К оглавлению журнала

 

УДК 550.4:552.578.2

© Н.Н.Гурко, В. ф. Васильева. 1995

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ СОСТАВ ЛЕГКИХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО КОНДЕНСАТА УРЕНГОЙСКОЙ ПЛОЩАДИ

Н.Н.Гурко, В.Ф.Васильева (ВНИГРИ)

В статье рассмотрены изменения в индивидуальном составе легких бензиновых фракций конденсата Уренгойской площади под влиянием процессов термодиффузии.

Эксперимент проводился на термодиффузионной колонке (ТДК) типа Мельпольдера, изготовленной в Институте органической и физической химии АН Грузинской ССР с учетом опыта Пражского химико-технологического института. Разделение осуществлялось при разности температур между холодной и горячей стенками термодиффузионной колонки 90 °С в течение 24 ч. С целью накопления достаточного числа фракций термодиффузионное разделение конденсата Уренгойской площади проводилось 3 раза. Средняя навеска конденсата для загрузки в ТДК составила 57.1 г. В результате термодиффузионного разделения природного конденсата было получено по семь фракций в каждом эксперименте. Фракции отбирались последовательно сверху вниз из четырех кранов, расположенных равномерно по длине ТДК, и крана загрузки, причем из верхнего крана и крана загрузки по две, из остальных - по одной.

При термодиффузионном разделении в нижней части колонки концентрируются компоненты, накапливающиеся у холодной стенки, а в верхней - у горячей. Поэтому принято называть верхнюю часть ТДК "горячей" зоной, а нижнюю - "холодной" (Гурко Н.Н. и др., 1983; 1984).

Средний выход термодиффузионных фракций и некоторые их параметры приведены в табл. 1.

Таблица I

Параметры фракций термодиффузионного разделения природного конденсата Уренгойской площади

Образец

Выход ТД-фракции,

%

Плотность

d420, г/см3

Показатель преломления h/D20

Углеводородный состав фракции, %

Отношения легких УВ

выход (НК

125°С), %

н-алканы

Изо-алканы

Циклопентановые УВ

Циклагексановые УВ

Ароматические УВ

н-С6/ н-С7

i-С6/ н-С6

i-С6/ NfС6

i-С7/ н-С7

i-С7/ NfС7

МЦП/ ЦГ

ЦПС7/ МЦГ

1,2 ДМЦП

Sалканов

1,3 ДМЦП

Sцикланов

Исходный конденсат

 

Не опр.

0.7596

1,4320

48,5

25,3

28,7

16,9

26,5

2,6

1,13

1,09

0,69

1,28

0.43

0,77

0,57

1,13

1,24

ТД-фракции

1

1,2

Не опр.

Не опр.

Не опр.

50.3

21,9

12,2

13,4

2,2

0,45

0,34

1,57

0,40

0,67

1,10

0,73

0,92

2.29

2

12,0

0,7338

1,4153

69,8

51,8

30,6

7,6

8,8

1,2

2,40

0,48

3,30

0,78

0,81

1,91

0,88

0,57

5,02

3

21.8

0,7339

1,4193

57,0

31,3

30,5

16,2

19,7

2,3

1,07

1,01

1,52

1,11

0,56

1,41

0,64

0,72

1,72

4

22,0

0,7531

1.4277

53.4

16,3

27,3

20,8

32,8

2,8

0,84

1,71

0,77

1,35

0,32

1,04

0,58

0,80

0,81

5

20,2

0,7811

1,4368

44,7

5,3

19,1

27,8

45,2

2,6

0,65

3,19

0,22

3,31

0,20

0,64

0,57

1,27

0,33

6

17,7

0,8202

1,4550

31,5

1,9

13,6

27,8

55,1

1,6

0,44

8,16

0,13

7,05

0,12

0,44

0,37

1,70

0,19

7

5,1

0,8801

1,4770

21.9

1,0

11,2

26,7

59,2

1.9

0,52

5,04

0,06

5.90

0,07

0,26

0,41

2,00

0,14

Можно отметить последовательное увеличение плотности и показатели преломления для ТД-фракций от верхней к нижней части ТДК.

Для исходного конденсата и ТД-фракций был определен индививидуальный состав легких бензиновых фракций (НК - 125 °С) методом газоконденсатной капиллярной хроматографии [I]. Исследования проводились на хроматографе "Хром-41", неподвижная фаза - сквалан, эффективность капиллярной стальной колонки (l = 50 м} по гексану 50 000 т.т.

Индивидуальный состав ТД-фракций из верхней и нижней частей ТДК характеризуется значительной контрастностью. Так, в ТД-фракциях из верхней части ТДК увеличилось содержание н-алканов до 50,3-51,8 % при одновременном уменьшении нафтеновых углеводородов до 16,4-25,6 %. В индивидуальном составе легких бензиновых фракций из нижней части ТДК доминируют нафтеноаые углеводороды (82,9-85,9 %), причем доля циклогексановых структур возросла до 55,1-59,2 %. Содержание ароматических углеводородов изменяется в более узких пределах.

Общая направленность в изменении индивидуального состава легких углеводородов ТД-фракций по длине колонки от верха к низу характеризуется увеличением отношения изогексанов к н-гексану от 0,34 до 5,04 и изогептанов и н-гептану от 0,40 до 5,90. Также отмечается увеличение отношения 1.2 ДМЦП/1,3 ДМЦП от 0,92 до 2,00. Одновременно наблюдается уменьшение отношений изогексанов и изогептанов к нафтеновым углеводородам.

