СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СМОЛ И АСФАЛЬТЕНОВ НЕФТЕЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УДМУРТИИ
Аннотация
Исследованы физико-химические свойства, групповой химический и структурно-групповой состав нефтей месторождений Карсовай и Гремиха, а также состав стабилизационного слоя промысловой водонефтяной эмульсии, образованной нефтью месторождения Гремиха. Выделены и изучены методами ИК Фурье спектроскопии, 13С и 1Н ЯМР спектроскопии смолы и асфальтены из исследуемых нефтей и асфальтены из межфазного слоя ВНЭ, и выявлены особенности их элементного и структурно-группового состава. Установлено, что в составе нефти месторождения Гремиха в 3 раза выше содержание асфальтенов, а содержание смол и твердых парафинов, напротив, ниже. Данная нефть характеризуется высокой плотностью и высокой кинематической вязкостью, что позволяет отнести ее к битумозным нефтям. Структурно-групповой анализ асфальтенов и смол, выделенных стандартными методами из исследуемых нефтей, показал, что асфальтены нефти месторождения Гремиха близки по значению молекулярных масс к асфальтенам, выделенным из нефти месторождения Карсовай, но характеризуются более высокой долей конденсированных ароматических и нафтеновых структур. В составе смол исследуемых нефтей наблюдается обратный порядок. Высокая агрегативная устойчивость водонефтяной эмульсии, образованной нефтью месторождения Гремиха, объясняется количественным и качественным составом природных поверхностно-активных соединений, присутствующих в данной нефти. Анализ природных стабилизаторов, выделенных из межфазного слоя ВНЭ, показал значительное преобладание в его составе асфальтенов (92,6%), отличающихся более высокой молекулярной массой и более высокой долей конденсированных циклических структур, с преобладанием ароматических колец и со значительной долей, по сравнению с исходной нефтью, нафтеновых структур. Повышенное содержание гетероатомов (S, N и О) в составе молекул асфальтенов из стабилизационного слоя, также указывает на более высокие поверхностно-активные свойства этих соединений.
Литература
Tang X.D., Chen X.D., Li J.J., Deng L.Y., Liang G.J. Experimental study on homogeneous catalytic upgrading of heavy oil. Petrol. Chem. 2017. V. 57. N 12. P. 1018-1023. DOI: 10.1134/S0965544117120143v.
Ramírez-González P.V., Quiñones-Cisneros S.E.E. Rheological behavior of heavy and extra-heavy crude oils at high pressure. Energy Fuels. 2020. V. 34. P. 1268−1275. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b02867.
Loskutova J.V., Yudina N.V., Daneker V.А. Influence of low-frequency acoustic field and polymer additive on structural and mechanical properties of oil. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.] 2019. V. 62. N 1. P. 70-77 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196201.5766.
Chang, C.C., Nowbahar A., Mansard V., Williams I., Mecca J., Schmitt A. K., Squires T.M. Interfacial rheology and heterogeneity of aging asphaltene layers at the water–oil interface. Langmuir. 2018. V. 34 N 19. P. 5409-5415. DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b00176.
Medina-Sandoval C.F., Valencia-Dávila J.A., Combari-za M.Y., Blanco-Tirado C. Separation of asphaltene-stabilized water in oil emulsions and immiscible oil/water mixtures using a hydrophobic cellulosic membrane. Fuel. 2018. V. 231. P. 297-306. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.05.066.
Grin’ko A.A., Golovko A.K. Fractionation of resins and asphaltenes and investigation of their composition and structure using heavy oil from the Usa field as an example. Petrol. Chem. 2011. V. 51. N 3. P. 192-202. DOI: 10.1134/S0965544111030066.
Petrova L.M., Abbakumova N.A., Zaidullin I.M., Borisov D.N. Polarsolvent fractionation of asphaltenes from heavy oil and their characterization. Petrol. Chem. 2011. V. 53. N 2. P. 81-86. DOI: 10.1134/S0965544113020084.
