Редкоземельные и рассеянные элементы в современном мире стали одними из самых стратегически важных ресурсов. Их используют в высокотехнологичной продукции, они могут применяться как вспомогательные элементы, в стекольной и электронной промышленностях, в катализаторах каталитического крекинга нефти и в других химических процессах. Однако нарастающий спрос на редкоземельные элементы (РЗЭ) подталкивает ученых искать помимо классических минеральных источников новые, нетрадиционные источники полезных ископаемых. Одним из таких источников может оказаться нефть.
Исследование нефтей на содержание редкоземельных элементов
Изучение подземных флюидов всегда является неотъемлемой частью при разработке и эксплуатации месторождений углеводородов. Содержание редкоземельных элементов (РЗЭ) в образцах нефти, как в других природных объектах, позволяет определить условия их формирования и использоваться в качестве геохимической характеристики. Подобные исследования проводятся на протяжении длительного времени плеядой отечественных и зарубежных ученых и позволяют составлять своеобразный геохимический паспорт для каждого из изучаемых месторождений.
В трудах Андрея Викторовича Маслова с соавторами выполнена масштабная работа по изучению особенностей распределения широкого спектра редких и рассеянных элементов, в том числе редкоземельных и элементов платиновой группы, в сырых нефтях ряда месторождений Волго-Уральской и Западно-Сибирской нефтегазоносных провинций. Подобные исследования, проводимые с фундаментально-научными целями, позволяют предположить источники элементов и составить геохимическую характеристику нефтей с различных месторождений, а также оценить перспективы прикладной задачи – добычи РЗЭ из нефти.
Похожие прикладные изыскания проводились в рамках изучения нефтей Ромашкинского и сопряженных месторождений с целью определения в их составе качественного и количественного содержания РЗЭ на базе Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университета.
Пробоподготовка и результаты анализа нефтей
Пробоподготовка нефтей проводилась с использованием систем микроволнового разложения проб: навеска пробы помещалась в сосуд из фторсодержащего полимера с защитным кожухом и клапаном, сбрасывающим избыточное давление. При проведении работ применялись кислоты для озоления проб, а также деионизированная вода в качестве буферной среды. Полученные растворы разбавлялись и с использованием элемента индия (In) в качестве внутреннего стандарта и анализировались на квадрупольном масс-спектрометре для количественного определения РЗЭ в пробах. Аналогичная методика применялась и другими исследователями, например Оксаной Николаевной Гребеневой-Балюк с соавторами в ее работе по проведению многоэлементного анализа нефти методами ИСП-МС и ИСП-АЭС, что подтверждает актуальность и пригодность использования данной процедуры пробоподготовки.
Было установлено, что в пробах нефти с Ромашкинского месторождения основными примесными металлами являются ванадий (V) и никель (Ni) с содержаниями от 6 до 790 г/т и от 7 до 137 г/т соответственно. В свою очередь, сумма редкоземельных элементов (РЗЭ) составила не более 0,002 г/т в наиболее богатой данными примесями пробе. Таким образом, был сделан вывод, что сырая нефть Ромашкинского и сопредельных месторождений не может рассматриваться в качестве перспективного источника РЗЭ, однако такие полезные компоненты, как никель (Ni) и ванадий (V), могут представлять промышленный интерес.
Применение ИСП-МС и ИСП-ОЭС спектрометров для анализа микроэлементного и состава нефтей
Для высокоточного и прецизионного анализа микроэлементного состава нефтей и других подземных флюидов может использоваться квадрупольный масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой SUPEC 7000 и/или оптико-эмиссионный спектрометр EXPEC 6500. Приборы разработаны для высокочувствительного многоэлементного анализа и обеспечивают надежное определение концентраций и изотопных отношений (при помощи ИСП-МС) в широком диапазоне элементов. Главным преимуществом современного масс-спектрометра является реакционно-столкновительная ячейка, позволяющая минимизировать интерференции и увеличить точность определения химических элементов. В свою очередь, преимуществом оптико-эмиссионного спектрометра является возможность анализа проб с высоким содержанием растворенных компонентов, что позволяет увеличивать достоверный диапазон определяемых концентраций химических элементов.
Автор: Миннебаев Камиль Рустамович, специалист по аналитическому оборудованию ООО «Группа Ай-Эм-Си».
Получить консультацию и оставить заявку на масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой SUPEC 7000 вы можете по телефону, электронной почте или на сайте ООО «Группа Ай-Эм-Си».