Problems of searching and isolating lithium carbonate from produced water of hydrocarbon deposits Nizhnevartovsk district KHMAO–Yugra

Abstract

This article is devoted to the problem of searching for and extracting lithium carbonate from the reservoir waters of hydrocarbon deposits in the Nizhnevartovsk district of KHMAO – Yugra. The analysis of the current state of the issue is carried out. Scientific, technical and social problems requiring further solutions are formulated.

Full Text

Современная мировая экономика построена на потреблении нефти и газа. Углеводородное сырье является кровью современной экономики. Истощение ресурсной базы разрабатываемых месторождений углеводородного сырья, огромные затраты на поиск и разработку новых месторождений нефти и газа, нестабильность мировых цен на углеводородное сырье, а также проблемы мировой экологии, связанные с выбросами углекислого газа в атмосферу от потребления нефти и газа, заставляют современное общество искать альтернативные источники энергии.

Основными потребителями нефти по отраслям промышленности являются транспорт (рис. 1).

Рис. 1. Мировое потребление нефти по отраслям

(Lithium Statistics and Information | U.S. Geological Survey (англ.). www.usgs.gov.)

Общемировой тенденцией является перевод транспорта с потребления углеводородного сырья на электрическую энергию. Помимо транспортной промышленности другие виды промышленности и сфера услуг становятся важнейшими элементами потребления электрической энергии. Развитие электротехнической продукции без обеспечения емкими и мобильными источниками питания невозможно. Данным требованиям наиболее полно на данном этапе развития техники и технологий соответствуют литий-ионные аккумуляторы. Литий – главный элемент любого аккумулятора. За 30 лет спрос на него вырос многократно, а экономисты считают этот металл ключевым компонентом технологий будущего, что создает повышенный спрос на данный металл (рис. 2).

Рис. 2. Прогноз мирового спроса на литий (https://clck.ru/FX5hg)

По экспертным оценкам к 2030 году – 35 млн. (из 70 млн.) новых легковых автомобилей будут электрическими (https://clck.ru/FX5hg). Предположим, что в секторе коммерческих автомобилей ситуация будет аналогичной. В этом случае, к 2035 году половина машин на дорогах будут иметь электротягу, а потребление нефти сократится примерно на 22 миллиона баррелей в сутки. Следует отметить, что сейчас в мире добывается около93 миллионов баррелей нефти в сутки.

Стоимость Лития за последние несколько лет выросла более чем в 10 раз и стремиться к дальнейшему росту (рис. 3).

Рис. 3. (https://clck.ru/32m9QU)

Учитывая вышеизложенное можно сделать вывод о том, что рост потребности в литии в ближайшие годы увеличится кратно.

Мировой рынок лития в основном состоит из американских, азиатских и австралийских производителей. Крупнейшими производителями соединений лития являются Albemarle Corporation [en] (Виргиния, США), Sociedad Quimica y Minerade Chile [en] (Чили), Tianqi Lithium, Ganfeng Lithium (КНР) и Livent [en] (Пенсильвания, США).

В России собственная добыча лития была полностью утрачена после распада СССР, но в 2017 году Россия запустила экспериментальную установку, позволяющую добывать литий из бедных руд с небольшими затратами. По сообщению Минприроды Роснедра 18.10.2023 г. провели аукцион по Тастыгскому месторождению лития и редкоземельных металлов в Тыве. Запасы Тастыгского месторождения оцениваются в 596,3 тыс. тонн оксида лития. Так же были разыграны лицензии на Колмозерское и Полмостундровское литиевые месторождения, расположенные  на  Кольском  полуострове.  Первое  получило  СП  «Норильского никеля» и «Росатома», второе– компания «Арктический литий». В настоящее время разведкой и разработкой технологий добычи литияначали занимаются нефтегазовые компании. Например,

«Газпром» спомощью переработки минерализованных подземных вод Ковыктинского газоконденсатного месторождения. «Татнефть» на принадлежащих компании лицензионных участках и другие нефтегазодобывающие компании.