Mullins O.C., Sabbah H., Eyssautier J., Pomerantz A.E., Barré L., Andrews A.B., Zare R.N. Advances in asphal-tene science and the Yen–Mullins model. Energy Fuels. 2012. V. 26. N 7. P. 3986-4003. DOI: 10.1021/ef300185p.
Golovko A.K., Gorbunova L.V., Kam’yanov V.F. The regularities in the structural group composition of high-molecular heteroatomic petroleum components. Russ. Geology Geophys. 2010. V. 51. N 3. P. 286-295. DOI: 10.1016/j.rgg.2010.02.005.
Poletaeva O.Y., Leontev A.Y., Kolchina G.Y., Babayev E.R., Movsumzade E.M., Khasanov I.I. Geometric and electronic structure of heavy highly viscous oil components. ChemChemTech.[ Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.] 2019. V. 62. N 9. P. 40-45 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196209.6022.
Mullins O.C., Sheu E.Y., Hammami A., Marshall A.G. Asphaltenes, Heavy Oils, and Petroleomics. Springer. 2007. 669 p. DOI: 10.1007/0-387-68903-6.
Kilpatrick P.K. Waterin-crude oil emulsion stabilization: review and unanswered questions. Energy Fuels. 2012. V. 26. N 7. P. 4017-4026. DOI: 10.1021/ef3003262.
Hassanpouryouzband A., Joonaki E., Taghikhani V., Bozorgmehry Boozarjomehry R., Chapoy A., Tohidi B. New two-dimensional particlescale model to simulate asphaltene deposition in wellbores and pipelines. Energy Fuels. 2017. V. 32. P. 2661– 2672. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b02714.
Taheri-Shakib J., Hosseini S.A., Kazemzadeh E., Keshavarz V., Rajabi-Kochi M., Naderi H. experimental and mathematical model evaluation of asphaltene fractionation based on adsorption in porous media: dolomite reservoir rock. Fuel. 2019. V. 245. P. 570– 585. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.02.057.
Wang S., Liu J., Zhang L., Xu Z., Masliyah J. Colloidal interactions between asphaltene surfaces in toluene. Energy Fuels. 2009. V. 23. P. 862– 869. DOI: 10.1021/ef800812k.
Ismail I., Kazemzadeh Y., Sharifi M., Riazi M., Malayeri M.R., Cortés F. Formation and stability of W/O emul-sions in presence of asphaltene at reservoir thermodynamic conditions. J. Molec. Liq. 2020. V. 299. P. 112125. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.112125.
Lin Y.J., Perrard A., Biswal S.L., Hill R.M., Trabelsi S. Microfluidic investigation of asphaltenes-stabilized water-in-oil emulsions. Energy Fuels. 2018. V. 32. N 4. P. 4903-4910. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.8b00249.
Nebogina N.A., Prozorova I.V., Yudina N.V. Effect of the degree of petroleum watering on the composition of paraffin hydrocarbons from interfacial layers of petroleum-water emulsions. Chemistry Sustainable Develop. 2015. V 23. N 3. P. 257-262. DOI: 10.15372/KhUR20150305.
Liu D., Li C., Yang F., Sun G., You J., Cui K. Synergetic effect of resins and asphaltenes on water/oil interfacial properties and emulsion stability. Fuel. 2019. V. 252. P. 581-588. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.04.159.
Yudina N.V., Nebogina N.A., Loskutova Yu.V., Volkova G.I. Formation of emulsions in paraffinic and highly res-inous oils. Chem. Sustainable Develop. 2019. V. 27. N 1. P. 99–104. DOI: 10.15372/KhUR20190114.
Ivanova L.V., Miller V.K., Koshelev V.N., Ryabov V.D., Sokova N.А. Influence of chemical composition of water-in-oil emulsion interphase layer of resinous oil to the deposits formation. Butlerov Commun. 2017. V. 51. N 7. P. 61-68. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/17-51-7-61.
Pozdnyshev G.N. Stabilization and destruction of oil emulsions. M.: Nedra. 1982. 221 p. (in Russian).
Ogorodnikov V.D. NMR spectroscopy as a method for studying the chemical composition of oils. In: Instrumental methods of oil research. Novosibirsk: Nauka. 1987. 132 p. (in Russian).
