Черный цвет сырой нефти обусловлен присутствием темной липкой фракции, затрудняющей очистку нефти.
Для упрощения очистки нефтепереработчики обычно предварительно измеряют концентрацию полярных молекул, формирующих эту фракцию - асфальтенов. Процесс измерения занимает два дня.
Исследователи сообщают, что новое микрокапиллярное устройство может измерить концентрацию асфальтенов менее, чем за час.
Асфальтены практически бесполезны для использования в качестве топлива, обычно их применяют для изготовления дорожных покрытий.
Полиароматические соединения, строение которых зависит от месторождения, легко затвердевают при изменении любых условий, и эта застывшая масса может закупорить трубопроводы.
При наихудшем развитии событий пробка из асфальтенов может закупорить естественные каналы в подземном нефтяном резервуаре, парализуя процесс добычи.
Чтобы понизить риск образования нефтяных тромбов, нефтедобытчики и нефтепереработчики стараются измерять концентрацию асфальтенов во всех случаях, когда это возможно.
Такие измерения позволяют определить качество нефти в резервуаре и примерно оценить, какому типу обработки необходимо подвергнуть эту нефть.
В настоящее время анализ может производиться только в лабораторных условиях и сводится к осаждению асфальтеновой фракции и ее весомому определению.
Из-за сложностей процессов осаждения асфальтенов и их полноценной сушки такой анализ занимает около двух дней.
Фаршид Мостофи из Schlumberger решил разработать новый способ определения асфальтенов, который бы требовал меньше времени и усилий.
В течение последних лет Мостофи уже разрабатывал ряд миниатюрных устройств для анализа нефтепродуктов на основе микрокапиллярной технологии.
Исходя из этого, он решил миниатюризировать процесс анализа асфальтенов за счет проведения его в камере микрокапиллярного устройства.
Исследователям из группы Мостофи удалось разработать способ количественного определения асфальтенов без их взвешивания.
Исследователи зарегистрировали спектр разбавленного раствора сырой нефти, отделили асфальтены осаждением, после чего зарегистрировали спектр уже очищенной нефти. Сравнение этих спектров позволило исследователям измерять содержание асфальтенов точнее, чем гравиметрией.
Новая методика позволила исследователям миниатюризировать процесс количественного определения асфальтенов. Для этого был изготовлен микрокапиллярный чип из стекла с размерами 25 на 25 мм. После закачки в этот чип образца нефти образец автоматически разбавляется, и его анализ проводят с помощью спектрофотомерии в видимой области и ультрафиолете. Затем к раствору добавляют гептан, в результате чего асфальтены осаждаются, происходит их фильтрование, регистрируется спектр осветленной нефти и по разности спектров определяется содержание асфальтенов.
Мостофи подчеркивает, что исследователям пришлось иметь дело с сложной задачей.
Ее удалось решить за счет регулировки давления таким образом, чтобы в момент наиболее вероятной закупорки капилляров давление увеличивалось и капилляры прочищались.
Один такой чип поддерживает работоспособное состояние в течение нескольких месяцев, позволяет провести анализ образца сырой нефти за 40 минут, и для анализа требуется всего несколько миллилитров образца.
Источник: Anal. Chem., DOI: 10.1021/ac400495x
