Решение проблемы высокого дефицита продукции йода путем извлечения ее из поликомпонентных вод | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Онаев М. К., Конашева Е. А., Наурзбекова А. Ж. Решение проблемы высокого дефицита продукции йода путем извлечения ее из поликомпонентных вод [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2018 г.). — СПб.: Свое издательство, 2018. — С. 58-61. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/288/13824/ (дата обращения: 19.11.2018).



Подземные промышленные воды (попутные, пластовые) нефтегазовых и нефтегазоконденсатных месторождений северной и восточной частей Прикаспийской впадины содержат ряд ценных химических компонентов и представляют собой важное гидроминеральное сырье. Содержание специфических компонентов — брома, йода, бора, лития, стронция и др. в них значительно превышает кондиционные промышленные концентрации. Исходя из существующего дефицита потребления и конъюнктуры мирового и внутреннего рынков, первоочередного внимания заслуживают йод и бром.

Йод наряду с широким потреблением в промышленности, аналитической химии, органическом синтезе и т. п. является важнейшим лекарственным средством. По признанию ВОЗ, в настоящее время 90 % заболеваний связано с йододефицитом населения и 129 стран мира испытывает йододефицит.

Мировое производство йода за длительный период оценивается в 15 тыс. т/год. Основными странами-производителями являются Япония, Чили и США (в сумме около 13 тыс. т/год). При суммарной потребности только девяти ведущих стран мира в объеме 19290 т (2000г.) дефицит по йоду в них составил 9541 т. Наиболее высокий дефицит по йоду сложился в Китае (4000 т), США (2590 т), России (1280 т) и странах СНГ (без РФ) — 950 т/год.

Сегодня всеми официальными институтами признано, что Казахстан — это зона острейшего йододефицита, где более 2/3 населения испытывает эндемический недостаток йода. В Республике принят закон «О профилактике йододефицитных заболеваний» и меры по йодонасыщению. Но проблемы не только не уменьшаются, но и увеличиваются с угрожающей скоростью.

Таким образом, специфический галогенный элемент — йод относятся к категории стратегической продукции, независимой в широком применении в различных областях производства и в здравоохранении.

Традиционным источником получения йода и брома является морская вода, а также озерные и подземные рассолы, обычно связанные с соляными и нефтяными месторождениями. Содержание этих элементов в морской воде составляет соответственно 0,05 и 0,065 %, тогда как в подземных водах нефтяных месторождений может достигать 0,1 % и выше. Единственной страной, где йод добывается из селитренных отложений (с содержанием до 1 %) является Чили — мировой экспортер йода (как и Япония).

Сложившаяся проблема высокого дефицита по йоду заставляет многие государства искать пути его устранения. На постсоветском пространстве йод производится в России (г. Перьм, п. Троицк Краснодарского края, Республика Коми), Азербайжане и Туркмении. В 2005 г завершена разработка проекта обоснования инвестиций в строительстве Астраханского йодного опытно-промышленного завода с производительностью 200 т/год. Сырьем для получения йода квалификации «r» является подземная вода Астраханского ГКМ с концентрацией иодида 25,4 мг/л. Начато проектирование крупного йодо-бромного завода на юге Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (Тюменская область).

В пределах Прикаспийской провинции промышленных и поликомпонентных вод установлены три крупные области: Северо-Прикаспийская, Жанажол-Кенкиякская и Южно-Эмбинская.

Первая область охватывает Карачаганак-Кобландинскую нефтегазоносную зону. В этой области выявлены и изучены Западно-Тепловская, Тепловская, Цыгановская, Ульяновская, Гремячинская, Чинаревская, Карачаганакская и другие площади. Здесь в процесс бурения многочисленных нефтеразведочных скважин были вскрыты и опрованы горизонты и линзы высокообогащенных поликомпонентных рассолов, приуроченных к нижнепермским и каменноугольным карбонатным коллекторам (табл.1).

