CC BY
3
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 665.71.
Адыгезалова М.Б.
доцент
кафедра «Химия и технология неорганических веществ» Азербайджанский государственный университет нефти и
промышленности
ОБ АНОМАЛЬНОМ ИЗМЕНЕНИИ ВЯЗКОСТНЫХ СВОЙСТВ ПРИ СМЕШЕНИИ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ НЕФТЕЙ
Результаты исследований показывают, что одной из причин, которая вызывает несмешиваемость различных сырых нефтей является присутствие органических твердых веществ в виде осажденных асфальтенов в смеси нефтей.
На примере разносортных нефтей Азербайджана установлено, что помимо выпадения различных осадков, проявление «несовместимости» в нефтяных смесях может выражаться также в заметных аномалиях качественных показателей. В нефтяных смесях в ряде случаев может наблюдаться эффект синергизма.
Таким образом, было показано, что в результате взаимовлияния нефтей при их смешении в технологических трубопроводах системы сбора продукции скважин могут наблюдаться образование различных пробок в силу аномальных изменений практически важных параметров, таких как вязкость, температура застывания, объем и т.д.
Ключевые слова: трудноизвлекаемые нефти,
несмешиваемость нефтей, вязкость, нанофаза, синергизм.
Adygezalova M.B. associate professor
Department of Chemistry and Technology of Inorganic Substances
Azerbaijan State University of Oil and Industry
ABOUT ANOMALOUS CHANGE IN VISCOSITY PROPERTIES WHEN MIXING HARD-TO-RECOVER OILS
The results of the studies show that one of the reasons that causes immiscibility of various crude oils is the presence of organic solids in the form of precipitated asphaltenes in the oil mixture.
Using the example of different grades of Azerbaijan oils, it was established that in addition to the precipitation of various sediments, the manifestation of "incompatibility" in oil mixtures can also be expressed in noticeable anomalies in
quality indicators. In oil mixtures, in some cases, a synergistic effect can be observed.
Thus, it was shown that as a result of the mutual influence of oils when they are mixed in the process pipelines of the well production collection system, the formation of various plugs can be observed due to abnormal changes in practically important parameters, such as viscosity, pour point, volume, etc.
Key words: hard-to-recover oils, immiscibility of oils, viscosity, nanophase, synergism.
Введение. Как известно, в общем объеме вводимых в эксплуатации нефтяных месторождений возрастает доля асфальтосмолопарафинистых нефтей. В процессе их добычи, транспорта и хранения с понижением температуры происходит значительное ухудшение их реологических и гидродинамических характеристик, образование высокомолекулярных отложений, что приводит к значительным нарушениям технологических процессов.
Поступающие в сеть потоки трудноизвлекаемые нефти от отдельных месторождений нестабильны во времени и неоднородны по параметрам качества (по углеводородному составу, плотности, вязкости, содержанию серы, воды механических примесей, соли и т.д.). Конструкция сети и особенности расположения районов (регионов) добычи не позволяют транспортировать нефть от конкретных месторождений в пункты поставки (НПЗ, экспорт) с сохранением их первоначального качества. Существующие системы внутрипромысловых и магистральных нефтепроводов технологически может обеспечить только транспортировку нефти в смеси. Кроме того, из-за развития нефтяной отрасли возникают новые транспортные направления, разрабатываются и подключаются новые месторождения, меняются рынки сбыта, изменяются структура добычи.
Для достижения благоприятных экономических результатов часто необходимо смешивать два или больше различных видов сырой нефти. Однако, существуют специфические проблемы, связанные со смешиванием различных видов сырой нефти. Первой основной проблемой является несовместимыми друг с другом, что приводит к засорению, иногда даже к остановке оборудования (трубопроводы, резервуары, теплообменники, печи, ректификационные колонны и т.д.).
Результаты и их обсуждение. Результаты проведенных исследований показывают, что одной из причин, которая
вызывает несмешиваемость различных сырых нефтей является присутствие органических твердых веществ в виде осажденных асфальтенов в смеси нефтей. Основной проблемой, связанной с
присутствием асфальтенов в различных видах сырой нефти, является то что асфальтены часто выпадают в осадок из раствора во время смешивания различных видов сырой нефти.
