Методология получения и анализа углеводородов алмазоподобного строения (от адамантанов до тетрамантанов) состава С10–С23 в нефтях

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе представлена методология получения и анализа углеводородов алмазоподобного строения (от адамантанов до тетрамантанов) состава С10–С23 из нефтей. Анализ включает в себя получение парафино-циклопарафиновой фракции из нефтей, концентрирование полициклических насыщенных углеводородов методом термодиффузионного разделения, каталитическую изомеризацию концентратов и последующий анализ как исходных фракций – протоадамантаноидов, так и продуктов изомеризации – адамантаноидов методом хромато-масс-спектрометрии. На примере нефтей различных месторождений продемонстрированы возможности предлагаемой методологии.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Гурам Николаевич Гордадзе

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина

Author for correspondence.
Email: gordadze@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-5300-3059

д.г.-м.н., к.х.н., проф., академик РАЕН

Russian Federation, Москва, 119991

Максим Владимирович Гируц

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина

Email: gordadze@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-5057-6532

д.х.н., проф., академик РАЕН

Russian Federation, Москва, 119991

Гаджи Ахмедович Гаджиев

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина

Email: gordadze@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-8130-4801

к.х.н.

Russian Federation, Москва, 119991

References

  1. Гордадзе Г.Н., Арефьев О.А. Адамантаны генетически различных нефтей. Углеводороды ряда адамантана // Нефтехимия. 1997. Т. 37. № 5. С. 387–395.
  2. Гордадзе Г.Н. Геохимия углеводородов каркасного строения (обзор) // Нефтехимия. 2008. Т. 48. № 4. С. 243–255.
  3. Гордадзе Г.Н., Русинова Г.В. Диамантаны состава С14–С15 в органическом веществе кристаллического фундамента // Геохимия. 2004. № 11. С. 1228–1232.
  4. Гордадзе Г.Н. Углеводороды в нефтяной геохимии (теория и практика). М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2015. 559 с.
  5. Гируц М.В., Гордадзе Г.Н. Генерация адамантанов и диамантанов в результате термического крекинга полярных компонентов нефтей разного генотипа // Нефтехимия. 2007. Т. 47. № 1. С. 15–25.
  6. Бадмаев Ч.М., Гируц М.В., Эрдниева О.Г., Кошелев В.Н., Гордадзе Г.Н. Генерация моноалкиладамантов С11–С17 в результате катализа некоторых кислородосодержащих предшественников нефтяных углеводородов // Нефтехимия. 2011. Т. 51. № 5. С. 337–341.
  7. Гируц М.В. Русинова Г.В., Гордадзе Г.Н. Генерация адамантанов и диамантанов из высококипящих насыщенных фракций нефтей разного генотипа в присутствии кислотных катализаторов // Нефтехимия. 2005. Т. 45. № 3. С. 163–177.
  8. Dahl J.E.P., Wei Zh., Lipton P.A., Denisevich P., Gat R., Liu Sh., Schreiner P.R., Carlson R.M.K. Synthesis of higher diamondoids and implications for their formation in petroleum // Angewandte Chemie. 2010. V. 122. № 51. P. 10077–10081.
  9. Гируц М.В., Гордадзе Г.Н. Химия и геохимия углеводородов алмазоподобного строения. М.: Издательский дом Недра, 2017.
  10. Wei Z., Moldowan J.M., Dahl J. Formation of diamondoids from hydrous pyrolysis and their potential in modeling oil and gas generation. Stanford Molecular Organic Geochemistry Industrial Affiliates Internal Report, 2005.
  11. Гаджиев Г.А. Гируц М.В., Васильева А.В., Вылекжанина Д.С., Макарова М.Ю., Большакова М.А., Гордадзе Г.Н. Образование углеводородов ряда адамантана из современных и древних ископаемых смол (янтарей) хвойных деревьев // Химия твердого топлива. 2022. № 3. С. 61–67.
  12. Гордадзе Г.Н., Гируц М.В. Синтез углеводородов ряда адамантана и диамантана путем высокотемпературного крекинга высокомолекулярных н-алканов // Нефтехимия. 2008. Т. 48. № 6. С. 412–417.
  13. Гаджиев Г.А., Гируц М.В., Вылекжанина Д.С., Буров Е.А., Гордадзе Г.Н. К вопросу идентификации адамантанов С11–С13 в нефтях // Нефтехимия. 2021. Т. 61. № 5. С. 606–610.
  14. Нехаев А.И., Багрий Е.И., Максимов А.Л. Наноалмазы нефти: новое в области нафтенов алмазоподобного строения // Нефтехимия. 2011. Т. 51. № 2. С. 97–106.
  15. Wanka L., Iqbal K., Schreiner P.R. The lipophilic bullet hits the targets: medicinal chemistry of adamantane derivatives // Chem. Reviews. 2013. V. 113. № 5. P. 3516–3604.
  16. Fokin A.A. Merz A., Fokina N.A., Schwertfeger H., Shenggao L. Liu S.L., Dahl J.E.P., Carlson R.K.M., Schreiner P.R. Synthetic routes to aminotriamantanes, topological analogues of the neuroprotector Memantine® // Synthesis. 2009. V. 2009. № 06. P. 909–912.
  17. Schwertfeger H., Fokin A.A., Schreiner P.R. Diamonds are a chemist’s best friend: diamondoid chemistry beyond adamantane // Angewandte Chemie International Edition. 2008. V. 47. № 6. P. 1022–1036.
  18. Sinkel C., Agarwal S., Fokina, N.A., Schreiner P.R. Synthesis, characterization, and property evaluations of copolymers of diamantyl methacrylate with methyl methacrylate // Journal of Applied Polymer Science. 2009. V. 114. № 4. P. 2109–2115.
  19. Пилявский В.С., Хильчевский А.И., Петренко А.Е., Головко Л.В. Антифрикционные свойства адамантансодержащих сложных диэфиров // Катализ и нефтехимия. 2001. № 9–10. С. 103–106.
  20. Lin R., Wilk Z.A. Natural occurrence of tetramantane (C22H28), pentamantane (C26H32) and hexamantane (C30H36) in a deep petroleum reservoir // Fuel. 1995. V. 74. № 10. P. 1512–1521.
  21. Гируц М.В., Бадмаев Ч.М., Эрдниева О.Г., Стоколос О.А., Кошелев В.Н., Гордадзе Г.Н. Идентификация триамантанов в нефтях// Нефтехимия. 2012. Т. 52. № 2. С. 83–85.
  22. Петров Ал. А. Углеводороды нефти. М.: Наука, 1984. 264 с.
  23. Wingert W.S. GC–MS analysis of diamondoid hydrocarbons in Smackover petroleums // Fuel. 1992. V. 71. № 1. P. 37–43.
  24. Багрий Е.И. Адамантаны: получение, свойства, применение. М.: Наука, 1989. 264 с.
  25. Воробьева Н.С., Петров А.А. Высокомолекулярные адамантаноиды нефтей // Нефтехимия. 2001. Т. 41. № 5. С. 343–347.
  26. Гируц М.В., Дербетова Н.Б., Эрдниева О.Г., Стоколос О.А., Кошелев В.Н., Гордадзе Г.Н. Идентификация тетрамантанов в нефтях // Нефтехимия. 2013. Т. 53. № 5. С. 323–326.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Typical mass chromatogram of adamantanes C10-C14 on the example of oil from the Kurgan field, sq. 366. Decoding of peaks: 1 – A; 2 – 1-MA; 3 – 2-MA; 4 – 1-EA; 5 – 2-EA; 6 – 1,3-DMA; 7 – 1,4-MA-cis; 8 – 1,4-DMA-trans; 9 – 1,2-DMA; 10 – 1-E-3-MA; 11 – 1,3,5-TMA; 12 – 1,3,6-TMA; 13 – 1,3,4-TMA-cis; 14 – 1,3,4-TMA-trans; 15 – 1E-3,5-DMA; 16 – 1,3,5,7-Tetram; 17 – 1,2,5,7-Tetram. Designations: A – adamantane, M – methyl, E – ethyl, D – di, T – three.

