Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Асфальтены - это молекулярные вещества, которые содержатся в сырой нефти вместе со смолами , ароматическими углеводородами и насыщенными углеводородами (например, насыщенными углеводородами, такими как алканы ). [1] [2] Слово «асфальтен» было придумано Буссинго в 1837 году, когда он заметил, что остатки дистилляции некоторых битумов имеют свойства, подобные асфальту . Асфальтены в виде асфальта или битумных продуктов нефтеперерабатывающих заводов используются в качестве материалов для дорожного покрытия дорог, черепицы для крыш и водонепроницаемых покрытий на фундаментах зданий.

Пример возможной структуры молекулы асфальтена.

Состав [ править ]

Асфальтены состоят в основном из углерода , водорода , азота , кислорода и серы , а также следовых количеств ванадия и никеля . Отношение C: H составляет приблизительно 1: 1,2, в зависимости от источника асфальтенов. Асфальтены оперативно определяются как н- гептан ( C
7ЧАС
16) -нерастворимый, толуол ( C
6ЧАС
5CH
3) -растворимый компонент углеродсодержащего материала, такого как сырая нефть, битум или уголь . Асфальтены было показано, имеют распределение молекулярных масс в диапазоне от 400 U до 1500 и, но средние и максимальные значения трудно определить из - за агрегации молекул в растворе. [3]

Анализ [ править ]

Молекулярную структуру асфальтенов трудно определить, потому что молекулы имеют тенденцию слипаться в растворе. [4] Эти материалы представляют собой чрезвычайно сложные смеси, содержащие сотни или даже тысячи отдельных химических соединений. Асфальтены не имеют определенной химической формулы: отдельные молекулы могут различаться по количеству атомов, содержащихся в структуре, а средняя химическая формула может зависеть от источника. Хотя они были подвергнуты современным аналитическим методам, включая хорошо известный анализ SARA методом TLC-FID SARA , масс-спектрометрию, электронный парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс., точные молекулярные структуры определить сложно. Учитывая это ограничение, асфальтены состоят в основном из полиароматических углеродных кольцевых звеньев с гетероатомами кислорода , азота и серы , в сочетании со следовыми количествами тяжелых металлов, особенно хелатных ванадия и никеля, и алифатических боковых цепей различной длины. [5] Многие асфальтены из сырой нефти по всему миру содержат похожие кольцевые звенья, а также полярные и неполярные группы, которые связаны друг с другом, образуя очень разнообразные большие молекулы. [6] [7]

Асфальтены после нагревания [8] подразделяются на: нелетучие (гетероциклические соединения азота и серы) и летучие (парафин + олефины, бензолы, нафталины, фенантрены и некоторые другие). Speight [9] приводит упрощенное представление разделения нефти на следующие шесть основных фракций: летучие насыщенные углеводороды, летучие ароматические углеводороды, нелетучие насыщенные углеводороды, нелетучие ароматические углеводороды, смолы и асфальтены. Он также сообщает о произвольно определенных физических границах нефти, используя число углерода и температуру кипения.

Геохимия [ править ]

Асфальтены сегодня широко известны как диспергированные, химически измененные фрагменты керогена , которые мигрировали из нефтематеринской породы во время катагенеза нефти . Считалось, что асфальтены удерживаются в растворе в масле смолами (аналогичная структура и химический состав, но меньшего размера), но недавние данные показывают, что это неверно. Действительно, недавно было высказано предположение, что асфальтены суспендированы наноколлоидами в сырой нефти и в растворах толуола в достаточных концентрациях. В любом случае для жидкостей с низким поверхностным натяжением, таких как алканы и толуол, поверхностно-активные вещества не нужны для поддержания наноколлоидных суспензий асфальтенов.

Отношение никеля к ванадию в асфальтенах отражает условия pH и Eh палео-осадочной среды нефтематеринской породы (Lewan, 1980; 1984), и, следовательно, это соотношение используется в нефтяной промышленности для нефти-нефти. корреляция и для определения потенциальных нефтематеринских пород (разведка нефти).

Возникновение [ править ]

Тяжелая нефть, нефтеносные пески , битум и биоразложенные масла (поскольку бактерии не могут ассимилировать асфальтены, но легко потребляют насыщенные углеводороды и некоторые изомеры ароматических углеводородов - ферментативно регулируемые) содержат гораздо более высокие пропорции асфальтенов, чем масла со средним API или легкие нефти . Конденсаты практически не содержат асфальтенов.

Измерение [ править ]

Поскольку соотношение электронных спинов на грамм является постоянным для определенного вида асфальтена [10], то количество асфальтена в нефти может быть определено путем измерения его парамагнитной характеристики (ЭПР). Измерение характеристики EPR нефти на устье скважины по мере ее добычи дает прямое указание на то, изменяется ли количество асфальтенов (например, из-за осаждения или оседания в колонне ниже). [11]

Кроме того, агрегацию, осаждение или отложение асфальтенов иногда можно предсказать с помощью методов моделирования [12] [13] или машинного обучения [14], и их можно измерить в лаборатории с использованием методов визуализации или фильтрации.