На основания исследовании последних лет, был сделан вывод, что нелинейные отклонения свойств смеси разносортных нефтей от существующих моделей идеальных смесей скорее всего обусловлены структурными превращениями нефтяных нанофаз [1]. При концентрациях асфальтенов в смеси нефтей соответствующим границам нанофаз возможно возникновение нежелательных проявлений несовместимости.
Таким образом, к существующим рекомендациям по технологиям смешивания следует дополнить критериями с учетом взаимовлияния в составе отдельных компонентов, позволяющими производить необходимые оценки «недопустимых», а также «оптимальных» концентраций асфальте-нов и других высокомолекулярных химических соединений в нефтяных смесях [2,3].
Существующие в настоящее время различные модели рассматриваемых процессов, пока не позволяют прогнозировать изменения показателей качества испытуемых нефтяных смесей с достаточной точностью, необходимых для инженерных расчетов.
На примере разносортных нефтей Азербайджана установлено, что помимо выпадения различных осадков, проявление «несовместимости» в нефтяных смесях может выражаться также в заметных аномалиях качественных показателей.
С целью изучения взаимовлияния компонентов в составе смеси, были исследованы в лабораторных условиях различные пробы сырых нефтей месторождений Азербайджана.
Таблица 1.
Физико-химические показатели сырых нефтей месторождений Булла (БН) и Гарачухур (ГН) Азербайджана
Показатели Сырые нефти Методы проведения анализов
БН ГН
Кинематическая вязкость при 200С,сСт 15.76 6.41 ГОСТ 33
Смола , % массы 10.27 13.28 Хроматография
Асфальтены, % массы 0.23 0.64 ГОСТ 11858
Парафины, % массы 13.34 2.53 ГОСТ 11851
В результате исследований в зависимости от соотношений компонентов смешения были обнаружены неаддитивные свойства отмеченных параметров. В нефтяных смесях в ряде случаев наблюдался эффект синергизма (рис. 1-3). На рис. 1-3 представлены соответственно изменения параметров, вязкости, содержания смол, асфальтенов, парафинов в зависимости от массовой доли смешиваемой нефти, т.е. от очередности смешения компонентов ГН и БН.
Рис.1. Изменение кинематической вязкости смеси.
Рис.2. Изменение содержание смол в смеси.
ИГН+БН ■ БН+ГН
§" О 0,2 0,4 0;б 0,8 1
В
и массовая доля
Рис.3. Изменение содержания асфальтенов в смеси.
Как видно из рис. 1-3, в изменении параметров, вязкости, содержания смол и асфальтенов независимо от очередности смешения при соотношении компонентов ГН:БН=42:58% (или БН:ГН=58:42%) наблюдается аномальный рост.
Заключение. Таким образом, было показано, что в результате взаимовлияния нефтей при их смешении в технологических трубопроводах системы сбора продукции скважин, могут наблюдаться образование различных пробок в силу аномальных изменений важных параметров, таких как вязкость, температура застывания, объем и т.д.
Поэтому при смешивании нефтей следует учесть фактор взаимовлияния составов нефтей с целью оценки «недопустимых» -и «оптимальных» концентраций отдельных компонентов.
Для этого при смешивании нефтей и нефтепродуктов в производственных условиях, физико-химические и реологические характеристики получаемых нефтяных смесей целесообразно определять экспериментальным путем. Крайне необходимы лабораторные исследования, как можно большего разнообразия нефтяных смесей, ибо помимо выпадения различных осадков, проявления «несовместимости» могут выражаться также в заметных аномалиях вязкости.
Использованные источники:
1. Ахметов Б.Р., Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю. Некоторые особенности надмолекулярных структур в нефтяных средах // Химия и технология топ-лив и масел. 2002. No.4. C.41-43.
2. Hung J., Castillo, J., Reyes A. (2005). Kinetics of Asphaltene Aggregation in Toluene-Heptane Mixtures Studied By Confocal Microscopy. // Energy &Fuels, 19: 898-904.
3.Жуйко П.В. (2003). Разработка принципов управления Реологическими свойствами аномальных нефтей. Автореферат докт. диссертации. УГТУ, Ухта, 43 с.