Download (112KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Mass chromatograms of adamantanes C11–C13 of the initial PCP fraction (a) and after isomerization over aluminum bromide (b) oil on the example of oil from the Salymskoye field, square 49, 2820-2830 m, Bazhenov formation, formation U0. The interpretation of the peaks is shown in Fig. 1.

Download (206KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Mass chromatogram of diamantanes C14-C16 on the example of oil from the Kurgan field, sq. 366. Decryption of the pi- cov: 1 – D; 2 – 4-MD; 5 – 4,9-DMD; 3 – 1MDM; 6 – 1,4+2,40 DMD; 7 – 4,8-DMD; 4 – 3-MD; 8 – 3,4-DMD.

Download (81KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Mass chromatograms of diamantanes C14–C16 of the initial PCP fraction (a) and after isomerization over aluminum bromide (b) oil from the Salymskoye field, square 49, 2820-2830 m, Bazhenov formation, formation U0. The interpretation of the peaks is shown in Fig. 3.

Download (273KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Typical mass chromatogram for ions m/z 240 and 239 on the example of oil from the Kurgan field, sq. 366, 2052– 2054 m, age K1. The numbers indicate the number of carbon atoms in the n-alkane.

Download (93KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Mass chromatograms for ions m/z 240 and 239: (a) – the initial undeparaffinized PCP fraction boiling above 300 °C, using the example of oil from the Kurgan field, sq. 336; (b) – the same fraction after thermal diffusion separation (the lower section of the TDF column). The numbers above the peaks correspond to the number of carbon atoms in the n-alkane.

Download (210KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Mass chromatograms for ions m/z 240 and 239: (a) – the initial dewaxed PCP fraction boiling above 300 °C, using the example of oil from the Kurgan field, sq. 336; (b) – the same fraction after thermal diffusion separation (the lower section of the TDF column).

Download (215KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Mass chromatograms for ions m/z 240 and 239: (a) – thermodiffusion fraction boiling above 300 °C (lower section), oil from the Kurgan field, sq. 336; (b) – the same fraction after catalytic transformations with aluminum bromide at room temperature; (c) – with aluminosilicate at 300 °C.

Download (219KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Typical mass chromatogram with m/z 292 and 291 at the oil field of Kurgan, sq. 336.

Download (133KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Mass chromatograms with m/z 292 and 291: (a) – fractions of oil from the Kurgan field, sq. 336, boiling above 300°C, after thermodiffusion separation (lower sections of the thermodiffusion column); (b) – the same after catalytic transformations with aluminosilicate at 370 ° C.

Download (290KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Structures of tetramantanes: the dots indicate quaternary carbon atoms, the bold indicates carbon-carbon bonds involved in beveled butane interactions.

Download (98KB)
Indexing metadata
13. Scheme 1.

Download (82KB)
Indexing metadata
14. Scheme 2.

Download (45KB)
Indexing metadata
15. Scheme 3.1.

Download (59KB)
Indexing metadata
16. Scheme 3.2.

Download (65KB)
Indexing metadata
17. Схема 4.

Download (49KB)
Indexing metadata
18. Scheme 5.

Download (44KB)
Indexing metadata
19. Scheme 6.

Download (83KB)
Indexing metadata
20. Scheme 7.1.

Download (63KB)
Indexing metadata
21. Scheme 7.2.

Download (32KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences