Исследование распределения микроэлементов в углеводородных группах нефти

Информация о расширенном микроэлементном составе нефти различных классов имеет практическую значимость и представляет интерес как для научных исследований, так и для разработки технологических процессов ее переработки. С точки зрения геохимии данные об особенностях количественного распределения микроэлементов в составе нефти предоставляют возможность выявлять ее генетические различия для нефтепоисковых задач. В нефтехимической отрасли результаты определения микроэлементного состава позволяют оценить состав нефти на стадии добычи и контролировать качество получаемой продукции на разных стадиях ее переработки. В настоящей работе на примере двух образцов товарной нефти российского происхождения, различающихся по физико-химическим свойствам (тяжелая высоковязкая и битуминозная сверхвязкая), исследовано распределение микроэлементов в углеводородных группах (SARA-группах). Методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой определено содержание микроэлементов в образцах нефти, составляющих их мальтенах и асфальтенах, а также парафино-нафтеновых углеводородах, ароматических углеводородах и смолах, выделенных из мальтеновой части методом жидкостной адсорбционной хроматографии в соответствии с общепринятой исследовательской методикой, разработанной АО ВНИИ НП. Выявлено, что большинство определяемых элементов содержится в образцах нефти на уровнях более 1,0 мкг/г, 0,1 – 1,0 мкг/г и менее 0,1 мкг/г. Содержания остальных элементов находятся ниже пределов обнаружения (0,3 – 9 нг/г). На основании полученных результатов анализа установлено, что обе исследуемые нефти обогащены микроэлементами и относятся к «ванадиевому» типу. Основные тенденции распределения микроэлементов в углеводородных группах указывают на их концентрирование в составе полярных поликонденсированных структур (смол и асфальтенов).

1. Muhammad I., Tijjani N., Dioha I. J., et al. SARA separation and determination of concentration levels of some heavy metals in organic fractions of Nigerian crude oil / Chem. Mater. Res. 2013. Vol. 3. N 4. P. 7 – 14.

2. Duyck C., Miekeley N., Porto da Silveira C. L., et al. The determination of trace elements in crude oil and its heavy fractions by atomic spectrometry / Spectrochim. Acta, Part B. 2007. Vol. 62. N 9. P. 939 – 951. DOI: 10.1016/j.sab.2007.04.013

3. Рябов В. Д. Химия нефти и газа: учебное пособие. — М.: ИНФРА-М, 2023. — 311 с. DOI: 10.12737/1017513

4. Speight J. G. Handbook of heavy oil properties and analysis. — Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2023. — 496 p.

5. Pereira J. S. F., Moraes D. P., Antes F. G., et al. Determination of metals and metalloids in light and heavy crude oil by ICP-MS after digestion by microwave-induced combustion / Microchem. J. 2010. Vol. 96. N 1. P. 4 – 11. DOI: 10.1016/j.microc.2009.12.016

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

7. Савонина Е. Ю., Катасонова О. Н., Марютина Т. А. Экстракционное концентрирование кислоторастворимых форм редкоземельных элементов из нефтей волго-уральской нефтегазоносной провинции во вращающихся спиральных колонках / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. ¹ 12. С. 5 – 10. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-12-5-10

8. 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

9. Гребнева-Балюк О. Н., Кубракова И. В., Тютюнник О. А. и др. Многоэлементный анализ нефти методами АЭС-ИСП и МС-ИСП с использованием микроволновой пробоподготовки / Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 3. С. 218 – 226. DOI: 10.31857/S004445022103004X

10. Пунанова С. А., Самойлова А. В. Прогноз фазового состояния залежей углеводородов в ловушках комбинированного строения / Актуальные проблемы нефти и газа. 2021. Т. 33. ¹ 2. С. 15 – 27. DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2021-33.art2

11. Chikwe T., Onojake M. Geochemical Investigation of Trace Metals in Crude Oils from Some Producing Oil Fields in Niger Delta, Nigeria / Iran. J. Oil Gas Sci. Technol. 2021. Vol. 10. N 3. P. 39 – 48. DOI: 10.22050/ijogst.2021.135210

12. Chauhan G. A., de Klerk A. Dissolution Methods for the Quantification of Metals in Oil Sands Bitumen / Energy Fuels. 2020. Vol. 34. N 3. P. 2870 – 2879. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b04065

13. Михайлова А. Н., Каюкова Г. П., Вахин А. В., Гареев Б. И. Микроэлементный состав нефтяных экстрактов и асфальтенов из пород высокоуглеродистых доманиковых отложений Татарстана / Нефтехимия. 2022. Т. 62. ¹ 2. С. 216 – 230. DOI: 10.31857/S0028242122020046

14. López L., Lo Mónaco S. Geochemical implications of trace elements and sulfur in the saturate, aromatic and resin fractions of crude oil from the Mara and Mara Oeste fields, Venezuela / Fuel. 2004. Vol. 83. N 3. P. 365 – 374. DOI: 10.1016/j.fuel.2003.06.001

15. Панюкова Д. И., Магомедов Р. Н., Савонина Е. Ю., Марютина Т. А. Влияние состава и молекулярной структуры асфальтенов на свойства тяжелого нефтяного сырья на примере тяжелой нефти Ашальчинского месторождения и двух образцов гудронов / Нефтехимия. 2021. Т. 61. ¹ 3. С. 328 – 336. DOI: 10.31857/S0028242121030047

16. Wang Q., Zhang W., Wang C., et al. Microstructure of Heavy Oil Components and Mechanism of Influence on Viscosity of Heavy Oil / ACS Omega. 2023. Vol. 8. N 12. P. 10980 – 10990. DOI: 10.1021/acsomega.2c07713

17. Осипов К., Мокочунина Т. В., Панюкова Д. И. и др. Влияние солености воды на эффективность диспергентов нефти / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 9. С. 16 – 22. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-9-16-22

18. Калгин Ю. И., Строкин А. С., Тюков Е. Б. Испытание дорожных битумов и асфальтобетонных смесей: лаб. практикум. — Воронеж: Воронежский ГТУ, 2021. — 93 с.