Скопления тяжелой нефти и природных битумов с точки зрения оценки значимости ресурсов признаны во многих регионах промышленно ванадиеносными, в связи с чем они рассматриваются как комплексное сырье добычи УВ и сопутствующих им металлов [1-4]. Эту группу трудноизвлекаемых нафтидов принято относить к нетрадиционным вследствие сложностей создания и реализации технологий, обеспечивающих их рентабельное освоение. В то же время именно комплексность этого вида полезных ископаемых позволяет повысить его ценность. Тяжелые нефти интенсивно и успешно осваиваются во всем мире.

Во многих странах (США, Канада, Венесуэла, Германия и др.) большая часть ванадия извлекается из тяжелой нефти и битуминозных песчаников, то есть является продуктом переработки углеводородного сырья [5, 6].

В Республике Казахстан по всем показателям нетрадиционными ресурсами являются гипергенно измененные нефти месторождений Бузачинского свода (Туранская платформа). Независимо от приуроченности к тем или иным продуктивным горизонтам они характеризуются как тяжелые, или битуминозные (0,920-0,940 г/см3), высокоцикличные, высокосмолистые (18-30%), сернистые (до 2%), высоковязкие (до 500 мПа·с), с низкой температурой застывания – (20-27 С), недонасыщенные газом в пластовых условиях. Особенностью нефтей является повышенное содержание микроэлементов (МЭ). Представляется, что исследованные нефти Бузачинский нефтегазоносной области имеют единый источник образования; нефтематеринскими являются среднеюрские аргиллиты, а отличия в свойствах нефтей и их МЭ составе объясняются различной интенсивностью процессов гипергенного преобразования флюидов [6-8].

Следует особо отметить, что теплохимические методы, например, метод внутрипластового горения, при выработке запасов ванадиеносных нафтидов не приемлемы в виду значительных потерь металлов в пласте [2, 9], а также из-за возможного попадания V и Ni в вышезалегающие водоносные горизонты, используемые для водоснабжения населения. Подобное уже зафиксировано на участке внутрипластового горения месторождения Каражанбас: по данным Т.В.Хисметова (1992 г.), анализ проб пластовых вод со скважин этого участка показал наличие в них V и других МЭ.

Проблемы переработки ванадиеносных нефтей в течение последних трех десятков лет активно обсуждаются как в печатныхисточниках, так и на форумах различного уровня специалистами России и Казахстана. Признано (М.Д. Белонин и др., 1990; В.П. Якуцени и др., 1994), что суммарный экономический эффект от комплексной добычи нефти и ванадия из продуктов переработки нефтиможет существенно возрасти, если наиболее полно извлекать ванадий ещёна начальных стадиях технологической цепочки, то есть в процессе добычи и подготовки нефти к транспортировке.

Новые нетрадиционные технологии выделения соединений ванадия из тяжелых нефтей месторождений Северные Бузачи и Каражанбас предложены специалистами Казахстана и России [6, 7]. Один из разрабатываемых методов основан на применении центрифугирования и накопления содержащего ванадий осадка. В практике центрифугирования применяют два способа разделения жидких неоднородных систем: центробежное фильтрование и центробежное осаждение. При разделении суспензии в центрифугах в роторе под действием центробежной силы происходит фильтрация жидкости через фильтрованную ткань или металлическую сетку с одновременным отложением на последней частиц твердой фазы. Жидкость проходит через сита, затем через отверстия в роторе и выбрасывается в кожух центрифуги, а осадок выгружается либо во время вращения ротора, либо после его полной остановки. При разделении суспензии в осадительных центрифугах твердые частицы, имеющие, как правило, бóльшую плотность, чем жидкий компонент, осаждаются под действием центробежной силы в виде кольцевого слоя. Жидкость отводится из вращающегося ротора путем перелива через борт или с помощью отсосной трубы. Усовершенствованный вариант этих методов приводится в [10, 11]. Способ извлечения ванадия включает несколько этапов:

1.​ Исходную нефть подвергают резонансно-волновому воздействию путем ультразвуковой обработки и/или низкочастотной кавитации с последующим центрифугированием.

