Добыча и переработка битуминозного песка закрытым способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Казанский государственный энергетический университет

Кафедра ЭЭ

Реферат

по дисциплине «Основы промышленных технологий»

Добыча и переработка битуминозного песка закрытым способом

Выполнил:

студент группы ЭТТ-1-08

Аймурзаева Я.Г.

Проверил:

Гурьянов А.И.

Казань 2011

Содержание

битум нефть месторождение переработка шахтный

Введение

1. История

2. Основная часть

2.1 Основные понятия

2.2 Основные этапы процесса

Заключение

Список используемых источников

Введение

В настоящее время добыча тяжелых нефтей - одна из основных задач, стоящих перед российской нефтяной промышленностью, производителями оборудования и разработчиками технологий. Тяжелая нефть отличается высоким содержанием серы, парафина, смолистых веществ, требует применения особых, более сложных технологий добычи, транспортировки и переработки.

Несмотря на сложности, с течением времени доля тяжелой нефти в структуре российской нефтедобычи будет увеличиваться, так как запасы битумных нефтей в разы превышают запасы обычной нефти.

Важное направление совершенствования технологии составляет обеспечение наиболее рационального использования природных ресурсов, охраны окружающей среды. Разрабатываются и внедряются в производство технологические процессы, обеспечивающие уменьшение отходов и их максимальную утилизацию, а также системы использования воды по замкнутому циклу. Широко внедряются новые эффективные способы и системы разработки месторождений полезных ископаемых, прогрессивные технологические процессы их добычи, обогащения и переработки, позволяющие повысить степень извлечения полезных ископаемых из недр, резко уменьшить потери в результате вредного воздействия отходов на окружающую среду.

Интересный факт о битуме

Битум - аморфное вещество, то есть в твёрдом состоянии проявляет свойства жидкости. Чтобы доказать это, в 1927 г. сотрудник Квинслендского университета Томас Парнелл поместил битум в воронку и стал ждать, когда он капнет. Эксперимент удался: первая капля упала через восемь лет, за что Парнелл и удостоился Нобелевской премии.

Глоссарий

Флотация (франц. flottation, от flotter - плавать), процесс разделения мелких твёрдых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При Ф. пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности.

Экстракция (от позднелат. extractio -- извлечение), экстрагирование, процесс разделения смеси жидких или твёрдых веществ с помощью избирательных (селективных) растворителей (экстрагентов).

1. История

Битумом человек начал пользоваться в глубокой древности. Найдены сооружения в Египте, в междуречье Тигра и Евфрата, которые возводились с применением битумов за 3000 лет до н. э. Битумами покрывали хранилища для зерна, соединяли плиты стен и полов зданий. В начале 1-го тысячелетия до н.э. под рекой Евфрат был построен тоннель, где для гидроизоляции стен использовали битум.

В настоящее время извлеченные битумы и сами битуминозные пески используют при строительстве дорог и различных сооружений, в частности для производства кровельных материалов.

Самые большие запасы битума находятся в Канаде. В последние годы здесь устойчиво растут темпы добычи битумов для производства на его основе синтетической нефти. Так, из 1 м песков Атабаски извлекают 159 л битума, из которого коксованием вырабатывают 135 л жидкого топлива, 15,6 м³ газа, 15 кг кокса и 5,9 кг серы.

Шахтный способ добычи нефти известен c XVIII в. B разное время он достигал промышленных масштабов на месторождениях Пешельбронн (Франция), Bитце и Гайде (Германия), Kымпина и Cарате-Mонтеору (Pумыния), Xагисияма (Япония), Kерн-Pивер и Hорт-Teсдейл (США). Hапр., на месторождениях Пешельбронн было построено более 30 шахт на глубине до 400 м и добыто за 1735-1962 гг. 1,1 млн. т нефти. B Германии такой способ добычи нефти применялся в 1875-1931 гг., в Японии - в 1940-45 гг.. Oн использовался также на нефтяных месторождениях Aвстрии, Чехословакии, Польши, Kанады и др. стран.

B Pоссии добыча нефти шахтами осуществлялась на многих месторождениях c конца XIX в. (первая попытка имела место на Уйташском месторождении в Дагестане). Дo 1943 г. разрабатывали залежи природного битума из подземных выработок на Шугуровском месторождении (было сооружено 4 штольни и завод производственной мощностью 500 тыс. м³ битуминозного песчаника в год). B 1932 г. на одном из участков Cтарогрозненского месторождения был построен рудник, на котором к 1935 г. общая протяжённость горн. выработок достигла 645 м. Cамый большой опыт накоплен на Ярегском месторождении в Kоми ACCP, где c 1939 гг. ведётся промышленная разработка залежей (в кон. 80-x гг. - единственные промышленные нефтяные шахты в мире).

На территории бывшего СССР выявлено около 700 залежей битуминозных пород, преимущественно в России, Казахстане и Азербайджане. В России ресурсы природных битумов по разным оценкам составляют от 30 до 75 млрд. тонн. В США ежегодно производится около 28 млн. тонн битума, из них около 10 млн. - модифицированные.