Таблица 1

Содержание элементов спромышленной кондицией впластовых водах подсолевых отложений нефтегазоносных структур северной ивосточной частей Прикаспийской впадины

Структура

Геологический индекс водо-вмещающих пород

Содержание йода, мг/л

Северо-Прикаспийская область

Западно-Тепловская

Гремячинская

Чинаревская

Карачаганакская

Ульяновская

Р

Р

С1+2

С1+2

Р

до 42

до 21

12–26

18–46

10–18

Жанажол-Кенкиякская область

Кенкияк

Жанажол

Синельниковская

Южный Мортук

Аккудук

Аккум

Бактыгарын

Р

С1+2

С2+3

С1+2

С2+3

С1+2

С2

С1+2

С1+2

С1+2

12–70

24–32

12–34

10–36

13–90

24–136

до 266

60–167

42–140

65

Южно-Эмбинская область

Нсановская

Тасым

J1

J1+2

20–135

10–100

Водоносные комплексы Северо-Прикаспийской области высоконапорны, а иногда самоизливают. Глубины вскрытия водонапорной системы 2160–5200 м, статические уровни вод в скважинах устанавливаются на глубинах 54–150м. несмотря на высокие пластовые давления (24,0–60,5 МПа) и температуры (58–86ОС), дебиты скважин составляют 0,8–49 м3/сут. Это свидетельствует о низких фильтрационных свойствах водоносных комплексов, на что необходимо обратить внимание при геолого-экономической оценке месторождения. Пластовые воды нижнепермских и каменноугольных отложений повсеместно хлоркальциевого типа с минерализацией 198–408 г/л.

В Жанажол-Кенкиякской области промышленных поликомпонентных вод, в подсолевых водонапорных комплексах — нижнепермском, верхне-, и нижне-среднекаменноугольном на ряде площадей (Жанажол, Кенкияк, Урихтау, Бозоба, Аккудук и др) вскрыты и опрованы хлоркальциевые воды с промышленными концентрациями элементов группы галогенов и редких щелочных металлов (табл.1)

Пластовые воды нижнепермских терригенных отложений вскрыты и опрованы на структурах Кенкияк, Курсай, Каратюбе,Северный Киндиксай и др. Суммарная эффективная мощность комплекса — 17–130м при пористости водонасыщенных пород 2,6–19 %, проницаемости 120–375 мД. Воды комплекса высоконапорные с дебитами на самоизливе 0,28–108 м3/сут, с минерализацией 83–331 г/л.

Средне-верхнекаменноугольный карбонатный комплекс изучен на структурах Жанажол, Синельниковская, Алимбетмола, Урихтау, Тохутколь, Жантай и др. Дебиты скважин составляют 2,18–29 м3/сут при понижениях среднединамического уровня 512–709 м. Статические уровни устанавливаются на глубине 9–138 м. Воды комплекса исключительно хлоркальциевого типа с минерализацией 50–160 г/л. Нижне-среднекаменноугольный карбонатный комплекс залегает на глубинах 1857–5001 м. Дебиты скважин в пределах Жанажол-Синельниковской нефтегазоносной зоны составляют 1.2–6 м3/сут при понижениях на 763–1400 м. Статические уровни устанавливаются на глубинах 30–120 м. На Кенкияке, Бактыгарине, Аккуме, Аккудуке и других структурах воды комплекса высоконапорные и дают самоизливы с дебитом 0,3–6,0 м3/сут. Воды повсеместно хлоркальциевого типа с минерализацией 50–150 г/л.

На юге-востоке Прикаспийской впадины на ряде структур — Шолкара, Уртатау — Сарыбулак, Елемес и других установлена область поликомпонентных промышленных вод, охватывающая водоносные комплексы от верхнеюрского до каменноугольного. Особый интерес представляет Елемес-Тасымовский район. Здесь впервые в надсолевом комплексе установлены аномальные концентрации йода, брома, лития и других компонентов.

Таким образом, в Прикаспийской провинции установлены ряд областей промышленных поликомпонентных рассолов, сопутствующих различным нефтегазоносным структурам и охватывающих широкий диапазон водоносных комплексов, от юрских до каменноугольных включительно.

