ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТЕЙ ЮЖНОИНЗЫРЕЙСКОГО И УСИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Ширяева Р.Н.¹, Кудашева Ф.Х.², Таулбаева А.Я³

¹Доцент кандидат химических наук; ²доктор химических наук, профессор; ³магистр, Башкирский государственный университет

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТЕЙ ЮЖНОИНЗЫРЕЙСКОГО И УСИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Аннотация

Методом ИК-спектроскопии изучены основные структурные фрагменты высоковязких нефтей и выделенных из этих смол и асфальтенов. Установлено,что нефти существенно различаются по содержанию алкильных,гидроксильных и карбонильных групп. Разработанный реагент ОКН позволяет существенно улучшить реологические характеристики Южно-Инзырейской и Усинской нефтей и может быть рекомендован к применению в нефтяной промышленности.

 

Ключевые слова: нефть,смолы, асфальтены,реология, ИК- спектроскопия.

Shiryaeva RN¹, Kudasheva FH²,Taulbaeva AY³

¹Associate profressor, PhD; ²Dcoctor of Technical scoiences, Professor; ³MA student, Bashkirsky State University

THE STUDY OF THE STRUCTURAL CHARACTERISTICS AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF OIL AND THE SOUTH -INZYREYSKOGO USINSK DEPOSIT

Abstract

By means of  IR-spectrometry general structural fragments of high-viscous oils resins and asphaltenes isolated from oils are stadied. It was determined that differ significantly on content alkil, hydroxide and  carbonil groups. Developed reagent OKN allows to improve significantly reological deseription of South- Inzyreyskoy and  Usinsk oil and may be recommended for use in oil industry

Keywords: oil, resin, asphaltenes, reology, IR-spectrometry.

 В настоящее время основной проблемой нефтехимической  промышленности является вовлечение в переработку альтернативных источников углеводородного сырья-тяжелых нефтей, обогащенных высокомолекулярными смолами, асфальтенами и парафинами. Повышенная вязкость таких нефтей затрудняет их извлечение и транспортировку. В связи с этим улучшение реологических свойств высокопарафинистых и высокосмолистых нефтей является одной из актуальных задач.

Для снижения интенсивности образования асфальто-смолисто-парафиновых отложений(АСПО) в лифтах скважин и на внутренней поверхности промысловых нефтепроводов использует химические реагенты [1], ПАВ [2],депрессорные присадки [3],различные поля[4].

 Объектами исследования являлись нефти Южно-Инзырейского и Усинского месторождений, характеристики которых  представлены в табл.1

Таблица 1 - Характеристики исследуемых нефтей

Показатели	Усинская нефть	Южно-Инзырейская нефть
Плотность,кг/м3	969,9	822,6

Компонентный состав,% масс:

Парафины Смолы асфальтены

15,6 23,0 3,2

21,5 3,3 0,03

 

Как видно из табл.1, Усинская нефть характеризуется высоким содержанием смол и асфальтенов, Южно-Инзырейская нефть- парафинов.           

 ИК- спектры исследуемых нефтей и выделенных из них асфальтенов и смол снимали на ИК- спектроменты фирмы «Shimadzu». Полученные данные представлены в табл.2

 

Таблица 2 - Относительные интенсивности полос поглощения

Исследуемая система	Полоса поглощения в области,см-1
	1600	1460	1380	1250	3300	1708	1724
	Скелетные СС связи в ароматическом кольце	Деформац. Колебания связи С-H в группах СH2 и СH3	Дефф.колебания Связи С-H в концевой СH3- группе	Валент. Колебани Группы   С-О-С	Валент Колеба Связи О-H	Валент Колеба С=O Групп,соединен с бензольным кольцом	Валнет. Колебан С=О Группы в боковой Алкиль цепи
Усинская нефть     Асфальтены Усинской нефти смолы       Смолы Усинской нефти           Южно-Инзырейская нефть       Асфальтены Южно-Инзырейской нефти       Смолы Южно-Инзырейской нефти	0,09       0,11         0,12             0,12        -       -	0,11        -          0,19              0,17         -           0,11	0,09          0,12          -             0,13         0,11           0,09	0,08         0,10         0,22              0,11        -         0,09	0,10       0,14         0,22             0,15       0,12         0,12	0,235       0,256         -             -       -         0,089	0,407       -         0,186             -       0,097         -

 

Из табл.2 следует, что в Южно-Инзырейской нефти содержатся больше алкильных и гидроксильных групп. Асфальтены и смолы Усинской нефти отличаются высоким содержанием гидроксильных групп.

В асфальтенах и смолах Южно-Инзырейской нефти имеет место уменьшение интенсивности полос при  1380 и 1460см^-1, ответственных за деформационные колебания –СH₃ – и  -CH₂- групп. Для Усинской нефти наблюдается увеличение интенсивности полос поглощения при 1250 и 3300см^-1, соответствующей  деформационным и валентным колебаниям полос OH- фенольного типа. В отличие от Южно- Инзырейской нефти Усинская нефть содержит карбонильную С=О- группу ,непосредственно соединенную с ароматическим кольцом и С=О- группу в боковой алкильной цепи.

   Для выявления взаимосвязи между характеристиками состава и реологическими свойствами также проводилось изучение динамической вязкости исследуемых нефтей в присутствии разработанного нами реагента ОКН. Динамическую вязкость нефтей и их композиций изучали на ротационном вискозиметре «Реотест-2»в интервале температур 20⁰-40⁰С при скоростях сдвига от 3 до 1312с^-1.

    Зависимость вязкости от концентрации присадок для исследуемых нефтей приведена на рис.1,2. Оптимальная концентрация реагента ОКН для Усинской нефти составляет 0,05% масс, для Южно-Инзырейской нефти-0,1% масс. Улучшение текучести нефти введением реагента ОКН связано с формированием на поверхности частиц дисперсной фазы энергетического барьера, препятствующего их притяжению и коагуляции.

Рис. 1

Рис. 2

Таким образом, проведенные исследования показывают, что снижение вязкости высокосмолистой Усинской нефти происходит при меньших концентрациях ОКН (0,05%) ,чем для высокопарафинистой нефти (0,01% масс).Это,вероятно,связано с фазовыми переходами парафинов, содержащихся в Южно- Инзырейской нефти.

Литература

1. Ширяева Р.Н., Кудашева Ф.Х., Батырова Э.Д. Влияние химических реагентов и ПАВ на реологические свойства нефтей Родинского и Баклановского месторождений.-Химия и технология топлив и масел.-2012.-№5.-с.23-25.

2. Ширяева Р.Н.,Кудашева Ф.Х.,Гимаев Р.Н.Влияние на реологические свойства высоковязких нефтей неионогенных ПАВ и магнитного поля// Химия и технология топлив и масел.-2008.-№3.-с.34-35.

3. Агаев С.Г., Березина З.Н., Халин А.Н. Парафиновые отложения в условиях добычи нефти и депрессорные присадки для ингибирования//Журнал прикладной химии.-2006.-№8.-1373-1378с.

4. Лоскутова Ю.В., Юдина Н.В., Писарева С.И. Влияние магнитного поля на парамагнитные антиоксидантные и вязкостные характеристики ряда нефтей// Инженерно-физический журнал- 2008.-№2.-с.50-54