Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

ЭНДОГЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВАНАДИЕВЫХ РУД И НАФТИДОВ

Симонян Г.С. 1
1 Ереванский государственный университет
Исходя из концепции о мантийном происхождении нефти, присутствие ванадия и других металлов в нефти объясняется наряду с метаном, аммиаком, сероводородом, серой и азотом в мантийных флюидах. Показано, что пары ванадий- сера и никель – азот по своим каталитическим свойствам являются своего рода антагонистами и уже на ранних стадиях образования абиогенной нефти соединения ванадия, никеля, серы и азота выполняют системообразующую функцию.
ванадий
руды
образование нефти
нафтиды
1. Агугусейнова, М.М., Абдуллаева Г.Н. Каталитическое оксигенирование олефинов нефтяными металлопорфиринами // Изв. ВУЗов, сер. химия и химическ. Технология. – 2010. – Т. 53.– Вып.9. – С.12-15.
2. Гилинская Л.Г. Спектры ЭПР комплексов V(IV) и структура нефтяных порфиринов // Журн. структурной химии. – 2008. – Т. 49.– № 2. – С. 259-268.
3. Зубков В.С. К вопросу о составе и формах нахождения флюида системы C–H–N–O–S в РТ-условиях верхней мантии // Геохимия. –2001. – № 2. – С. 131–145.
4. Кудрявцев Н.А. Генезис нефти и газа. – Л., Недра, – 1973.– 216 с.
5. Леворсен А. Геология нефти и газа. – М., Мир, – 1970. – 640 с.
6. Лурье М.А., Шмидт Ф.К. Конденсационные превращения эндогенного метана под воздействием серы- возможный путь генезиса нефти // Российский химический журнал. – 2004.–Т.XLVIII. –№ 6.–С.135-147.
7. Микенин П.Е., Цырульников П.Г., Котолевич Ю.С., Загоруйко А.Н. Ванадий-оксидные катализаторы селективного окисления сероводорода на основе структурированных микроволокнистных носителей // Международная конференция «Каталитические процессы нефтепереработки, нефтехимии и экологии» октябрь 2013, Ташкент, Республика Узбекистан: сборник тезисов докладов изд Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия, –2013.–С. 54-55.
8. Насиров Р.Н., Солодовников С.П., Якуцени С.П. Сопоставление результатов определения ванадия в нефтях методами ЭПР и ФРРА //Нефтяное хозяйство.–1992.–№10. – С. 27-28.
9. Неорганическая химия / под ред. акад. Д. Третякова. том 3, Химия переходных элементов.– М., Академия, –2007. – Книга 1. – Т.3. – 352 с.
10. Рюмин А.А., Копяткевич М.С., Грибков В.В. О типизации ванадиеносных нефтей // Геология нефти и газа. – 1989. – №6.
11. Симонян Г.С., Пирумян Г.П. Роль азота в генезисе нефти // Фундаментальные и прикладные проблемы науки: cб. научных трудов. – М.: РАН, – 2013. – С.142-151.
12. Симонян Г.С. Металлоносность нефтей как генетическая характеристика. conference. kazntu. kz/?q=en /download/621‎.
13. Сыркин А.М. , Мовсумзаде Э.М. Основы химии нефти и газа: Учеб. Пособие.–Уфа, УГНТУ, –2002. –109 с.
14. Те Л.А. Физико-химические исследования парамагнитных отложений Прикаспийской впадины. Автореф. диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. – Караганда, 2007.– 21с.
15. Холодов В.Н. Осадочный рудогенез и металлогения ванадия.– М.: Наука, 1973. – 275 с.
16. Эйгенсон А.С. О противостоянии двух концепций нефтегазообразования // Химия и технология топлив и масел. – 1998. – №3. – С. 3-5.
17. Якуцени С.П. Распространенность углеводородного сырья, обогащенного тяжелыми элементами-примесями. Оценка экологических рисков. – Спб., Недра, – 2005. – 372 с.
18. Якуцени С.П. Глубинная зональность в обогощенности углеводородов тяжелыми элементами-примесями // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2010. – Т. 5. – № 2. – http://www.ngtp.ru/rub/7/30_2010.pdf.

Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре 1,6·10−2 % по массе, в воде океанов 3·10−7 %. Наиболее высокие средние содержания ванадия в магматических породах отмечаются в габбро и базальтах (230–290 г/т). Известно около 90 минералов ванадия. Важнейшие минералы сульфиды: патронит VS4, или VS2, V2S5. Ванадинит Pb5Cl(VO4)5, деклуазид – Pb(Zn, Cu)VO4, моттрамит-Pb(Zn,Cu)VO4(OH), карнотит K2(UO2)2(VO4)2.H2O, тюямунит- Ca(UO2)2(VO4)2.8H2O [9].

Ванадий занимает первое место среди присутствующих в нефти металлов. Вместе с Ni он находится в количестве до 10-1%, за ними на третьем месте находится Fe (10-2%) [2,15]. В нефтях и твердых битумах ванадий находится в следующих формах: образует истинные растворы и коллоидные растворы, адсорбированные на активной поверхности нефть/вода, в виде металлоорганических соединений и металлопорфириновых комплексов. В природных нефтях ванадилпорфирины в основном – гомологи двух рядов: алкилзамещенных порфиринов (с различным суммарным числом атомов углерода в боковых заместителях порфиринового цикла) и порфиринов с дополнительным циклопентеновым кольцом. Их концентрации одного порядка. Установлено, что 40% ванадилпорфиринов сосредоточено в дисперсных частицах, а оставшаяся их часть содержится в дисперсной среде. Кстати, оба вида металлопорфиринов в составе асфальтенов вносят значительный вклад в поверхностную активность нефтей [2].

В нефти в свите Офисина в пределах Восточно-Венесуэльского бассейна среднее содержание ванадия составляет 335 г/т. В девонских нефтях Альберты в Канаде ванадий содержится в среднем количестве 13,6 г/т . В нефтях Иллинойса ванадия 0,35÷1,5 г/т, а в арабских – 9,52÷51 г/т. Зольный остаток нефтей из месторождений на западе США содержит 5÷50% ванадия. Максимальное содержание ванадия в нефти-6кг/т. Обогащенные V тяжелые нефти Венесуэльской провинции тяготеют на севере к рудному поясу Анд, где развиты гидротермальные месторождения ванадиевых и никелевых руд. В пределах Уральского рудного пояса нефти содержат до 569 г/т ванадия, а твердые битумы содержат ванадий до 1230 г/т [17,18]. Ванадий присутствует почти во всех месторождениях нефти Западного Казахстана (таблица).

Таблица 1

Содержание ванадия в нефти месторождений России и Западного Казахстана

Месторождение

Нефтегазоносный бассейн

Содержание ванадия,г/т

Ромашкинское

Волго-Уральский

329

Приобское

Западно-Сибирский

360

Усинское

Тимано-Печорский

111

Юсуповское

Волго-Уральский

140

Новоелховское

Волго-Уральский

569

Володарское

Прикаспийская впадина

14

Сев. Бузачи

Западный Казахстан

100÷300

Каражанбас

Западный Казахстан

70÷300

Каламкас

Западный Казахстан

60÷300

Жалгызтобе

Западный Казахстан

60÷200

Бозоба

Западный Казахстан

50÷120

Акбулак

Западный Казахстан

50÷400

Тюбеджик

Западный Казахстан

10÷70

Иманкара

Западный Казахстан

20÷80

В Бузачинской нефти содержится ванадия до 300 г/т, а в Акбулакской нефти до 400 г/т [8,12]. Oсновная форма нахождения ванадия в нефтях Западного Казахстана – четырехвалентная, в виде ванадил иона [8,14]. Соотношение концентраций V и Ni в нефтях Западного Казахстана близко к таковому Волго-Уральской провинции, а также Ирана, Кувейта, Анголы, Колумбии, Эквадора и Калифорнии. Закономерная связь V и Ni в нефтях из районов, удаленных друг от друга на тысячи километров и находящиеся в различных географических и климатических условиях, говорит о том, что эти металлы, метан и другие углеводороды имеют мантийное приосхождение. Ванадиевые нефти являются тяжелыми, высокосмолистыми, сернистыми и низкоазотистыми. на основании данных работы [14], нами показано, что для нефти полуострова Бузачи и Мангышлак количество ванадия прямо пропорционально с количеством серы, асфалтенов и плотностью нефти.