Для Западно-Казахстанской области наиболее интересным является Карачаганакское газоконденсатное месторождение. Вода в эксплуатационных скважинах месторождения добывается вместе с нефтью в ограниченном количестве скважин. Источником воды в эксплуатационных скважинах в большинстве случаев является водоносный горизонт, расположенный над тульскими отложениями. Наличие этого горизонта зависит от локальных пластовых фаций и структурной глубины тульских глинистых отложений (С9). Глубина залегания тульского горизонта ниже нефтеносного интервала является важным фактором в появлении воды. Скважины, под которыми тульский горизонт находится выше ВНК, имеют низкий шанс появления воды, так как водоносный горизонт изолирован от нефтеносного непроницаемой толщей глин. Вертикальные и почти-вертикальные структуры (трещины, разломы и т. д.), скорее всего, являются механизмом появления воды в эксплуатационных скважинах. Основная масса обводненных эксплуатационных скважин расположены в северной периферийной части месторождения и западной части, где тульский глинистый горизонт уходит под ВНК, который условно принят для всего месторождения Карачаганак на глубине с абсолютной отметкой -5165 м, что подтверждено скважиной 9844 пробуренной в западной части.

Также есть примеры обводненных эксплуатационных скважин с источником воды из локальных водоносных линз, находящихся выше ВНК. Плотные карбонатные фации могут образовывать уплотнения, в которых задерживается вода. Этот механизм хорошо укладывается в систему проградаций, где несколько клиноформ могут быть непроницаемыми и удерживать воду в геологических телах, которые они ограничивают. Примерами такого механизма обводненности являются скважины 9840 и 913. Локальные водоносные линзы в этих скважинах представлены аномально низким сопротивлением формации (при 15 % пористости ~15 Ωм в скважине 913), что является следствием повышенной минерализации воды по сравнению с пластовой водой третьего объекта.

Воды нижнекаменноугольного и верхнедевонского комплексов подсолевого гидрогеологического этажа близки между собой как по плотности, общей минерализации, так и по солевому составу. В связи с этим в данной работе они рассматриваются как единый водоносный комплекс.

Данные воды представлены хлоркальциевыми рассолами, плотность которых изменяет от 1,07 г/см3 до 1,12 г/см3 с содержанием солей от 97,27 до 212,9 г/л. Преобладающими ионами являются хлор и натрий. Концентрация хлора варьирует в пределах 62,5 до 126,6 г/л, натрия от 24,8 до 69,5 г/л. Содержание сульфатов значительно меньше и составляет 0,1 до 2,9 г/л. Гидрокарбонат-ион не превышает в пробах 1,87 г/л. Содержание кальция и магния не превышает 14,0 и 2,2 г/л соответственно. Общая минерализация в среднем составляет 140,1 г/дм3, плотность варьирует от 1,07 до 1,12 г/см3, жесткость воды в среднем равна 494,7 мг-экв/дм3.

Коэффициент метаморфизации по отношению rNa/rCl изменяется от 1,02 до 0,64. Общая жесткость варьирует от 337 до 845 мг-экв/л. Воды слабокислые — рН 5,70–6,83.

Микрокомпоненты представлены в полном составе, но в малых концентрациях (Табл.1). Так содержание брома в большинстве случаев не превышает 0,05 мг/л и лишь в скважине 933 достигает 244 мг/л. Содержание фтора имеет похожую картину и в большей части представленных анализов составляет менее 0,10 мг/л. Максимальная концентрация железа достигает 3,64 мг/л., йода -. Основные компоненты (медь, никель, марганец, цинк, кобальт и свинец) присутствуют в незначительных количествах.

Таким образом, можно сделать вывод, что ионно-солевой состав, минерализация, плотность, жесткость и другие характеристики подземных вод, отобранных с сепаратора близки по своим качествам к пластовым водам нижнего карбона и верхнего девона, отобранных в глубинных условиях в период разведки месторождения.

Скважины 27, 9811, 9824, 9827, 9837 расположены за северным разломом и вскрывают нижний карбон. Минерализация данных вод варьирует от 130,4 до 149,3 г/дм3, жесткость воды составляет 410–487 мг-экв/дм3, рН среды 5,9–6,3, плотность в среднем равна 1,1 г/см3, воды хлоркальциевого типа, преобладающими ионами являются хлор и кальций. Таким образом, можно сделать вывод, что пластовые воды каменноугольных отложений в скважинах, расположенных за северным разломом идентичны тем, что вскрыты в скважинах до разлома в одновозрастных отложениях.

