Состав зольного остатка нефтей

Для нефтяных геологов вопрос о составе зольного остатка имеет большое значение в связи с проблемой происхождения и миграции нефти. Зольный остаток, сам по себе, за исключением редких случаев, не представляет промышленного интереса и не повышает ценность нефти, так как присутствует в ней в незначительном количестве. За последние 30 лет было описано несколько химических и спектральных анализов зольного остатка нефти.

Наиболее низкое содержание зольного остатка отмечается в самых легких нефтях; оно возрастает с увеличением удельного веса нефти. Как правило, содержание зольного остатка варьирует от 0,01 до 0,05%, однако в некоторых тяжелых асфальтовых нефтях оно повышается и достигает 0,1—0,05%, а в полужидких асфальтах может составлять 1—2%. Во многих нефтях, особенно в тяжелых и асфальтовых, в виде эмульсии присутствует соленая вода, и если эту воду до анализа осторожно не удалить, то большая часть зольного остатка будет состоять из солей. Хлориды, присутствующие в зольном остатке, вероятно, образовались из этой соленой воды или из тончайших частиц твердых солей, образовавшихся в результате испарения капелек воды в нефти.

Помимо соленой воды, компоненты зольного остатка могут образоваться из пыли, проникшей в нефть после оседания на поверхности, а также могут попасть из стальных [железных] резервуаров, труб и т. д., с которыми соприкасается нефть; кроме того, они могут образоваться из мельчайших частиц глины, бентонита, кремнезема и других минеральных веществ, находящихся во вмещающих нефть отложениях. Железо, алюминий, кремнезем, натрий, калий и, возможно, магний, обнаруженные в зольном остатке нефти, попали в нефти, вероятно, из вмещающих пород. Количественные химические анализы показывают, что зольный остаток, как правило, состоит главным образом из вышеупомянутых компонентов, а так как они привнесены в нефть, очевидно, в результате случайных контактов после того как она уже образовалась, то и значение их для проблемы происхождения и эволюции нефти невелико.

Наибольший интерес представляют находящиеся в составе золы редкие металлы. Из них чаще всего встречаются никель и ванадий. Практически никель присутствует во всех нефтях, причем замечено, что чем тяжелее нефть, тем большее количество никеля она содержит. Анализы, представленные У. Рамсеем, определяют содержание никеля в нефтях от 0,0001 до 0,0083%. Ванадий отсутствует в нефтях, не содержащих асфальта, а также, как указывает большинство анализов, и в легких нефтях. С другой стороны, в зольных остатках нефтей асфальтового основания ванадий составляет до 30% и более. Отношение ванадия к никелю, равное нулю в легких нефтях, свободных от асфальта, в тяжелых нефтях варьирует от 0,16 до 2,88. Зольный остаток дизельного топлива иногда используется для промышленной добычи ванадия.

Было установлено, что спектральные методы определения содержания редких металлов в нефтяном зольном остатке являются более совершенными, нежели производимые с этой целью количественные химические анализы. Из редких металлов были найдены: мышьяк, барий, бериллий, кадмий, кальций, хлор, хром, кобальт, медь, галлий, германий, золото, свинец, литий, марганец, магний, молибден, никель, калий, фосфор, кремний, серебро, натрий, сера, олово, титан, уран, ванадий и цинк. Количественное содержание этих элементов различно в золах и нефтях разных районов.

Чрезвычайно важно установить, в каком состоянии находятся металлы в нефти: в виде истинного раствора или в виде коллоидного. Если они находятся в виде солей, растворимых в нефти, то можно предположить, что они могли мигрировать с нефтью из материнских пород; в этом случае металлы могут дать ценные указания относительно условий образования нефти и химических изменений ее в процессе миграции. Если же металлы находятся в нефти в виде коллоидов, то, очевидно, при прохождении нефти через мелкозернистые породы или при уходе ее из тонкозернистых нефтематеринских пород они будут задерживаться; в этом случае металлы мало чем могут помочь при выяснений вопроса о первоначальных источниках нефти.

У. Томас сообщает, что при фильтрации мексиканской нефти через абсорбент из нее был удален весь ванадий. В большинстве случаев, однако, не удается установить, образуют ли металлы истинные растворы в нефти или суспензии. Отношение вопроса о содержащихся в нефти металлах к проблеме происхождения нефти рассматривается далее; здесь же следует отметить, что спектрографическое изучение [методами спектрального анализа] металлических компонентов нефти, по всей видимости, откроет новый, пока сравнительно мало разработанный метод научного исследования.

Если металлы образуют коллоидные растворы в нефти и попадают в нефть после того как она перестала мигрировать, то их источник следует искать в коллекторах или в сопутствующих нефти подземных водах. Если же металлы мигрировали с нефтью, то в этом случае они могут дать дополнительные сведения о прошлом нефти, об ее истории; сходство в содержании и составе металлов в нефтях поможет находить их общие источники. Несмотря на то, что нефти из различных районов и из разных геологических горизонтов широко отличаются по составу присутствующих в них элементов, в любом случае любой вариант содержания металлов может пролить некоторый свет на первоисточник нефти.