2.​ Жидкую фракцию после центрифугирования направляют на транспортировку, а шламы с механическими примесями подвергают магнитной сепарации, где происходит разделение на содержащую соединения ванадия парамагнитную фракцию и ферромагнитную фракцию с соединениями железа и никеля.

3.​ Парамагнитную фракцию прокаливают при температуре 350-500 оС и из образующихся зольных остатков извлекают ванадий, а из ферромагнитной фракции – железо и никель. Ультразвуковую обработку ведут при частоте 20-35 кГц с помощью акустических излучателей, которые устанавливают в трубопроводе или емкости.

Нам представляется, что суммарный экономический эффект получения ванадия из нефтей может существенно возрасти, если наиболее полно извлекать ванадий из содержащих его нефтей на начальных стадиях технологической цепи, то есть в процессе добычи и подготовки нефти к транспортировке.

Д. Нукенов,
1. ТОО «Kaz-Waterhunters», г. Актау, РК
Р.З. Мухаметшин,
2. Казанский федеральный университет, г. Казань, РФ
С.А. Пунанова,
3. Институт проблем нефти и газа РАН, г. Москва, РФ

Литература

1.​ Мухаметшин Р.З., Пунанова С.А., Виноградова Т.Л. Нафтиды зоны гипергенеза – объект увеличения ресурсной базы углеводородов и металлов // Увеличение нефтеотдачи – приоритетное направление воспроизводства запасов углеводородного сырья: матер. Междунар. науч.-практич. конфер. – Казань: Изд-во «Фэн» АН РТ, 2011. – С.350-353.

2.​ Мухаметшин Р.З., Пунанова С.А. Нетрадиционные источники углеводородного сырья: геохимические особенности и аспекты освоения // Нефтяное хозяйство. –2012. – № 3. – С.28-32.

3.​ Гольдберг И.С. Природные битумы СССР (Закономерности формирования и размещения). – Л.: Недра, 1981. – 195 с.

4.​ Грибков В.В. Один из возможных природных процессов обогащения нефтей ванадием // Попутные компоненты нефтей и проблемы их извлечения. – Л.: ВНИГРИ, 1989. – С. 28-39.

5.​ Белонин М.Д., Шумейкин С.А., Якуцени В.П. Комплекс мер, стимулирующих разработку месторождений с трудноизвлекаемыми запасами и падающей добычей // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений.– 2004. – № 6. – С. 39-46.

6.​ Мухаметшин Р.З., Нукенов Д., Пунанова С.А. Первоочередные объекты нетрадиционного углеводородного сырья на территории Татарстана и Казахстана // Геоiнформатика. –2014. –№ 2(50). – С. 36-42.

7.​ Нукенов Д.Н., Пунанова С.А., Агафонова З.Г. Металлы в нефтях, их концентрация и методы извлечения. – М.: ГЕОС, 2001. – 77 с.

8.​ Пунанова С.А., Нукенов Д.Н., Мухаметшин Р.З. К вопросу о металлоносных нефтях и возможности извлечения из них ванадия // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений.– 2013. – № 10. – С. 55-59.

9.​ Губницкий В.М. Природные битумы: состояние ресурсов – особенности освоения – возможности использования // Геология нефти и газа.– 1997. –№ 2. – С. 14-18.

10.​ Нукенов Д. Комплексное освоение трудноизвлекаемых запасов углеводородов: методы извлечения ванадия из нефтей Казахстана // Трудноизвлекаемые и нетрадиционные запасы углеводородов: опыт и прогнозы: матер. Междунар. научн.-практич. конфер. – Казань: Изд-во «Фэн» АН РТ, 2014. – С.304-307.

11.​ Нусупбекова Д.А., Нурмамбетов К.Э., Нурмамбетова Д.Э., Нукенов Д.Н. Способ извлеченияметаллов из высоковязких нефтей. Республика Казахстан. Патент. №23169 от 20.09.2010 г.