В ходе проведения исследований по определению состава попутно-добываемой воды по эксплуатационным скважинам 9829, 9832, 9833 и 6394 были отмечены повышенные значения обводненности добываемой продукции 11,12 %, 17,04 %, 16,4 % и 12 %, соответственно. Химический анализ характеризует данную воду, как близкую по своему составу к пластовой. Обводненность продукции обнаружена в скважинах третьего объекта и связана с подстилающими водоносными горизонтами, где ствол добывающей скважины находится в непосредственной близости к ВНК. Поступление воды происходит не сплошным фронтом, как при подъеме ВНК, а избирательно. Вероятно, вода поступает в скважину на отдельных участках горизонтального ствола, что обусловлено неоднородностью коллектора и возможным наличием в продуктивных отложениях зон трещиноватости, каверн и других путей прорыва воды при снижении давления в зоне отбора.

Следует отметить, что обводненные скважины расположены в западной и северной частях месторождения, т. е. в тех местах, где тульский экранирующий пласт находится ниже ВНК. Таким образом, можно сделать вывод, что отсутствие изолированности от водоносного пласта посредством тульского горизонта и наличие трещин и повышенной проницаемости пород-коллекторов являются главными причинами обводненности скважин.

Возможность использования подземных вод месторождения Карачаганак в качестве гидроминерального сырья имеет весьма ограниченное применение.

Незначительная водообильность исследованных подсолевых водоносных горизонтов делает их непригодными для использования как в промышленных, так и в других хозяйственных целях.

Воды надсолевого этажа имеют практическое значение. Так на базе маастрихтского водоносного горизонта, содержащего, как правило, пресные воды с минерализацией 0,3–0,9 г/л, осуществляется водоснабжения г. Аксай. С пресными подземными водами средне-верхнечетвертичных аллювиальных отложений связано Жарсуатское месторождение, используемое местным населением в хозяйственно-питьевых целях.

Пласты-коллекторы триасовых и татарских отложений верхней перми являются эксплуатационными на полигоне закачки промышленных стоков, т. к. надежно изолированы от вышележащих водоносных горизонтов мощными водонепроницаемыми породами (экраны А, Б и В), воды комплекса не выходят в ближайшей окрестности на дневную поверхность и не имеют связи с рекой.

Основные термины (генерируются автоматически): вод, скважина, Прикаспийская впадина, отложение, комплекс, йод, дебит скважин, вод комплекса, тульский горизонт, Прикаспийская провинция.

Похожие статьи

Особенности геологического строения продуктивной залежи...

Площадь Прикаспийской впадины составляет около 500 тыс. км2.

На поверхность эрозии чаще всего выведены отложения прикамского горизонта.

Наличие достаточно высоких дебитов эксплуатационных скважин при сравнительно низкопористом разрезе...

Структурно-гидрогеологический анализ формирования подземных...

Водообильность водоносного комплекса незначительная: дебиты скважин изменяются от 0,14–0,4 (Нуратау) до 0,01–3,15

Удельный дебит известняков 0,5–20 л/с (редко, в зонах разломов), воды пресные.

Режим подземных вод здесь зависит в основном от эксплуатации скважин.

Последствия добычи нефти и газа на Каспийском море

Ключевые слова: Каспийское море, добыча нефти и газа, загрязнение воды, каспийская экосистема, каспийское биоразнообразие.

Данные гидрохимического мониторинга, который осуществлялся в последние годы в Прикаспийском регионе, показали, что плоскостное...

Перспективы поисков нефти и газа в пермо-триасовых...

Впервые промышленная газоносность триасового комплекса на Южном Мангышлаке установлена при испытании скважины № 4

Ескожа Б. А., Кабышев П. З. «Новое в изучении нефтегазоносных горизонтов в отложениях триаса, юры и нижнего мела», (материалы...