Экспертными оценками подтверждается спрос на сырье и отсутствие его производства в России [1]. В государственном балансе запасов РФ учтено более 2350 нефтяных, нефтегазовых и нефтегазо-конденсатных месторождений, 1837 месторождений (78,9 %) являются чисто нефтяными, а остальные 491 (21,1 %) – нефтегазовыми, газонефтяными и нефтегазоконденсатными. Нефтяные месторождения открыты в недрах сорока субъектов Российской Федерации всех федеральных округов кроме Центрального.

На территории ХМАО – Югра открыто более 400 месторождений нефти и газа. На территории Нижневартовского района находиться Самотлорское месторождение нефти одно из крупнейших в мире. Площадь Самотлорского месторождения составляет1752 км². В эксплуатации находиться 8 объектов разработки включающие большое количество пластов с содержанием нефти, газа и воды. Вся подтоварная вода содержит карбонатные соли которые являются значимой проблемой при эксплуатации оборудования (минерализация вод достигает 500 г/л), но данные по концентрации лития в подземных водах месторождений отсутствую. По экспертным оценкам содержание воды в добываемой нефти из Самотлорского месторождения составляет более 90 процентов. Самотлорское месторождение имеет развитую наземную инфраструктуру которая позволит извлекать карбонат лития без значительных капитальных вложений в создании наземной инфраструктуры.

На основании вышеизложенного возможно сформулировать следующую проблему. Проблема оценки пластовых вод месторождений углеводородного сырья в ХМАО – Югра (более узко в Нижневартовском районе, а еще более узко на Самотлорском месторождении) на наличие промышленной концентрации карбоната лития в пластовых водах месторождений.

После оценки пластовых вод месторождений углеводородного сырья в ХМАО – Югра (более узко в Нижневартовском районе, а еще более узко на Самотлорском месторождении) на наличие промышленной концентрации карбоната лития в пластовых водах месторождений возникнут следующие проблемы которые возможно сформулировать следующим образом.

1. Проблема разработки технологии выделения карбоната лития из промышленной концентрации карбоната лития в пластовых водах месторождений.
2. Проблема интеграции технологии выделения карбоната лития из промышленной концентрации карбоната лития в пластовых водах месторождений в эксплуатируемые объекты подготовки углеводородного сырья нефтегазовых компаний.
3. Проблема адаптации технологии выделения карбоната лития из промышленной концентрации карбоната лития в пластовых водах конкретного месторождения.
4. Проблемы реализации и логистики товарной продукции (поиск покупателя, упаковка, хранение и транспортировка карбоната лития).
5. Проблема подготовки кадров для работ на новой технике (и) по новой технологии.

Решение данных проблем позволит решить ряд существующих проблем при разработке месторождений углеводородного сырья в ХМАО – Югра (более узко в Нижневартовском районе, а еще более узко на Самотлорском месторождении) и социальной политике региона, а именно:

1. Содержание воды более 90 процентов в добываемой нефти из месторождений перестанет представлять убытки для добывающих предприятий, а станет источником прибыли.
2. Месторождения на последней стадии разработки станут более рентабельными.
3. За счет снижения минерализации, закачиваемой обратно в пласт подтоварной воды улучшатся коллекторские свойства пластов, следовательно, возможно и увеличение дебита скважин на месторождении.
4. Увеличение прибыли недропользователей.
5. Создание новых рабочих мест в регионе.
6. Увеличение налоговых поступлений в бюджеты всех уровней государственной власти за счет увеличения прибыли недропользователей и создания новых рабочих мест в регионе.
7. Создание новых инновационных высокотехнологичных производств, основанных на переработке карбоната лития.
8. Развитие системы образования региона по новым направлениям.
9. Профессиональная ориентация молодежи на новые инновационные высокотехнологичные производства.