Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 9 (спецвып.36)

МИР ГОРНОЙ КНИГИ

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Горного информационноаналитического
бюллетеня

Л.Х. ГИТИС – Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

Главный редактор

А.Б. ЖАБИН – Тульский ГУ

А.Б. МАКАРОВ – РГГРУ

А.А. АБРАМОВ

В.Н. АМИНОВ – Петрозаводский ГУ

В.А. АТРУШКЕВИЧ

Н.А. ГОЛУБЦОВ

Е.В. ДМИТРИЕВА

И.Ю. РАССКАЗОВ – ИГД ДВО РАН

– МГИ НИТУ МИСиС

– МГИ НИТУ МИСиС

– Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

Члены редколлегии

– Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

А.А. БАРЯХ – ГИ УрО РАН

В.Н. ЗАХАРОВ – ИПКОН РАН

В.Н. ОПАРИН – ИГД СО РАН

В.Л. ПЕТРОВ – МГИ НИТУ МИСиС

С.А. ЭПШТЕЙН – МГИ НИТУ МИСиС

В.Л. ШКУРАТНИК – МГИ НИТУ МИСиС

Д.Р. КАПЛУНОВ – ИПКОН РАН

В.А. КОВАЛЁВ – КузГТУ

М.В. КУРЛЕНЯ – ИГД Сибирского отд. РАНКузГТУ

ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ

MINING INFORMATIONAL
AND ANALYTICAL
BULLETIN
(SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL)

(НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ)

НЕФТЬ И ГАЗ

2015

СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 36

УДК 622.276+553.981

УДК 622.276+553.981

ББК 33

ББК 33

Коллектив
авторов, 2015

Н58

Н58

ISSN 0236-1493 (в пер.)

ISSN 0236-1493
Издательство «Горная книга», 2015

Издательство «Горная книга», 2015
Дизайн книги.

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным
для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124-94). Санисанитарным

сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
77.99.60.953.
№
Д.014367.12.14

тарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в

Нефть и газ: Горный информационно-аналитический бюллетень
(научно-технический журнал)
and anal tical
Mining Informational
y
Bulletin scientific and ec nica journal .
(
t
h
l
)
выпуск
).
с.
36
304
М.: издательство «Горная книга».
2015.
№
(специальный
9

Тематика статей представлена вопросами контроля и обеспечения надежности нефтегазовых объектов, развития газогидратных технологий, моделирования и оптимизации процессов добычи, хранения и транспортировки
углеводородного сырья, энергоресурсобережению и экологическим проблемам эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли.
Сборник будет полезен научно-техническим и инженерным работникам
нефтегазового комплекса, а также студентам и аспирантам.

ИЗДАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ
ПРИ СОДЕЙСТВИИ:

Инвестиционного фонда
поддержки горного книгоиздания,
проект ГИАБ-2966-15

Издательства «Горная книга»

Дальневосточного федерального
университета

IV МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«НЕФТЬ И ГАЗ АТР 201 »
.
5

(Oil and Gas APR-201
.
5)

26-28 мая 2015 г.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
СПЕЦИАЛЬНОГО ВЫПУСКА ГИАБ
«
»
НЕФТЬ И ГАЗ

