Результаты по исследованию состава нефти Жетыбайского месторождения
Извлекаемые запасы нефти Жанажол составляют 337 млн. т. Всем месторождениям присуще большое количество высокомолекулярных парафинов (до 25%) и смолистоасфльтовых веществ (до 20%). Поэтому, нефть месторождения Жанажол можно отнести к высокопарафинистой. Она малосернистая, ее плотность составляет 0,830-0,870 г/см3.
В связи с этим трудности в разработке месторождения обусловлены физико-химическими свойствами нефти:
- высокое содержание в нефти растворенного парафина и асфальтосмолистых компонентов;
- небольшая разница в своде структуры между давлением насыщения нефти газом и начальным пластовым давлением;
- выделение из нефти парафина в виде твердого осадка при снижении температуры пласта ниже температуры насыщения нефти парафином и разгазировании нефти;
- застывания дегазированной нефти при температуре +30,0С;
- проявление вязкопластичных свойств нефтей, обуславливающих возникновение начального градиента давления сдвига, в водонефтяных зонах с начала разработки и по залежам в целом при нарушении начальных термобарических условий.
Таким образом, нефть Актюбинской области характеризуется высоким содержанием в ней парафина, однако существуют и принципиальные отличия их в химическом составе. На рисунке 1 представлен углеводородный состав Жанажолской нефти.
Рис 1. Хроматограмма углеводородного состава Жанажолской нефти
Углеводородный состав Жанажолской нефти представлен с С6-го атома углерода (0,69 %). С увеличением количества атомов углерода в жидкой фракции нефти наблюдается увеличение их концентрации. Процентное содержание жидких фракций нефти (С6-С15) колеблется в пределах 0,69 – 5,66 %.
Высокие концентрации углеводородов (3,03 - 7,58 %) представлены соединениями, содержащими от 15-ти до 24 углеродных атомов. Это подтверждают данные физико-химического состава о наличие высокого содержания в нефти растворенного парафина и асфальтосмолистых компонентов. Наиболее высокое содержание в Жанажолской нефти отмечается для соединений С17 и С24, что скорее всего соответствует гептадекану и тетракозану. Углеводороды от С25 до С33, соответствующие пентакозану и тритриаконтану, находятся в меньших концентрациях от 0,42 до 4,48 %.
Массовое содержание отдельных фракций углеводородов, в процентах к сумме органических веществ, представлено на следующем рисунке 2
Рис 2. Фракционный состав нефти месторождения Жанажол (%)
Нефть Жанажолского месторождения состоит на 71,02 % преимущественно из углеводородов с атомами углерода С15 и выше. По сравнению с другими нефтями Казахстана в нефти Жанажол производные бензола вообще отсутствуют, наряду с высокими концентрациями полициклоароматических соединений.
Исследование состава бензиновой фракции нефти по методу хромо-масс-спектрометрии показали следующие результаты (рис 3.)
Рис 3. Хроматограмма бензиновой фракции нефти месторождения Жанажол
Углеводородный состав бензиновой фракции Жанажолской нефти
Исходя из этих результатов можно сделать краткий вывод по содержанию углеводородов в бензиновой фракции нефти Жанажол: бензиновая фракция Жетыбая содержит нормальные алканы (гексан, нонан, декан, ундекан) – 67%, до 33% - изоалканы (2,6 – диметилгексан, 2,5 – диметилоктан , 2,6 - диметилнонан).
Влияние добычи нефти на почву месторождении Жанажол
Попадая на земную поверхность нефть, изменяет свое энергетическое состояние в соответствии c химическим составом и условиями окружающей среды. Токсическое воздействие нефти на почву связано с летучими ароматическими углеводородами (толуол, ксилол, бензол, нафталин и др.). Вследствие высокой ультрафиолетовой радиации, повышенной температуры и высокой растворимости, действие низкомолекулярных нормальных алканов не долговременно. Наибольшую опасность при разливах наряду с ароматическими компонентами, представляют циклопарафины, олефины и парафины, содержащиеся в нефти и длительно сохраняющиеся в почве.
Высокомолекулярные компоненты нефти и ее смолисто-асфальтеновые составляющие цементируют поверхность почвы в виде прочного органоминерального комплекса, образуют устойчивые к разложению битумные киры. Однако основная часть нефти находится в сорбированном состоянии на поверхности почвенных частиц или просто механически заполняет поровое пространство. Такая ситуация часто встречается на территории добычи, транспортировки и переработки нефтепродуктов. Степень загрязнения таких почв может достигать очень высоких значений.
В связи с тем, что выше описываемые процессы наблюдаются в данных регионах, интересным было исследовать уровень загрязнения почвы на примере Жанажолского месторождения.
Между тем, пределы загрязнения почв сырой нефтью в Республике Казахстан не определены нормирующими документами. В разной литературе предлагается своя градация по степени загрязнения нефтью почвенных экосистем. Эта величина в сильной степени зависит от состава и качества нефти. Значительное варьирование состава является одной из причин отсутствия разработок по предельным концентрациям сырой нефти в почвах. Поэтому, для количественной оценки степени загрязнения почв, была использована шкала загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами, предложенная российскими учеными в работе Давыдовой С.Л. и др. Согласно данной работы фоновый уровень загрязнения нефтью в России находится в пределах 0,1-0,5 г/кг почвы, а допустимый - 1 г/кг почвы.
Для выявления динамики загрязнения почвы нефтью Жанажолского месторождения почвенные образцы отбирались периодически в течение двух лет (2015 – 2016 гг.). В течение этого времени почва отбиралась на определенных участках (действующие и отработанные нефтяные скважины, участки под коллектором, трубопроводом, а также амбара). Выбор данных объектов обусловлен тем, что это наиболее часто встречающиеся участки скопления загрязнителя в промышленной зоне. Отбор почвенных образцов с этих участков производился в весенний период года.
Полученные результаты по определению содержания нефтепродуктов в почве показали, что в 2015 году их концентрация колебалась в пределах от 1070 до 50070 мг/кг почвы, что согласно превышает допустимый уровень нефти в почве. В 2016 году наблюдается увеличение концентрации нефти от 1800 до 62010 мг/кг на всех участках (рисунок 6).
Рис. 6 Содержание нефти в почвенных образцах, отобранных с различных участков в 2015 и 2016 г.г.
На территории нефтепромыслов главными источниками загрязнения являются эксплуатационные и разведочные скважины, сборные пункты сырой и товарной нефти (коллекторы), а также амбары для хранения. Динамика изменения содержания нефти в почве в исследуемый период времени (с 2015 по 2016 гг.) показывает, что в основном наблюдается привнесение экотоксиканта в почву.
На территории амбара, действующей нефтяной скважины № 241 и возле коллекторов № 1 и № 2 концентрация нефти в 2016 году увеличилась. Так, в 2015 году содержание нефти в них было 36850, 2730, 1070 и 50070 мг/кг почвы, в следующем году оно увеличилось на 14250, 3140, 4310 и 11940 мг/кг почвы соответственно. Возможно, это связано с тем, что на этом участке произошла утечка, которая вызвала повышение уровня содержания нефти в почве.
В 2015 году возле коллектора № 1 концентрация нефтепродуктов (1070 мг/кг) почти была равной предельно допустимому уровню (1000 мг/кг), а возле коллектора № 2 составляла 50070 мг/кг, затем в 2016 году она увеличилась до 5870 и 62010 мг/кг почвы соответственно.