Гидрогеология Приобского нефтяного месторождения ХМАО

Ключевые слова: артезианская область, пластовые воды, отложения, гидрогеологический комплекс, водоносный горизонт.

Отложения, как правило, имеют низкую пористость и невысокую проницаемость, что обуславливает незначительные дебиты скважин.

Индикаторные исследования как метод выявления техногенной...

Комплекс индикаторных (трассерных) исследований позволяет определить

К категории низкодебитных (дебит по нефти < 5 т/сут) относится 40 % от всего действующего фонда скважин.

Образование отложений солей приводит к снижению продуктивности скважин.

Характеристика Приуральской нефтегазоносной области...

Верхнеюрский нефтегазоносный комплекс включает отложения васюганской свиты (горизонт ЮВ1).

Мощность осадочного чехла достигает 22 км. По поверхности докембрийского фундамента Прикаспийская впадина имеет форму овала.

Углеводороды в поверхностных донных отложениях Каспийского...

21. Ежегодные гидрохимические данные о качестве вод Каспийского моря за 1978–1992, Азкомгидромет, Баку.

В центральной части свода складки обнажаются отложения эоцена со слоями майкопской свиты и чокракского горизонта.

Неокомские отложения Западно-Сибирской нефтегазоносной...

Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция, отложение, высокая скорость осадконакопления, формирование, ресурс нефти, регрессивный этап, прогибание бассейна, пласт, комплекс...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Особенности геологического строения продуктивной залежи...

Площадь Прикаспийской впадины составляет около 500 тыс. км2.

На поверхность эрозии чаще всего выведены отложения прикамского горизонта.

Наличие достаточно высоких дебитов эксплуатационных скважин при сравнительно низкопористом разрезе...

Структурно-гидрогеологический анализ формирования подземных...

Водообильность водоносного комплекса незначительная: дебиты скважин изменяются от 0,14–0,4 (Нуратау) до 0,01–3,15

Удельный дебит известняков 0,5–20 л/с (редко, в зонах разломов), воды пресные.

Режим подземных вод здесь зависит в основном от эксплуатации скважин.

Последствия добычи нефти и газа на Каспийском море

Ключевые слова: Каспийское море, добыча нефти и газа, загрязнение воды, каспийская экосистема, каспийское биоразнообразие.

Данные гидрохимического мониторинга, который осуществлялся в последние годы в Прикаспийском регионе, показали, что плоскостное...

Перспективы поисков нефти и газа в пермо-триасовых...

Впервые промышленная газоносность триасового комплекса на Южном Мангышлаке установлена при испытании скважины № 4

Ескожа Б. А., Кабышев П. З. «Новое в изучении нефтегазоносных горизонтов в отложениях триаса, юры и нижнего мела», (материалы...

Гидрогеология Приобского нефтяного месторождения ХМАО

Ключевые слова: артезианская область, пластовые воды, отложения, гидрогеологический комплекс, водоносный горизонт.

Отложения, как правило, имеют низкую пористость и невысокую проницаемость, что обуславливает незначительные дебиты скважин.

Индикаторные исследования как метод выявления техногенной...

Комплекс индикаторных (трассерных) исследований позволяет определить

К категории низкодебитных (дебит по нефти < 5 т/сут) относится 40 % от всего действующего фонда скважин.

Образование отложений солей приводит к снижению продуктивности скважин.

Характеристика Приуральской нефтегазоносной области...

Верхнеюрский нефтегазоносный комплекс включает отложения васюганской свиты (горизонт ЮВ1).

Мощность осадочного чехла достигает 22 км. По поверхности докембрийского фундамента Прикаспийская впадина имеет форму овала.

Углеводороды в поверхностных донных отложениях Каспийского...

21. Ежегодные гидрохимические данные о качестве вод Каспийского моря за 1978–1992, Азкомгидромет, Баку.

В центральной части свода складки обнажаются отложения эоцена со слоями майкопской свиты и чокракского горизонта.

Неокомские отложения Западно-Сибирской нефтегазоносной...

Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция, отложение, высокая скорость осадконакопления, формирование, ресурс нефти, регрессивный этап, прогибание бассейна, пласт, комплекс...

Задать вопрос