Председатель

Члены редколлегии

А.Н. ГУЛЬКОВ - Дальневосточный федеральный университет

Ю.А. ВАСЯНОВИЧ - Дальневосточный федеральный университет

Ю.Д. ЗЕМЕНКОВ - Тюменский государственный нефтегазовый университет

MAEDA TOSHIJI - Economic Research Institute for Northeast Asia, Japan

В.В. СЛЕСАРЕНКО - Дальневосточный федеральный университет

С.Ф. СОЛОМЕННИК - Дальневосточный федеральный университет

А.А. ФАТКУЛИН - Дальневосточный федеральный университет

С.Н. ЧЕЛИНЦЕВ - Российский государственный университет

нефти и газа им. И.М. Губкина

А.Н. МИНАЕВ - Дальневосточный федеральный университет

А.А. ЮДАКОВ - Институт химии ДВО РАН

© Â.Ä. Øàíòàðèí, Ì.Þ. Çåìåíêîâà, 2015 
 
ÓÄÊ 504.064.4; 504.064.43; 658.567 
 
Â.Ä. Øàíòàðèí, Ì.Þ. Çåìåíêîâà 

ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÅ AEROSIL R 202 ÏÎ ÀÄÑÎÐÁÖÈÈ  
ÏÐÎÏÀÍÀ È ÂÎÄÎÐÎÄÀ 

Èññëåäîâàí ïðîöåññ àäñîðáöèîííûõ ñïîñîáíîñòåé «ñóõîé âîäû» äëÿ õðàíåíèÿ íåòðàäèöèîííîãî âîçîáíîâëÿåìîãî òîïëèâà, ïîëó÷åííîãî â ðåçóëüòàòå ïèðîëèçíîãî ìåòîäà óòèëèçàöèè íåôòåøëàìîâ è íåôòåçàãðÿçíåííûõ 
çåìåëü. 
Êëþ÷åâûå ñëîâà: íåôòåøëàìû, óòèëèçàöèÿ, õðàíåíèå è òðàíñïîðòèðîâêà 
ïèðîëèçíîãî ãàçà, ãèäðîôîáíûå íàíîïîðîøêè. 
 
 
 
åôòåãàçîäîáûâàþùèå ïðîèçâîäñòâà çàãðÿçíÿþò ïðàêòè÷åñêè âñå ñôåðû îêðóæàþùåé ñðåäû – àòìîñôåðó, 
