Экстракционное концентрирование кислоторастворимых форм редкоземельных элементов из нефтей волго-уральской нефтегазоносной провинции во вращающихся спиральных колонках

Микроэлементы в нефти являются природными маркерами источника ее происхождения и механизма генезиса. Из-за низких концентраций РЗЭ (10^–6 % масс.) их прямое определение в сырых нефтях затруднительно. Информация о формах нахождения микроэлементов в нефтях представляет собой отдельный интерес. В настоящей работе определено содержание кислоторастворимых форм РЗЭ в нефтях различных месторождений Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Исследовано 6 образцов тяжелой и средней по плотности и вязкости нефти. Экстракционное выделение кислоторастворимых форм РЗЭ проводили с применением вращающихся спиральных колонок в 0,5 М водный раствор азотной кислоты. Для разбавления нефтей в целях достижения необходимых значений плотности и вязкости, позволяющих проводить экстракцию в системе водный раствор кислоты – нефть, использовали толуол. РЗЭ определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой: их содержание в кислоторастворимой форме в исследуемых образцах нефтей находится в диапазоне 172 – 2173 нг/кг. Такой разброс значений объясняется различием геологии и возраста формирования залежей. Наибольшее содержание кислоторастворимых форм РЗЭ (2173 нг/кг) обнаружено в образце нефти Ново-Елховского месторождения, наименьшее (172 нг/кг) — в нефти Пионерского месторождения. Показано, что содержание кислоторастворимых форм РЗЭ зависит от тектонического районирования, продуктивных горизонтов и пластов и физико-химических свойств нефти. Оценено распределение кислоторастворимых форм легких и тяжелых РЗЭ. Большая часть РЗЭ (75 – 99 %), обнаруженных в анализируемых нефтях, относится к легким. Отмечено, что систематизация данных о свойствах нефти, геологических и геохимических характеристиках месторождения позволит прогнозировать содержание различных форм РЗЭ в нефти.

1. Gao P., Liu G., Jia Ch., et al. Evaluating rare earth elements as a proxy for oil-source correlation. A case study from Aer Sag, Erlian Basin, northern China / Org. Geochem. 2015. Vol. 87. P. 35 – 54. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2015.07.004

2. Akinlua A. The role of analytical chemistry in Niger Delta petroleum exploration / Anal. Chim. Acta. 2012. Vol. 730. P. 24 – 32. DOI: 10.1016/j.aca.2011.10.067

3. Винокуров С. Ф., Готтих Р. П., Писоцкий Б. И. Особенности распределения лантаноидов в смолисто-асфальтеновых фракциях - один из геохимических критериев источников микроэлементов в нефти / Геохимия. 2010. №4 С. 377-389.

4. Guo R., Zhao Y., Wang W., et al. Aððlication of Rare-Earth Elements and Comparison to Molecular Markers in Oil-Source Correlation of Tight Oil: A Case Study of Chang 7 of the Uððer Triassic Yanchang Formation in Longdong Area, Ordos Basin, China / ACS Omega. 2020. Vol. 5. P. 22140 – 22156. DOI: 10.1021/acsomega.0c02233

5. Ясныгина Т. А., Рассказов С. В., Маркова, М. Е. и др. Микроэлементы и изотопы стронция в нефтях из месторождений шельфа о. Сахалин / Тихоокеанская геология. 2015. Т. 34. № 2. С. 32 - 43.

6. Sanchez R., Todoli J. L., Lienemann Ch.-Ph., Mermet J.-M. Determination of trace elements in petroleum products by inductively coupled plasma techniques: A critical review / Spectrochim. Acta. Part B. 2013. Vol. 88. P. 104 – 126. DOI: 10.1016/j.sab.2013.06.005

7. Xiang X., Jiao W., Cheng L., Zhao Y. Aððlication of rare earth elements in the study of oil-source correlation in the Tarim basin, China / Adv. Mater. Res. (Durnten-Zurich, Switz.). 2014. Vol. 834 – 836. P. 340 – 344. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.834-836.340

8. Maryutina T. A., Timerbaev A. R. Metal speciation analysis of petroleum: Myth or reality? / Anal. Chim. Acta. 2017. Vol. 991. P. 1 – 8. DOI: 10.1016/j.aca.2017.08.036

9. Gab-Allah M. A., Goda E. S., Shehata A. B., Gamal H. Critical review on the analytical methods for the determination of sulfur and trace elements in crude oil / Crit. Rev. Anal. Chem. 2020. Vol. 50. N 2. P. 161 – 178. DOI: 10.1080/10408347.2019.1599278

10. Akinlua A., Torto N., Ajayi T. R. Determination of rare earth elements in Niger Delta crude oils by inductively coupled plasma-mass spectrometry / Fuel. 2008. Vol. 87. N 2. P. 1469 – 1477. DOI: 10.1016/j.fuel.2007.09.004

11. Готтих Р. П., Писоцкий Б. И., Плотникова И. Н. Информативность малых элементов в геологии / Георесурсы. 2012. Т. 47. № 5. С. 24 - 31.

12. Mello P. A., Pereira J. S. F., Mesko M. F., et al. Sample preparation methods for subsequent determination of metals and non-metasl in crude oil — A review / Anal. Chim. Acta. 2012. Vol. 746. P. 15 – 36. DOI: 10.1016/j.aca.2012.08.009

13. Савонина Е. Ю., Мартюнина Т. А., Катасонова О. Н. Определение микроэлементов в нефти с использованием комбинированного способа пробоподготовки / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 10. С. 17 - 21.

14. Мартюнина Т. А., Савонина Е. Ю., Катасонова О. Н. Комбинированный способ пробопотготовки для определения полного элементного элементного состава нефтей / Журн. аналит. химии. 2016. Т. 71. № 11. С. 1183 - 1187.

15. Soin Al., Maryutina T., Musina N., Soin An. New possibility for REE determination in oil / Int. J. Spectrosc. 2012. Vol. 2012. Article 174697. DOI: 10.1155/2012/174697