ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ

АННОТАЦИЯ

В статье проанализированы процессы очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений и промышленных сточных вод путем получения высокоэффективных адсорбентов. В результате практической работы был определен их коллоидно-химических свойств, описана разработка оптимальных условий их производства и применения импортозамещающих адсорбентов. Были выявлены оптимальные условия очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений от остаточных углеводородов с использованием различных адсорбентов и рассмотрены получение новых видов углеродных адсорбентов на основе растительных отходов и разработка технологии очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений, а также промышленных сточных вод для поддержания пластового давления

ABSTRACT

The article analyzes the processes of purification of reservoir waters of oil and gas fields and industrial wastewater by obtaining highly effective adsorbents, their colloidal and chemical properties were determined, optimal conditions for their production and the use of import-substituting adsorbents were developed. Optimal conditions have been identified for the purification of reservoir waters from oil and gas fields from residual hydrocarbons using various adsorbents and the production of new types of carbon adsorbents based on plant waste and the development of technology for the purification of reservoir waters from oil and gas fields, as well as industrial wastewater to maintain reservoir pressure.

Ключевые слова: нефтеотдача, пластовые воды, адсорбент, углеводородных остатков, активированные углеь, физико-химические анализ, растительные отходы, саксаула, тутовника, тамарикса.

Keywords: oil recovery, reservoir waters, adsorbent, hydrocarbon residues, activated carbons, physico-chemical analysis, plant waste, saxaul, mulberry, tamarisk.

Введение. Во всем мире в настоящее время большинство нефтяных месторождений находится на заключительной стадии разработки, что требует широкого использования методов поддержания пластового давления. Наряду с традиционными методами для увеличения нефтеотдачи пластов в нефтяных месторождениях используются вторичные и третичные методы. Это, в свою очередь, приводит к увеличению потребности в воде, закачиваемой в пласт и ужесточению требований к ее качественным показателям. Поэтому очистка пластовой воды, добываемой вместе с нефтью из продуктивного пласта, от нефти, механических примесей и других является актуальной не только с экономической точки зрения, но и для защиты окружающей среды.

В мире проводятся научные и практические исследования по созданию технологии очистки пластовых вод нефтяных и газовых месторождений до требуемого уровня. В связи с этим особое внимание уделяется обоснованию ряда научных решений, в том числе: совершенствование технологии очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений от углеводородных остатков; получение или модификация новых типов адсорбентов; использование модульных установок для очистки пластовых вод или промышленных сточных вод нефтегазовых месторождений от углеводородных остатков и механических примесей; разработка оптимальных условий очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений от остаточных углеводородов с использованием различных адсорбентов.

В настоящее время в Республике Узбекистан достигнуты важные теоретические и практические результаты в области сокращения расхода адсорбентов, электрофизических и дорогостоящих импортных фильтрующих продуктов при очистке пластовых вод нефтегазовых месторождений от остатков углеводородов, а также получения новых типов адсорбентов на основе местного сырья.

Важно отметить, что до настоящего времени не были проведены научно-исследовательские работы по разработке технологии получения новых видов углеродных адсорбентов на основе местного сырья и созданию модульной установки для очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений от механических частиц и остатков углеводородов. Применение импортных продуктов при подготовке пластовых вод для закачки в продуктивные пласты приводит к удорожанию процесса.

Методами исследования являются: получение новых видов углеродных адсорбентов на основе растительных отходов и разработка технологии очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений, а также промышленных сточных вод для поддержания пластового давления. Также сюда входят:

• определение минерального состава и физико-химических свойств пластовых вод нефтегазовых месторождений Республики, а также промышленных сточных вод;
• выбор сырьевых материалов для получения недорогих адсорбентов для очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений;
• определены оптимальные технологические параметры получения новых видов адсорбентов на основе отходов местных растений для очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений и промышленных сточных вод, ресурсосберегающая технология с учетом экономической эффективности;
• разработана новая технология очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений и промышленных сточных вод с использованием адсорбентов и фильтрующих материалов.

Результаты исследования заключается в создании основ комбинированной технологии очистки пластовых вод нефтегазовых месторождений и развитии научных знаний о механизмах этих процессов. Сорбционные и фильтрационные, т.е. комбинированные методы очистки пластовых вод способствуют совершенствованию процесса очистки пластовых вод местных нефтяных месторождений.

Приведены данные по физико-химическому анализу пластовых вод, Также подробно описаны методы исследования основных характеристик адсорбентов и методы анализа очистки пластовых вод от органических веществ адсорбционным методом.

Изучение физико-химических свойств активированных адсорбентов на основе растительных отходов рассмотрены адсорбционные свойства активированных углей, полученных из отходов тутовника, саксаула и тамариска.

Изучалась потеря массы сырья в процессе пиролиза, то есть продуктивность образования углеродных образцов. Результаты, полученные в процессе термической обработки, представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Снижение массы процессе термической обработки (%)

В начале десорбция адсорбированных молекул воды из состава образцов происходила при температурах 100–110°C, и при этих температурах масса уменьшилась всего на ≈2–3 %. Значительное снижение массы образцов наблюдалось при температурах t>150°C.

Резкое снижение массы наблюдается до 500°С, и в этом температурном диапазоне можно наблюдать максимальную степень разложения органических веществ в составе образцов, при этом потеря массы составляет примерно 62–70 %.

Влажность полученных угольных адсорбентов определялась на влагомере (модель MA 210.R), содержание золы – по методике, разработанной в соответствии с ГОСТ 11022-95, а прочность – по ГОСТ Р 55873-2013.

Таблица 1.

Элементный состав угольных адсорбентов

Исследования состоит в создании ресурсосберегающей технологии очистки пластовых вод нефтяных месторождений в оптимальных условиях. Применение этой технологии ускоряет процесс очистки сложных пластовых вод в 2,5–3 раза и улучшает показатели качества очищенных пластовых вод до 25 %.

 В заключение можно отметить следующее: выявлены причины увеличения объемов обводнения продуктивных скважин нефтяных месторождений. Изучение химического состава и физических характеристик пластовых вод нефтегазовых месторождений, а также промышленных сточных вод позволяет повысить эффективность процессов их очистки с использованием адсорбентов.

Список литература:

1. Бокиева Ш.К., Адизов Б.З., Халбаев Х.Н., Обидов Ш.Ш. Адсорбенты, активируемые на основе растительных отходов, полученных в лабораторном оборудовании // Universum: технические науки. – 2024. – № 3(9 (126)). – С. 32–35.
2. Карелин Я.А. Очистка сточных вод нефтяных промыслов и заводов. учеб.-метод, пособие. – М.: Гостоптехиздат, 1959. – 344 с.
3. Николаева Л.А., Голубчиков М.А. Адсорбционная очистка промышленных сточных вод от нефтепродуктов модифицированным карбонатным шламом : монография. – Казань, 2018. – 100 с.
4. Сухарев Г.М. Гидрогеология и воды нефтяных и газовых месторождений: учеб.-метод. пособие. – Москва, 1959. – 335 с.
5. Экологические проблемы нефтедобычи – 2014 : IV Междунар. науч.-практ. конф. с элементами научной школы для молодежи : сб. науч. ст. / М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования "Уфимский гос. нефтяной технический ун-т". – Уфа : УГНТУ, 2014. – С. 111.