ëèòîñôåðó è ãèäðîñôåðó Êîìïîíåíòû áèîñôåðû â ðàéîíàõ 
íåôòåäîáû÷è èñïûòûâàþò èíòåíñèâíóþ òåõíîãåííóþ íàãðóçêó, 
ïðèâîäÿùóþ ê íàðóøåíèþ ðàâíîâåñèÿ â ýêîñèñòåìàõ. Îñíîâíîå íåãàòèâíîå âîçäåéñòâèå ïðåäïðèÿòèÿ íåôòåäîáû÷è îêàçûâàþò íà àòìîñôåðíûé âîçäóõ. 
Äîïîëíèòåëüíûé óùåðá íàíîñÿò àâàðèè íà ìàãèñòðàëüíûõ 
ãàçîíåôòåïðîâîäàõ. Æèäêèå óãëåâîäîðîäû ïîïàäàþò â ïî÷âó. 
Ñêîðîñòü íàêîïëåíèÿ íåôòè è íåôòåïðîäóêòîâ, â ðåçóëüòàòå 
çàãðÿçíåíèÿ, âîäíûõ è ïî÷âåííûõ ýêîñèñòåìàõ äàëåêî îïåðåæàåò ñêîðîñòü èõ áèîäåãðàäàöèè åñòåñòâåííûì ïóòёì. Óäåðæàííûå ïîðèñòûìè ñðåäàìè óãëåâîäîðîäû ïðåäñòàâëÿþò ñåðüёçíóþ ïðîáëåìó äëÿ îêðóæàþùåé ñðåäû èç-çà èõ òîêñè÷íîñòè è 
ïîòåíöèàëüíîé âîçìîæíîñòè ñëóæèòü äëèòåëüíî äåéñòâóþùèì 
èñòî÷íèêîì çàãðÿçíåíèÿ. 
Ñåãîäíÿ ðàçëèâû íåôòè íà òåððèòîðèè íåôòÿíûõ ìåñòîðîæäåíèé Çàïàäíîé Ñèáèðè ïðèíÿëè õàðàêòåð áåäñòâèÿ. Â 
ýòèõ óñëîâèÿõ ëèêâèäàöèÿ ïîñëåäñòâèé ìíîãî÷èñëåííûõ àâàðèé 
è ïîñòîÿííî îáðàçóþùåãîñÿ ôîíäà çàãðÿçíёííûõ íåôòüþ çåìåëü ñòàíîâèòñÿ ïåðâîñòåïåííîé çàäà÷åé. 
Ïðîáëåìû óòèëèçàöèè íåôòåøëàìîâ èìååò áîëüøîå íå 
òîëüêî ýêîëîãè÷åñêîå, íî è ýêîíîìè÷åñêîå çíà÷åíèå äëÿ âñåõ 
ðàçâèòûõ ñòðàí ìèðà. Òîëüêî â Ðîññèè åæåãîäíî, ïî îöåíêàì 
ýêñïåðòîâ, òåðÿåòñÿ áîëåå 25 ìëí ò íåôòè è 12 ìëí ò íåôòå
Í