В процессе термодиффузионного разделения происходит существенное перераспределение как между основными классами углеводородов (преимущественна алканами и цикланами), так и внутри них. Анализируя данные по распределению изомеров гексана и гептана, можно отметить уменьшение содержания н-С6 и н-C7 от верхней к нижней части ТДК. Максимальное содержание гексана и гептана наблюдается во фракциях из верхней части ТДК.

Фракции из верхней части ТДК характеризуются также и наиболее низкими концентрациями моно- и дизамещенных алканов по сравнению не только с фракциями из нижней части ТДК, но и с исходным конденсатом. Максимальным содержанием дизамещенных гексанов и гептанов отличаются фракции нижней части ТДК, доля которых для гексанов составляет 35-44 %. для гептанов - 42-54 %. Одновременно в этих фракциях фиксируется рост содержания геминально-замещенных структур. Показателен факт, что характер относительного распределения углеводородов в ТД-фракциях из верхней части колонки носит черты сходства с бензинами нефтей типа А1, из нижней - с типом Б. по классификации Ал.А. Петрова [2].

Кроме того, наблюдаются общая тенденция к увеличению содержания нафтеновых структур в ТД-фракциях от верхней к нижней части и различный диапазон изменения концентраций для отдельных углеводородов.

В геохимической литературе довольно часто используются индексы Томпсона

I1 =

2-метилгексан + 3-метилгексан

1,3 ДМЦП + 1,2ДМЦП

Iii =

н-гептан

сумма УВ между ЦГ и МЦГ

для характеристики степени зрелости исходного органического вещества, продуцирующего нефть или конденсат. Нами рассчитаны эти индексы для исходного конденсата и термодиффузионных фракций. Исходный конденсат характеризовался значениями индексов Томпсона II = 1.36 и III = 30,24, Значения индексов Томпсона II для ТД-фракций 1-7 составили 2,05; 1,92: 1,47:0,93; 0,48: 0,37: 0,10. Соответственно значения III для тех же ТД-фракций были получены следующие: 58.39: 48,18: 38,26: 26,81; 9,97; 4,57; 3,69.

Практически индексы Томпсона для ТД-фракций из нижней части ТДК ("холодной" зоны) соответствовали показателям, характерным для "незрелых" конденсатов, а ТД-фракций из верхней части ТДК ("горячей" зоны) - конденсатам, продуцированным органическим веществом высокой степени катагенеза. Можно предположить, что индексы Томпсона в значительной степени отражают влияние процессов термодиффузии на состав легких углеводородов флюидоа. Рассматривая значения индексов Томпсона для конденсатов севера Западной Сибири, приведенные по данным работы [З], можно отметить близость значений данных индексов для конденсатое из верхних горизонтов и ТД-фракций из "холодной" зоны ТДК. а для конденсатов, залегающих в погруженных горизонтах - с ТД-фракциями из "горячей" зоны ТДК (табл. 2).

Таблица 2

Значения индексов Томпсона для нижнемеловых конденсатов севера Западной Сибири по [3]

Номер скважины

Интервал перфорации, м

Значения индекса Томпсона

II

III

Бованенковское месторождение

53

1165-1180

0,08

4,6

105

1362-1370

0,50

16,2

57

1980-1990

1,8

49,0

59

2054-2065

1,6

52,0

Уренгойское месторождение

80

1784-1800

0,7

8,1

559

2724-2733

0,9

34,0

 

Конденсаты севера Западной Сибири, залегающие в интервалах малых глубин и низких пластовых температур, характеризуются так же, как и фракции из "холодной" зоны ТДК, высокими концентрациями нафтеновых структур в составе легких бензиновых фракций и повышенным содержанием геминально-замещенных структур по сравнению с конденсатами из более погруженных горизонтов тех же площадей.

Приведенные экспериментальные данные позволяют отметить следующие основные тенденции изменения в индивидуальном составе легких бензиновых фракций под воздействием процессов термодиффузии.

1. В индивидуальном составе ТД-фракций из верхней части ТДК наблюдаются увеличение содержания н-алканов и уменьшение доли циклогексановых и циклогептановых углеводородов по сравнению с исходным конденсатом.

2. ТД-фракции из нижней части ТДК характеризуются высокими концентрациями нафтеновых углеводородов с преобладанием гексаметиленовых структур в индивидуальном составе. В гексаногептановой фракции отмечается значительное увеличение концентрации геминальнозамещенных углеводородов.

3. Аналогия в распределении основных классов углеводородов ТД-фракций "холодной" зоны и природных конденсатов, залегающих на небольших глубинах, позволяет предполагать участие термодиффузионных процессов в формировании их состава.

ЛИТЕРАТУРА

1, Брянская Э.К., Оленина Э.К-, Петров ал.л. Анализ прямогонных бензинов методом газожидкостной хроматографии с применением капиллярных колонок // Методы анализа органических соединений нефти, их смесей и производных. - М., 1969, - С.7-20.

2. Петров Ал.А. Углеводороды нефти. - М.; Наука, 1984,

3. Соколова И.М., Абрюгина Н.Н., Петров ал.а.. Углеводородный состав и химическая типизация нафтеновых газовых конденсатов и нафтеновых нефтей. - М.: ВНИИОЭНГ, 1989.