Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Исследование структуры компонентов

Исследование структуры компонентов АСПО методом ИК-спектроскопии

Шарифуллин А.В., Байбекова Л.Р. (1 baibekova@mail.ru),

Хамидуллин Р.Ф.

Казанский государственный технологический университет

Одной из причин снижения добычи нефти является образование и накопление асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО) на нефтепромысловом оборудовании (НКТ, штангах плунжерных насосов и т.д.) и в призабойной зоне пласта (ПЗ) /1/. В настоящее время, в связи с разработкой глубинных скважин, которые требуют использования насосно-компрессорных труб малого диаметра, а также с открытием и вводом в эксплуатацию крупных месторождений парафинистой нефти проблема борьбы с АСПО приобретает особо острый характер.

Для удаления АСПО из ПЗ и нефтедобывающего оборудования применяются различные методы. Наиболее перспективным можно считать использование специальных химических реагентов (растворителей, моющих растворов и т.д.). Эффективность использования этих реагентов в большей степени зависит от состава и структуры удаляемых отложений.

Целью данной работы является изучение состава и структуры АСПО, отобранных из нефтяных добывающих скважин НГДУ Альметьевскнефть , методом ИК-спектроскопии.

На первом этапе исследований с использованием адсорбционного метода анализа остаточных нефтепродуктов по Маркуссону АСПО разделяли на четыре групповых компонента: углеводороды; асфальтены; смолы; неорганическая часть /2/. Методом карбамидной депарафинизации углеводородная часть разделялась на твердые углеводороды- парафины и масляную часть /3/.

Далее, с целью исследования структуры компонентов АСПО методом



ИК-спектроскопии /4/ нами проанализированы спектры ИК-поглощения масел, парафинов , смол и асфальтенов, выделенных из АСПО.

Спектры парафиновых углеводородов, выделенных из АСПО, содержат все интенсивные полосы ароматических и нафтеновых углеводородов в отличии от парафинов , выделенных из нефти. По-видимому, в парафинах АСПО преимущественно присутствуют конденсированные структуры, что так же подтверждает предположение о концентрации в составе парафиновых углеводородов АСПО церезинов. Кроме того, в парафинах АСПО в большей степени присутствуют разветвленные структуры, о чем свидетельствуют ИК-спектры парафинов , выделенных из нефти и АСПО НГДУ Нурлатнефть с глубины 1200 м (рис. 1).

ИК-спектры масел из АСПО подобны спектрам масел из нефтей. В них наблюдаются полосы, характерные для парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов. Однако масла из АСПО отличаются значительно большим содержанием парафиновых углеводородов, что подтверждается характерным дуплетом узких полос 720-730 см-1.

В спектрах смол из АСПО имеются интенсивные полосы ~ 1380 и ~ 1460 см-1, обусловленные СН2 и СН3 группами как длинных парафиновых цепей, так и алкильных заместителей в циклах. Судя по интенсивности дуплета ~ 720 см-1, в них значительно больше парафинов, чем в смолах, выделенных из нефтей, однако меньше чем в маслах. Сильные полосы в области ~ 1700 см-1 и в интервале 1000-1300 см-1 принадлежат связям С=О и С-) различных гетероатомных соединений. Согласно ИК-спектрам, ароматические углеводороды смол из АСПО, в основном, представлены конденсированными и нафтеноароматическими структурами. В спектрах смол из АСПО, взятых с различной глубины, имеются полосы, характерные для смол и парафинов, причем интенсивности парафиновых полос не зависят от глубины.



l л

.-I-1-1-1-1-1--

ZOO 7700 7300 v; склл

Рис 1. ИК-спектр парафина , выделенного из: (а) нефти; (б) АСПО.

ИК-спектры асфальтенов, выделенных из АСПО с различных глубин, содержат характерные для асфальтенов полосы, соотношение интенсивностей которых незначительно изменяются с глубиной. Все спектры содержат признаки парафиновых углеводородов в отличии от спектров асфальтенов, полученных из нефтей. Это так же подтверждается элементным составом. В составе асфальтенов и смол, выделенных из АСПО, больше водорода и серы, чем в асфальтенах и смолах, выделенных из соответствующей нефти /5/. Содержание кислорода в большинстве исследованных АСПО 1-10 % мас., азота от 0.1 до 2.0 мас. %.

Можно предположить, что атомы серы и кислорода участвуют в структуре асфальтенов как в периферийных заместителях, в виде функциональных групп (-ОН, -SH), так и в виде соединительных мостиков в ди- и тримерных молекулах упаковок, построенных из углеродных атомов (-С-О-С-, -С^-С- ).

Высказанные предположения подтверждаются элементным составом, который был определен для нефти и АСПО в НГДУ Зюзеевнефть ОАО Татнефть скважин № 995, 2378, а также НГДУ Нижнесортымскнефть ОАО Сургутнефтегаз , скважины №112 (см. табл.1,2).



Таблица 1 - Элементный состав смол/асфальтенов, выделенных из нефти и АСПО скважин № 995, 2378 НГДУ Зюзеевнефть ОАО Татнефть .

Элементный состав, % мас.

Соотношение C/Н

С

Н

Нефть

74.67/82.12

8.01/7.21

4.14/4.98

9.3/11.39

76.87/83.54

11.27/10.51

4.88/4.65

6.82/7.94

Таблица 2 - Элементный состав смол/асфальтенов, выделенных из нефти и АСПО скважины 112 НГДУ Нижнесортымскнефть ОАО Сургутнефтегаз .

Элементный состав, % мас.

Соотношение C/Н

С

Н

Нефть

72.01/78.90

10.22/8.12

2.12/2.77

7.04/9.72

74.32/79.01

12.00/13.65

2.86/3.12

6.19/5.78

Кроме того, при экстракции асфальтенов изопентаном из образца АСПО было извлечено до 2 мас. % парафина. По всей видимости, речь идет не о структурном парафине в составе асфальтенов, а о парафине, адсорбированного на пористой поверхности частиц асфальтенов.

Можно предположить, что количество и длина алифатических заместителей в асфальтенах АСПО больше, чем в асфальтенах, выделенных непосредственно из нефти.

Вопрос о положении гетероатомов в структуре молекул смол и асфальтенов пока нельзя считать решенным, так как на основании различных экспериментальных данных делаются противоречивые выводы.

Таким образом, в заключение можно сказать, что имеются отличия не только в составе, но и в структуре основных групповых компонентов, выделенных из АСПО и нефти.



Литература

1. Шамрай Ю.В., Гусев В.И., Покровский В.А. и др. Предотвращение отложения парафина и асфальто-смолистых веществ в добыче нефти на месторождениях с различными геолого-физическими условиями. М.:, 1987. 58С.

2. Рыбак М.С. Анализ нефти и нефтепродуктов. М.: ГНТИНГТЛ, 1962,

888С.

3. Казакова Л.П. Твердые парафины нефти.-М.: Химия, 1986, 171С.

4. Большаков Г.Ф. Инфракрасные спектры насыщенных углеводородов.-Новосибирск: Наука, Сиб.отделение, 1986, 176С.

5. Сахапен А.Н. Нефтяное и сланцевое хозяйство, 1924, № 11-12, с.933.



© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.