ïðîäóêòîâ, èç êîòîðûõ ñîáèðàåòñÿ è ïåðåðàáàòûâàåòñÿ ìåíåå 
10 %. Ïîòðåáíîñòè ÷åëîâå÷åñòâà â ïðèðîäíûõ ðåñóðñàõ íåïðåðûâíî ðàñòóò, èõ ñòîèìîñòü ïîñòîÿííî ïîâûøàåòñÿ. Îäíèì 
èç íàïðàâëåíèé ñîêðàùåíèÿ ïîòðåáëåíèÿ ïðèðîäíîãî ñûðüÿ 
ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ïîòåíöèàëà ìàòåðèàëüíûõ ðåñóðñîâ, 
íàêîïëåííûõ â îòõîäàõ, â òîì ÷èñëå è â íåôòåøëàìàõ. 
Ñîñòàâ è ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà îòðàáîòàííîé è çàãðÿçíёííîé íåôòè, ìîæåò âàðüèðîâàòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò èñòî÷íèêà. 
Âàæíûì îáúåäèíÿþùèì ôàêòîðîì ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî âñå íåôòåøëàìû ñîäåðæàò êàê âîäó, òàê è òâёðäûå ïðèìåñè. Çà÷àñòóþ îíè îáðàçóþò ñòîéêóþ íå ðàññëàèâàþùóþ ýìóëüñèþ. Ýòî 
çàòðóäíÿåò ïðîöåññ ðàçäåëåíèÿ, è áîëüøèíñòâî ñòàíäàðòíûõ 
ìåòîäîâ, êîòîðûìè ðåãåíåðèðóþòñÿ íåôòåøëàìû, íå ñïðàâëÿþòñÿ ïîëíîñòüþ ñ ïîñòàâëåííîé çàäà÷åé. Îòñòàèâàíèå ÿâëÿåòñÿ ìåäëåííûì è íåýôôåêòèâíûì ïðîöåññîì, êîòîðûé 
òðåáóåò áîëüøèå ïëîùàäè äëÿ îòñòîéíèêîâ è óâåëè÷åííûå 
áîëüøå äîçû äîðîãèõ õèìèêàòîâ. Ôèëüòðîâàíèå ÷åðåç ïðåññ 
äåëèò íåôòåøëàìû íà äâå ÷àñòè – îòäåëÿåò ïðèìåñè îò æèäêîé ñîñòàâëÿþùåé, à òàêæå èìååò íèçêóþ ïðîïóñêíóþ ñïîñîáíîñòü. Êðîìå òîãî, ýòîò ïðîöåññ îñòàâëÿåò íåðåøёííîé 
ïðîáëåìû óòèëèçàöèè îòôèëüòðîâàííîãî ìàòåðèàëà è îòäåëåíèå âîäû. Ñæèãàòü íåôòåøëàìû âìåñòå ñ âîäîé è ìåõàíè÷åñêèìè ïðèìåñÿìè ÿâëÿåòñÿ äîðîãèì ïðîöåññîì, ïðè êîòîðîì öåííàÿ óãëåâîäîðîäíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ áåçâîçâðàòíî 
óíè÷òîæàåòñÿ. 
Âñå âûøå óêàçàííûå ìåòîäû ïåðåðàáîòêè íåôòåîòõîäîâ, ñîäåðæàò ñëåäóþùèå íåäîñòàòêè: íèçêàÿ ýêîëîãè÷åñêàÿ 
áåçîïàñíîñòü, ñëîæíîñòü òåõíè÷åñêîãî ðåøåíèÿ, âûñîêèå 
ýíåðãåòè÷åñêèå çàòðàòû, îòñóòñòâèå êîíå÷íûõ òîâàðíûõ 
ïðîäóêòîâ. 
Ïðîòèâîðå÷èå ìåæäó âñåâîçðàñòàþùèì ñòðîèòåëüñòâîì 
íåôòÿíûõ è ãàçîâûõ ñêâàæèí, óâåëè÷åíèåì ïðîìûñëîâîé 
ýêñïëóàòàöèè ìåñòîðîæäåíèé è èñ÷åðïàííîé âîçìîæíîñòüþ 
áåçîïàñíîãî ñêëàäèðîâàíèÿ è õðàíåíèÿ îòõîäîâ íà ïîâåðõíîñòè Çåìëè ïðèâîäèò ê ïðîáëåìå ñîçäàíèÿ ýôôåêòèâíûõ 
òåõíîëîãèé ïåðåðàáîòêè óãëåðîäîñîäåðæàùèõ îòõîäîâ. 
Îäíèì èç ñàìûõ ïåðñïåêòèâíûõ íàïðàâëåíèé «áîðüáû» ñ 
íåôòåøëàìàìè ñ òî÷êè çðåíèÿ, êàê ýêîëîãè÷åñêîé áåçîïàñíîñòè, òàê è ïîëó÷åíèÿ âòîðè÷íûõ ïîëåçíûõ ïðîäóêòîâ ÿâëÿåòñÿ 
ïèðîëèç. Îí äàёò âîçìîæíîñòü ýêîíîìè÷åñêè âûãîäíî, ýêîëî

