ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ АСФАЛЬТЕНОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН
Аннотация
Статья посвящена исследованию влияния ультразвуковых волн на структурные характеристики асфальтенов, выделенных «холодным» способом Гольде из нефти Усинского месторождения. По данным дисперсионного анализа микрофотографий диаметр частиц исходных асфальтенов составляет 1-6 мкм. Сразу после ультразвукового воздействия (резонансная частота 22 кГц, интенсивность 18 Вт/см2) на растворы асфальтенов в толуоле, повышается дисперсность асфальтеновых агрегатов, а максимум распределения частиц по размерам сдвигается в область 1,5 мкм. После релаксации обработанных растворов в течение 1 ч наряду с частицами диаметром 1,5 мкм формируются крупные агрегаты размером до 22 мкм. После ультразвуковой обработки растворов в течение 10 мин молекулярная масса асфальтенов, полученных высаживанием 40-кратным избытком гексана, снижается с 2716 до 1672 а.е.м. Структурно-групповой анализ, который базируется на основе данных о молекулярной массе, элементном составе и ПМР-спектроскопии, показал, что число структурных блоков средней молекулы исходных и обработанных асфальтенов составляет 4,92 и 3,40 соответственно. Общая цикличность структурных блоков средней молекулы после УЗО снижается с 9,24 до 7,48, а содержание нафтеновых циклов в общем кольцевом составе нефтяных асфальтенов – с 105,42 до 55,07. Процессы агрегирования и седиментации асфальтенов до и после ультразвукового воздействия исследовали, измеряя оптическую плотность (длина волны 610 нм) растворов в толуоле концентрацией 0,02 г/л, в которые вносили гептан. Частицы асфальтенов после 5 мин обработки толуольного раствора и последующего внесения гексана агрегируют, но не седиментируют, в течение 4 ч. Для раствора, обработанного в течение 15 мин, наблюдается максимальная исходная оптическая плотность по сравнению с другими образцами, максимум оптической плотности достигается уже через 28 мин, после чего значения оптической плотности падают в связи с осаждением агрегировавших частиц.
Литература
Balasubrahmanyam А. Current knowledge and potential applications of cavitation technologies for the petroleum industry. Ultrason. Sonochem. 2018. V. 42. P. 493-507. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2017.12.010.
Galimova G.A., Yusupova D.A., Ibragimova I.R., Yakupov T.N. Composition, properties, structure and fractions of asphaltenes in oil disperse systems. Vestn. Tekhnol. Un-ta. 2015. V. 18. N 20. P .60-64 (in Russian).
Sjoblom J., Simon S., Xu Zh. Model Molecules Mimicking Asphaltenes. Adv. Colloid Interface Sci. 2015. V. 218. P. 1-16. DOI: 10.1016/j.cis.2015.01.002.
Pan Y.H., Liao Y.H., Sun Y.G. The characteristics of bound biomarkers released from asphaltenes in a sequence of naturally biodegraded oils. Org. Geochem. 2017. V. 111. P. 56-66. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2017.06.007.
Wang W.G., Taylor C., Hu H., Humphries K.L., Jaini A, Kitimet M., Scott T., Stewart Z., Ulep K.J, Houck S., Luxon A., Zhang B.Y., Miller B., Parish C.A., Pomer-antz A.E., Mullins O.C., Zare R.N. Nanoaggregates of diverse asphaltenes by mass spectrometry and molecular dynamics. Energy and Fuels. 2017. V. 31. N 9. P. 9140-9151. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b01420.
Zuo J.Y., Pan S., Wang K., Mullins O.C., Dumont H., Chen L., Mishra V., Canas J. Analysis of asphaltene in-stability using diffusive and thermodynamic models during gas charges into oil reservoirs. Energy and Fuels. 2017. V. 31. N 4. Р. 3717-3728. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.6b03305.
Korneev D. S., Pevneva G.S., Golovko A.K. Changes in the composition and structure of asphaltenes in the oil of the Usinsk field in the process of sequential stepwise thermal decomposition. Khimiya Interesakh Ustoych. Razvitiya. 2018. V. 26. N 2. Р. 225-230 (in Russian). DOI: 10.15372/KhUR20180214.
Ganeyeva Yu.M., Yusupova T.N., Romanov G.V. Asphaltene nanocolloids. Structure, phase transformations, the effect on the properties of oil systems. Usp. Khim. 2011. V. 80. N 10. P. 1034-1050 (in Russian).
Shkalikov N.V., Vasil'ev S.G., Skirda V.D. Peculiarities of asphaltene precipitation in n-alkane-oil systems. Colloid J. 2010. V. 72. N 1. P. 133-140.
Guoxiang Ye., Xiaoping Lu., Pingfang H., Fei P., Yanru W. Application of ultrasound on crude oil pretreatment. Chem. Eng. Proc. 2008. N 47. P. 2346-2350.
Mullakaev M.S., Abramov V.O., Abramova A.V. Development of ultrasonic equipment and technology for well stimulation and enhanced oil recovery. J. Petrol. Sci. Eng. 2015. N 125. P. 201-208.
Wang Zhenjun, Yuanming Xu, Bajracharya, Suman B. Research status and development Trend of ultrasonic Oil Production in China. Ultrason. Sonochem. 2015. V. 26. P. 1-8. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.01.014.
Shedid A. An ultrasonic irradiation technique for treatment of asphaltenes deposition. J. Petrol. Sci. Eng. 2004. V. 42. P. 57-70.
Najafi I., Amani M. Asphaltene flocculation inhibition with ultrasonic wave radiation: a detailed experimental study of the governing mechanisms. Adv. Petrol. Explorat. Develop. 2011. V. 2. P. 32-36.
Anufriev R.V., Volkova G.I. The effect of ultrasound on the structural and mechanical properties of oils and the process of precipitation. Izv. Tomsk. Polytekh. Un-ta. Inzhiniring georesursov. 2016. V. 327. N 10. Р. 50-58 (in Russian).
Gavrilova N.N., Nazarov V.V., Yarovaya O.V. Microscopic methods for determining the particle size of dispersed materials: ucheb. posobie. M.: RXTU im. D. I. Mendeleeva. 2012. 52 р. (in Russian).
Kuryakov V.N. Investigation of the effect of ultrasonic dispersion on the kinetics of aggregation of asphaltenes in model systems. Georesursy, geoenergetika, geopolitika. 2013. N 2(8). Р. 1-5 (in Russian).
Petrova L. M. Borisov D.N., Zaiydullin I.M., Abbakumova N.A. Studying the dynamics of asphaltene precipi-tation in the n-heptane / toluene system. Vestn. Kazan. Tech-nol. Un-ta. 2011. N 10. Р. 148-151 (in Russian).
Golovko A.K., Kam`yanov V.F., Ogorodnikov V.D. High-molecular heteroatomic components of the oils of the Timan-Pechora oil and gas basin. Geolog. Geofiz. 2012. V. 53. N 12. P. 1786-1795 (in Russian).
Abryutina N.N., Abushayeva V.V., Arefyev O.A. Modern methods of oil research: a reference manual. L.: Nedra. 1984. 431 р. (in Russian).
Ogorodnikov V.D. NMR spectroscopy as a method for studying the chemical composition of oils. Sb. «Instrumen-tal`ny`e metody` issledovaniya nefti». Novosibirsk: Nauka. 1987. Р. 49-67 (in Russian).
