По проблеме устойчивости нефтей к осаждению асфальтенов имеется большое количество публикаций, в одной из которых приведен целый ряд публикаций, посвященных влиянию на устойчивость изменения физических параметров состояния нефтяной системы и ее состава.
Большое внимание уделяется методам тестирования устойчивости нефтей и стабильности асфальтенов.
Асфальтены могут находиться в стабильном состоянии в нефти как в молекулярной форме, так и в виде нескольких объединенных молекул, наноагрегатов (от восьми до десяти молекул) и кластеров.
Даже при образовании вязкоэластичной сетки из кластеров асфальтенов нефти могут сохранять устойчивость. Ранее нами начаты исследования по оценке устойчивости нефтей разновозрастных отложений к осаждению асфальтенов.
Целью данной работы является определение состава двух тяжелых нефтей и структурная характеристика компонентов для сопоставления их потенциальной склонности к осаждению асфальтенов.
Характеристика образцов нефтей
Использованы нефти Ашальчинского (Аш) и Мордово-Кармальского (М-К) месторождений Татарстана.
В таблице 1 приведены физико-химические свойства образцов этих нефтей и содержание в них компонентов. По плотности их можно отнести к тяжелым нефтям с высокой вязкостью.
Содержание компонентов в тяжелых нефтях Аш и М-К оценено с использованием SARA-анализа . определено содержание насыщенных углеводородов, ароматических углеводородов, смол и асфальтенов. Тяжелые нефти отличаются по содержанию углеводородов. В нефти М-К содержится меньше насыщенных углеводородов, но больше ароматических углеводородов, чем в нефти Аш. Содержание смол в этих нефтях близкое, а асфальтенов практически одинаковое.
Таблица 1 - Свойства и состав тяжелых нефтей Татарстана
Данные SARA-анализа используются для расчета фазовой устойчивости нефтей к осаждению асфальтенов по формуле:
ароматические углеводороды + смолы / насыщенные углеводороды + асфальтены
Фазовая устойчивость нефти М-К выше по сравнению с нефтью Аш - 1,30 и 0,83, соответственно.
В ряде публикаций отмечается, что тенденция к осаждению асфальтенов зависит от соотношения содержания в нефтях смол и асфальтенов. По этому соотношению устойчивость тяжелой нефти М-К также выше (табл. 1).
Строение компонентов.
Для оценки содержания структурных групп в средней молекуле компонентов рассчитаны отношения значений оптической плотности в максимуме характеристических полос поглощения и реперной полосы поглощения 1600 см-1, характерной для колебаний ароматических С=С-связей.
В средней молекуле насыщенных углеводородов нефти М-К выше доля парафиновых структур (таблица 2).
Доля парафиновых структур выше также в ароматических углеводородах нефти М-К, являющихся растворителем асфальтенов, и в ароматическом ядре молекул смол нефти М -К, пептизирующих асфальтены. Разветвленность алифатических цепей этих компонентов М-К ниже, чем у соответствующих компонентов Аш.
Таблица 2 - Содержание структурных групп в компонентах нефтей
В соответствии с данными таблицы 2, содержание алифатических цепей выше у асфальтенов М-К по сравнению с асфальтенами Аш.
В публикациях установлено, что боковые алифатические цепи в ароматических кольцах повышают стабильность агрегатов асфальтенов, так как после удаления алифатических боковых цепей агрегативная структура асфальтенов легче разлагается при нагревании.
Авторами сделано заключение, что размер, ароматичность и, соответственно, молекулярная масса асфальтеновых молекул являются важнейшими факторами, определяющими стабильность асфальтенов. Выделенная из асфальтенов фракция с самой высокой ароматичностью показала наиболее высокую склонность к флокуляции.
Для оценки ароматичности асфальтенов нами использовано отношение оптических плотностей п.п. 1600 см-1 ароматических С=С-связей и п.п. 1460 см-1 алифатических С-Н-связей по данным ИК спектроскопии. Особенностью строения асфальтенов М-К является низкая ароматичность полициклического ароматического ядра по сравнению с асфальтенами Аш 0,39 и 0,52, соответственно.
Заключение
Тестирование устойчивости двух тяжелых нефтей Аш и М-К к осаждению асфальтенов проведено на основе изучения компонентного состава нефтей и строения компонентов.
Полученные результаты свидетельствуют о более высокой устойчивости тяжелой нефти М-К к образованию отложений асфальтенов.
Устойчивость тяжелой нефти М-К, рассчитанная по данным SARA-анализа, выше, чем устойчивость тяжелой нефти Аш.
Повышенная устойчивость тяжелой нефти М-К обусловлена высоким содержанием ароматических углеводородов и низким - насыщенных углеводородов.
Особенностями строения асфальтенов М-К, полученного на основе ИК-спектроскопии, является низкая ароматичность полициклического ароматического ядра и его высокая замещенность алифатическими цепями.
Источник: Научный журнал "Вестник Казанского технологического университета"
Автор: Зайдуллин И., Петрова Л., Аббакумова Н., Фосс Т. (Вестник Казанского технологического университета)