ãè÷åñêè ÷èñòî è òåõíè÷åñêè îòíîñèòåëüíî ïðîñòî ïåðåðàáàòûâàòü íåôòÿíûå îòõîäû. Êàê ïîêàçàë àíàëèç ñîñòîÿíèå ïðîáëåìû è ïðîâåäåííûå íàìè èññëåäîâàíèÿ, îáðàùåíèå ñ íåôòåîòõîäàìè äîëæíî âêëþ÷àòü ðàçðàáîòêó ýêîíîìè÷åñêè äîñòóïíûõ 
è òåõíè÷åñêè îñóùåñòâèìûõ òåõíîëîãèé äëÿ âîâëå÷åíèÿ îòõîäîâ â ðåñóðñîîáîðîò. Íåîáõîäèìà ðàçðàáîòêà ïîäõîäîâ, ïîçâîëÿþùàÿ ðåøàòü ïðîáëåìó óòèëèçàöèè íåôòåîòõîäîâ íå 
òîëüêî òðàäèöèîííûìè äåñòðóêòèâíûìè ñïîñîáàìè, íî è ìåòîäàìè ïîâûøåíèÿ ïîòðåáèòåëüñêèõ ñâîéñòâ. 
Íîâèçíà èññëåäîâàíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â ìîäåðíèçàöèè ïèðîëèçíîãî ìåòîäà óòèëèçàöèè íåôòåøëàìîâ è íåôòåçàãðÿçíёííûõ 
çåìåëü áåç äîñòóïà âîçäóõà â ðåàêòîðå ñ ïðèìåíåíèåì ýëåêòðîäóãîâîãî ðàçðÿäà ïðè ïîâûøåíèè ïîòðåáèòåëüñêèõ ñâîéñòâ, 
âîâëå÷åííûõ â ðåñóðñîîáîðîò îòõîäîâ. Óäàëîñü âûÿâèòü óñëîâèÿ ðåàëèçàöèè îñîáî ýôôåêòèâíûõ ðåæèìîâ ïðîöåññà, ïðè 
êîòîðûõ ïðîèñõîäèò ýêîíîìè÷íîå ïðåîáðàçîâàíèå ñîäåðæàùèõñÿ â îòõîäàõ ãîðþ÷èõ âåùåñòâ â ãàçîîáðàçíûå âûñîêîêàëîðèéíûå ýíåðãîíîñèòåëè, êîòîðûå ìîæíî õðàíèòü è òðàíñïîðòèðîâàòü, à òàêæå èñïîëüçîâàòü äëÿ ñîáñòâåííûõ íóæä íà ìåñòîðîæäåíèÿõ. 
Ãëóáîêàÿ ñòåïåíü ïåðåðàáîòêè óãëåðîäíîé ñîñòàâëÿþùåé âñëåäñòâèå ïðèìåíåíèÿ òåõíîëîãèè âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ïèðîëèçíîé óòèëèçàöèè øëàìîâ ïîçâîëÿåò èçìåíèòü 
îáúåìíîå ñîîòíîøåíèå ñîñòàâà ïðîäóêòîâ ïèðîëèçà â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ ãàçîâîé ôàçû çà ñ÷åò ñíèæåíèÿ îáðàçîâàíèÿ òâåðäîé è æèäêîé ôðàêöèé. Íàèáîëüøóþ êîíöåíòðàöèþ â ãàçîîáðàçíûõ ïðîäóêòàõ èìåþò âîäîðîä, ìîíîîêñèä 
óãëåðîäà, ìåòàí, ïðîïàí, áóòàí. Âûñîêàÿ òåïëîòâîðíàÿ 
ñïîñîáíîñòü ìíîãîêîìïîíåíòíîãî ñîñòàâà ãàçà ïîçâîëÿåò 
èñïîëüçîâàíèå åãî íà íóæäû ïðîìûñëîâ íà ìåñòå äîáû÷è â 
êà÷åñòâå òîïëèâà äëÿ âûðàáîòêè òåïëîâîé, ýëåêòðè÷åñêîé 
èëè ìåõàíè÷åñêîé ýíåðãèè, ñæèãàíèå â êîòåëüíûõ äëÿ òåïëîñíàáæåíèÿ ïðîèçâîäñòâåííûõ çäàíèé è ñîîðóæåíèé, ðàñïîëîæåííûõ íà ìåñòîðîæäåíèè. Áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ ãàçà ìîæíî îñóùåñòâèòü çàìåíó ýëåêòðîïðèâîäîâ íà ãàçîòóðáèííûå ïðèâîäû: íà òðàíñïîðòíûõ êîìïðåññîðíûõ ñòàíöèÿõ, áëî÷íûõ êóñòîâûõ ñòàíöèÿõ, øòàíãîâûõ ãëóáèííûõ íàñîñíûõ óñòàíîâêàõ, à òàêæå èñïîëüçîâàòü ïðè âûðàáîòêå 
òåïëîâîé ýíåðãèè äëÿ ïîäîãðåâà íåôòè. 