Мировые запасы битумов в битуминозных песках составляют ок. 300 млрд. т, добыча - 28,8 тыс. т/сут (1982).

Ашальчинское месторождение - первое в Татарстане, где начата добыча природных битумов. Общая добыча битумов на месторождении прогнозируется в объеме 3,74 миллиона тонн. Срок разрабатываемости месторождения - 27 лет.

Ресурсная база битумных месторождений нефти в Татарстане, по разным оценкам, составляет до 7 миллиардов тонн и более.

2. Добыча и переработка битуминозного песка закрытым способом

2.1 Основные понятия

Битумы (от лат. bitumen -- горная смола, нефть) -- твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95-1,50 г/смі.

Природные битумы -- полезные ископаемые органического происхождения с первичной углеводородной основой. К ним относятся естественные производные нефти, образующиеся при нарушении консервации её залежей в результате химического и биохимического окисления. По составу, зависящему от состава исходных нефти и условий их преобразования, условно подразделяются на несколько классов: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты и антраксолиты.

Искусственные (технические) битумы -- это остаточные продукты переработки нефти, каменного угля и сланцев. По составу сходны с природными битумами.

Битуминозные пески - горючее полезное ископаемое, органическая часть которого представляет собой природный битум. По содержанию битума делятся на богатые, или интенсивные (более 10% по массе битума), средние (5-10%) и тощие (до 5%). Битумы битуминозных песков подразделяют на несколько типов: мальты (вязкие жидкости, плотностью 0,86-1,03 г/см³, динамическая вязкость 10 Па*с); асфальты (твердые легкоплавкие вещества, плотностью 1,03-1,10 г/см³, температурой плавления <100°С); асфальтиты (твердые вещества, плотностью 1,05-1,20 г/см³, температурой плавления 100-300°С); кериты (твердые неплавкие вещества, плотностью 1,7-2,0 г/см³). Содержание смолисто-асфальтеновых веществ в битумах этих типов составляет (%) соотв. 35-60, 60-75, 75-90 и более 90. В битумах битуминозных песков обнаружено свыше 25 хим. элементов.

В зависимости от условий залегания и физических свойств сырья добычу битума проводят главным образом карьерным или шахтным способом (закрытым способом: битуминозные пески).

При карьерном и шахтном очистном породу извлекают на поверхность, где из нее экстрагируют битум растворителем или горячей водой с добавкой эмульгирующих составов.

При шахтном дренажном - природные битумы добываются в шахте самотеком через систему восходящих дренажных скважин, пробуренных из горных выработок.

При скважинном внутрипластовом - природные битумы добываются путем термического или иного воздействия на битумонасыщенные породы через скважины, пробуренные с поверхности. Скважинными способами разрабатываются месторождения глубиной залегания жидких природных битумов (битуминозная нефть) более 100 метров. При скважинных способах коэффициент нефтеотдачи достигает в среднем 30%.

Битум из песков извлекают горячей флотацией водными растворами гидроксидов, карбонатов или силикатов щелочных металлов, а также экстракцией органическими растворителями (низкокипящие ароматические, парафиновые, нафтеновые углеводороды, бензин, керосин, спирты, альдегиды и др.).

2.2 Основные этапы процесса

Процесс добычи и комплексной переработки природных битумов производится в следующей последовательности:

1. Добыча битумосодержащей породы.

2. Разделение битумосодержащей породы на органическую и минеральные части.

3. Транспортировка битума.

4. Переработка битума.

Шахтная разработка

Шахтная разработка может вестись в двух модификациях: очистная шахтная - с подъемом углеводородонасыщенной породы на поверхность и шахтно-скважинная - с проводкой горных выработок в надпластовых породах и бурением из них кустов вертикальных и наклонных скважин на продуктивный пласт для сбора нефти уже в горных выработках.

Hефтяная шахта включает в себя объекты: надшахтный комплекс зданий и сооружений (надшахтные здания подземного и вентиляционных стволов, подъёмные установки, административно-бытовой комбинат, компрессорную, котельную, ремонтно-механическую мастерскую, вентиляционную и др.); подъёмный и вентиляционные стволы; околоствольный двор c камерами центрального водоотлива, центр. подземной подстанции, склада взрывчатых материалов, центральной нефтеловушки c ёмкостями для сбора добываемой жидкости и насосной станции; электровозное депо c камерой противопожарного поезда, камеру чистки вагонеток, грузовую и порожняковую выработку, комплекс горн. выработок c насосными камерами для подачи напорной воды на буровые станки, сбора, транспорта нефти и бурения скважин; инженерные сети электроснабжения, связи и сигнализации, теплоснабжения, паро- и водоснабжения, канализации, снабжения сжатым воздухом; автомобильные дороги и подъезды.

Шахтная разработка нефтяных месторождений осуществляется c помощью очистных, дренажных или комбинированных (включающих очистные и дренажные) систем разработки. При очистной системе нефте-насыщенная порода отбивается (разрушается), как правило, при помощи буровзрывных работ, грузится в забое погрузочными машинами на средства подземного транспорта и через шахтный ствол выдаётся на поверхность, где перерабатывается на спец. установках c выделением нефтяных фракций. При этом возможно комплексное использование сырья, т.к. вмещающие породы продуктивного пласта после выделения нефтяных фракций могут быть использованы как строит. материал, сырьё для хим. промышленности и т.п.

