вопросов, связанных, например, с подготовкой сырья, регенерацией катализатора, производством водорода и т. п. Требуются также использование дорогостоящей аппаратуры и разработка мер по предотвращению закоксовывания катализаторов и аппаратов.

Список литературы:

1. Послание Президента Республики Казахстан Н.Назарбаева народу Казахстана. 17 января 2014 г.
2. Школьник В. Нефть – символ независимости Казахстана//Нефтегазовая вертикаль. 2012. №15.
3. Нефтегазовая стратегия Казахстана. Алматы, 2013-2015г.
4. Назарбаев Н. А. Казахстанский путь. Караганда, 2006. – С. 29–33.
5. Отраслевая программа по развитию нефтегазовой отрасли в Республике Казахстана на 2010 – 2014г.
6. Журнал «Нефтегазовая вертикаль», #17/2013г.
7. Технология переработка нефти. В 2 ч. Часть вторая. Деструктивные процессы. – М.: В. М. Капустина., Гуреев А. А. – М.: Химия, КолосС, 2007. – 334 с.
8. www.slb.com/oilfield. Schlumberger. Оптимизация разработки месторождения тяжелой нефти. 2006 г.
9. Конь М. Я., Зелькинд Е. М., Шершун В. Г., Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность за рубежом. Справочник, – М., 1986. – 450 c.
10. Евразийский энергетически форум. Технология добычи «тяжелой» нефти. ConocoPhillips. 05.09.2008 г.
11. Pappl, D.A. Isomerisation Dewaxing: a New Selective Process / D.A. Pappl, T.I. Hilbert // PTQ.- 1996/Summer. - P. 35-41
12. Н. Хайн. Геология разведка, бурение и добыча нефти-М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2008-752 с.
13. Евразийский энергетически форум. Технология добычи «тяжелой» нефти. ConocoPhillips. 05.09.2008 г.
14. Надиров Н.К. Высоковязкие нефти. В 5-х т. Алматы.: Гылым, 2001. – 362 с.