Ïðåäïîëîæèòåëüíî äëÿ õðàíåíèÿ è òðàíñïîðòèðîâêè ïîëó÷àåìîãî âûñîêîòåìïåðàòóðíûì ïèðîëèçíûì ìåòîäîì âûñîêîêàëîðèéíîãî ãàçà ìîæíî èñïîëüçîâàòü ãàçîãèäðàòíûå òåõíîëîãèè ñ ïðèìåíåíèåì ãèäðîôîáíûõ íàíîïîðîøêîâ. Ê òàêèì íàíîïîðîøêàì ìîæíî îòíåñòè «ñóõóþ âîäó», ïðåäñòàâëÿþùóþ ñîáîé ìèêðîñêîïè÷åñêèå êàïëè âîäû â êðåìíèåâîé îáîëî÷êå, êîòîðóþ ñîçäàëè áðèòàíñêèå õèìèêè ñîâìåñòíî ñ êèòàéñêèìè 
êîëëåãàìè. «Ñóõàÿ âîäà» — óíèêàëüíûé ìàòåðèàë, ñîñòîÿùèé èç 
êàïåëü âîäû ðàçìåðîì îêîëî ìèêðîíà, êîòîðûì íå äàþò ñëèòüñÿ ãèäðîôîáíûå êðåìíèåâûå íàíî÷àñòèöû. Êàæäàÿ ÷àñòè÷êà 
«ñóõîé âîäû» ñîäåðæèò êàïåëüêó âîäû, ïîêðûòóþ ñëîåì ïåñ÷àíîãî êðåìíåçåìà, ïîýòîìó íà 95 % ñîñòîèò èç îáû÷íîé âîäû è 
íà 5 % èç äèîêñèäà êðåìíèÿ. Êàæäàÿ êàïëÿ âîäû îáâîëàêèâàåòñÿ â êðåìíåâîé îáîëî÷êå, è ñ âèäó ýòî âåùåñòâî íàïîìèíàåò 
ñàõàðíóþ ïóäðó. «Ôóòëÿð» äëÿ êàïåëü ñîñòîèò èç ãèäðîôîáíûõ 
÷àñòèö, êîòîðûå íå äàþò âîäå ñëèòüñÿ. «Ñóõàÿ âîäà» ñïîñîáíà 
âïèòûâàòü çíà÷èòåëüíûå êîëè÷åñòâà ãàçà ñ îáðàçîâàíèåì ìîëåêóë ãèäðàòà, â 6 ãðàììàõ ýòîãî ïîðîøêà ìîæåò ñîõðàíÿòüñÿ äî 
1 ëèòðà ãàçà (Andrew Cooper, University of Liverpool). Ýòî ñîîòíîøåíèå, ïî ñëîâàì ó÷åíîãî, äîñòèãëî óðîâíÿ äëÿ ýêîíîìè÷åñêè âûãîäíîãî õðàíåíèÿ. Ïîðîøîê ñóõîé âîäû ïîëó÷àåòñÿ èç 
î÷åíü äåøåâûõ èñõîäíûõ ìàòåðèàëîâ, ÷òî âûãîäíî îòëè÷àåò 
åãî îò äðóãèõ êàíäèäàòîâ íà ðîëü õèìè÷åñêîãî õðàíèëèùà âûñîêîêàëîðèéíîãî ãàçà. 
Ñóùåñòâóþùàÿ ïðîáëåìà íåñòàáèëüíîñòè òàêîé ñèñòåìû 
áûëà ïîçæå ðåøåíà ñîòðóäíèêàìè Èíñòèòóòà êðèîñôåðû Çåìëè. Òþìåíñêèå ðàçðàáîò÷èêè íàó÷èëèñü ïîëó÷àòü ñòàáèëüíóþ 
ñóõóþ âîäó, íà êîòîðóþ íå îêàçûâàþò âëèÿíèå íåãàòèâíûå 
ôàêòîðû. ×òî ÿâëÿåòñÿ ïîòåíöèàëüíûì ñðåäñòâîì äëÿ ïîëó÷åíèÿ èñêóññòâåííûõ ãàçîâûõ ãèäðàòîâ è èõ ïîñëåäóþùåé òðàíñïîðòèðîâêè. Äëÿ ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòà íàìè áûëè îòîáðàíû äâà êîìïîíåíòà èç ñîñòàâà ñìåñè ãàçà, ïîëó÷åííîãî ïèðîëèçíûì ìåòîäîì óòèëèçàöèè íåôòåøëàìîâ â ðåàêòîðå áåç äîñòóïà êèñëîðîäà. Èññëåäîâàíèå àäñîðáöèè ãàçîâ íà «ñóõîé âîäå» ïðîâîäèëèñü ãàçîõðîìàòîãðàôè÷åñêèì ìåòîäîì. 
Ãàçîâûé õðîìàòîãðàô ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòàòè÷åñêóþ óñòàíîâêó. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü ñ ïîìîùüþ äåòåêòîðà ÄÒÏ 
(êàòàðîìåòðà) óñòðîéñòâà, îñíîâàííîãî íà èçìåðåíèè òåïëî