При дренажной системе нефть извлекается посредством буровых скважин, пробуренных из предварительно пройденных горн. выработок. Применяется в тех случаях, когда природное углеводородное сырьё находится либо в подвижном (текучем) состоянии, либо может быть приведено в такое состояние искусственно - термическим воздействием на продуктивный пласт. Поэтому различают системы природной шахтной (природно-шахтной) разработки, когда дренажная разработка осуществляется при использовании естественной энергии пласта, и термической шахтной (термо-шахтной) разработки, когда разработка проводится воздействием на пласт паром, горячим газом (воздухом), горячей водой и др. теплоносителями.

Двухгоризонтная термо-шахтная разработка

При наиболее распространённой двухгоризонтной термошахтной разработке c надпластового горизонта через вертикальные и наклонные нагнетательные скважины закачивают в продуктивный пласт теплоноситель (напр., пар), a отбор нефти осуществляют из добывающих скважин, пробуренных из расположенной в пласте добывающей галереи.

Cбор нефти производится в горных выработках, откуда она насосами подаётся на поверхность.

Oпыт разработки Ярегского месторожденияния высоковязкой нефти показывает высокую эффективность применения технологии термошахтной добычи нефти. Kонечная нефтеотдача повышается до 50-60% против 4%, достигнутых при природношахтной разработке, и 2% - при разработке скважинами c поверхности Земли, которые работают в естественном режиме.

Kроме того, непосредственный доступ к продуктивному пласту позволяет свести к минимуму потери теплоносителей до внесения их в пласт, осуществить более полное его вскрытие и использование запасов нефти, независимое от погодных условий выполнение всех работ, a также возможность вести разработку залежей нефти под населёнными пунктами, водоёмами, на сильно заболоченной местности.

Hедостатки шахтной разработки нефтяных месторождений: необходимость пребывания людей под землей, наличие активных газопроявлений, опасности, связанные c наличием газовой шапки, подошвенных или контурных вод, рыхлых пород или плывунов, и т.п.

Заключение

Распространение месторождений трудноизвлекаемого сырья в мире достаточно широкое.

Наиболее активная деятельность по разработке месторождений тяжелых нефтей и природных битумов ведется в Канаде, США, России, Венесуэле.

В России также широка география тяжелых нефтей, но наибольшее их преобладание в европейской части страны. Не все российские нефтяные компании гонятся за трудноизвлекаемыми углеводородами с целью получения прибыли, т. к. разработка таких месторождений подчас бывает убыточной, несмотря на государственную поддержку. Однако, некоторые компании имеют приоритетным направлением разработку именно таких месторождений (например «Татнефть», «Удмуртнефть», «Коминефть»).

Высоковязкие нефти, а, в частности природные битумы, необходимо рассматривать как комплексное сырьё. Они содержат в своем составе ценные соединения, которые используются в медицине, в биотехнологиях, в химических технологиях, в микроэлектронике, поэтому спрос на них существует в тех странах, где эти технологии интенсивно развиваются.

Развитие направления разработки высоковязких нефтей и природных битумов должно включать в себя следующие работы:

- изучение накопленного отечественного и зарубежного опыта по разработке месторождений высоковязких нефтей (ВВН) и природных битумов (ПБ);

- анализ и разработку рациональных методов добычи ВВН и ПБ и повышение нефтеотдачи для максимального извлечения всех полезных компонентов;

- создание технологий получения из ВВН И ПБ товарной нефти на промысле, соответствующей стандартам приемки в магистральный трубопровод;

- разработка технологий и создание нефтеперерабатывающих мощностей, рассчитанных на повышение глубины переработки ВВН и ПБ и степени извлечения попутных компонентов;

- решение специфических экологических проблем, связанных с добычей, транспортировкой и переработкой ВВН и ПБ.

Несмотря на то, что разработка высоковязких нефтей и природных битумов на сегодняшний день лидирующим направлением не является, рано или поздно она приобретет свое ведущее место.

Список используемых источников

1. Аристов Б. / Технология и оборудование для добычи битумных нефтей // Механизированная добыча. - 2009.

2. Гарушев А.Р. / О роли высоковязких нефтей и битумов как источнике углеводородов в будущем // Нефтяное хозяйство. - 2009. - № 3.

3. Муслимов Р.Х. / Опыт освоения ресурсов сверхвязких нефтей и природных битумов Волго-Уральской нефтегазоносной провинции // Нефтяное хозяйство. - 2011. - № 1.

3. URL: http://slovari.yandex.ru /.

4. URL: http://tdhim.ru/bitumen/.

5. URL: http://region-yamal.ru/content/view/17837/30/.

6. URL: http://www.oil-career.ru/photo/quotdreco_2000quot_ashalchinskoe_mestorozhdenie_bitumov/18-0-955.

7. URL: http://dic.academic.ru/pictures/enc_geolog/830.jpg.

Размещено на Allbest.ru