V = –(10.65949 ± 15.94072) + +(88.30873 ± 9.36228). S , R=0.95786, N=10.

V = (6.25439±19.04095) + (38.15992+ + –5.3853) .Асф., R=0.92875, N=10.

V= –(1802.823 ± 204.109) + +(2131.963 ± 226.343) Плот., R=0.95776, N=10.

Для нефти Бузачи и Мангишлак с ростом глубины ее залегания содержание ванадия уменьшается.

V= (274.12778 ± 20.85384) – – (28.125 ± 3.193) .Глуб., R=0.95774, N=10.

Однако для нефти месторождения Кара-Арна с ростом глубины ее залегания количество ванадия увеличивается:

V= ( 43.09 ± 15.6775) + + ( 21.18 ± 7.257) . Глуб., R=0.94601, N=3.

Такая же закономерность – увеличение с глубиной содержания ванадия установлена для изученной части многопластового месторождения нефти Сазанкурак. Такое распределение нефтей с разными свойствами внутри пластов подчиняется принципу гравитационной дифференциации, в соответствии с которыми ванадий со смолами и асфальтенами скапливается в нижних частях пласта.

Основные теории о происхождении нефти делятся на две группы – биогенного и абиогенного происхождения [4,16]. Мы придерживаемся абиогенной теории образования нафтидов глубинными мантийными флюидами. В работе [11] нами подробно анализирована несостоятельность биогенной теории образования нефти.

Нефти – сложные гетерогенные коллоидно-дисперсные системы, которые помимо углерода и водорода, содержат также гетероэлементы и прежде всего N, S, O, Ni , V и более 60 микроэлементов. [4,13].

Почти все абиогенные концепции образования нефтей хорошо описывают пути и механизмы образования углеводородной составляющей нефтей, но окончательно не объясняют, являются ли гетероэлементы «спутниками», и в какой из стадии генезиса нефти они внедряются в том или ином количестве в углеводородную систему и как участвуют в процессе нефтеобразования. Представляют интерес механизмы интегрирования всех компонентов нефти, в частности N, S, Ni и V в единую систему.

Следует отметить, что ванадий участвует в эндогенном образовании нефти. Так, по количеству степеней окисления ванадий напоминает азот. Известны соединения ванадия с +2, +3, +4 и + 5 степенях окисления. Ванадий обладает способностью растворять водород, при этом образовать гидрид с -3 степенью окисления. Соединения ванадия в степенях окисления +2 и +3 – сильные восстановители, в степени окисления +5 проявляют свойства окислителей [9]. В работе [7] было показано, чтоV2O5, нанесенный на непористый стекловолокнистый носитель, обладает высокой каталитической активностью в температурном интервале 170÷200օС, при окислении сероводорода до серы. Активность ванадиевых катализаторов растет с ростом содержания V2O5. Этим можно объяснить, что ванадиевые нефти являются тяжелыми и сернистыми [10]. Нефтяные металлпорфирины являются эффективными катализаторами оксигенирования и эпоксидирования олефинов [1]. Никелопорфирин участвует в образовании метана и других углеродов, а также они играют определенную роль в реакциях диспропорционирования водорода в процессе генезиса нефти.

Таким образом показано, что пары V–S и Ni–N по своим каталитическим свойствам являются своего рода антагонистами и уже на ранних стадиях образования абиогенной нефти пары N – Ni и S – V выполняют системообразующую функцию. Параллейно с образованием нефти образуются также руды ванадия, что объясняется тем, что наряду с метаном, аммиаком, сероводородом, серой и азотом ванадий также присутствует в мантийных флюидах.


Библиографическая ссылка

Симонян Г.С. ЭНДОГЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВАНАДИЕВЫХ РУД И НАФТИДОВ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 5-2. – С. 273-275;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6726 (дата обращения: 20.06.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252