Проблемы производства [ править ]

Асфальтены придают высокую вязкость сырой нефти, отрицательно влияя на добычу, а также переменная концентрация асфальтенов в сырой нефти в отдельных коллекторах создает множество производственных проблем.

Загрязнение теплообменника [ править ]

Известно, что асфальтены являются одной из основных причин загрязнения теплообменников линии предварительного нагрева при перегонке сырой нефти. Они присутствуют в мицеллах сырой нефти, которые могут разрушаться в результате реакции с парафинами при высокой температуре. После удаления защитной мицеллы полярные асфальтены агломерируются и транспортируются к стенкам пробирки, где они могут прилипать и образовывать слой загрязнения.

Удаление асфальтенов [ править ]

Химические обработки для удаления асфальтенов включают:

  1. Растворители
  2. Диспергаторы / растворители
  3. Нефть / диспергаторы / растворители

Подход диспергатор / растворитель используется для удаления асфальтенов из минералов пласта. Для предотвращения отложения асфальтенов в насосно-компрессорных трубах может потребоваться непрерывная обработка. Периодическая обработка является обычной для оборудования осушения и днища резервуаров. Существуют также ингибиторы осаждения асфальтенов, которые можно использовать при непрерывной обработке или отжиме. [15]

См. Также [ править ]

  • Толин

Ссылки [ править ]

  1. ^ Mullins, OC et al. (ред.) (2007) Асфальтены, тяжелые нефти и петролеомика , Спрингер, Нью-Йорк.
  2. ^ Асфальтены . uic.edu
  3. ^ Podgorski, DC (2013). «Состав тяжелой нефти. 5. Состав и структурный континуум нефти, обнаруженной». Энергия и топливо . 27 (3): 1268–1276. DOI : 10.1021 / ef301737f .
  4. Перейти ↑ McKenna, AM (2013). «Состав тяжелой нефти. 3. Агрегация асфальтенов». Энергия и топливо . 27 (3): 1246–1256. DOI : 10.1021 / ef3018578 .
  5. ^ Asomaning, S. (1997). Загрязнение теплообменника нефтяными асфальтенами. Кандидат наук. Диссертация, Университет Британской Колумбии
  6. ^ GA Mansoori, (2009). Int. J. Нефть, газ и угольные технологии 2 141.
  7. Перейти ↑ Rueda-Velasquez, RI (2013). «Характеристика строительных блоков из асфальтенов по растрескиванию в благоприятных условиях гидрирования». Энергия и топливо . 27 (4): 1817–1829. DOI : 10.1021 / ef301521q .
  8. ^ JH Пачеко-Санчес, и GAMansoori, (2013) Revista Мексиканская física 59 , 584-593.
  9. ^ JG Speight, (1994). в книге Asphaltenes and Asphalts, 1, Developments in Petroleum Science, 40 под редакцией Йена Т.Ф. и Г.В. Чилингариана (Elsevier Science, Нью-Йорк). Раздел: Химические и физические исследования нефтяных асфальтенов
  10. ^ Йен, ТГ; Erdman, JG; Сарасено, AJ (1962). «Исследование природы свободных радикалов в нефтяных асфальтенах и родственных им веществах методом электронного спинового резонанса». Аналитическая химия . 34 : 694–700. DOI : 10.1021 / ac60186a034 .
  11. ^ Abdallah, D .; Punnapalla, S .; Kulbrandstad, O .; Годой, М .; Madem, S .; Бабахани, А .; Ловелл, Дж. (2018). Исследования асфальтенов на прибрежных месторождениях Абу-Даби, Часть IV: Разработка поверхностного датчика . SPE ATCE. SPE-191676. Даллас. DOI : 10.2118 / +191676-MS .
  12. ^ Ян, З .; Ma, C. -F .; Lin, X. -S .; Yang, J. -T .; Го, Т. -М. (1999). «Экспериментальные и модельные исследования осаждения асфальтенов в дегазированных и газонагнетательных пластовых нефтях». Равновесия жидкой фазы . 157 : 143–158. DOI : 10.1016 / S0378-3812 (99) 00004-7 .
  13. ^ Lei, H .; Pingping, S .; Ying, J .; Jigen, Y .; Shi, L .; Айфан Б. (2010). «Прогноз осаждения асфальтенов при закачке CO 2 » . Разведка и разработка нефти . 37 (3): 349. DOI : 10.1016 / S1876-3804 (10) 60038-9 .
  14. ^ Rasuli Nokandeh, N .; Хишванд, М .; Насери, А. (2012). «Подход искусственной нейронной сети для прогнозирования результатов испытаний отложения асфальтенов». Равновесия жидкой фазы . 329 : 32–41. DOI : 10.1016 / j.fluid.2012.06.001 .
  15. ↑ Понимание проблем с парафином и асфальтенами в нефтяных и газовых скважинах. Архивировано 3 августа 2008 г. в Wayback Machine , Совет по передаче нефтяных технологий, Южный регион Мидконтинента, 16 июля 2003 г. Семинар в Смаковере, Арканзас, в Музее природных ресурсов Арканзаса

Внешние ссылки [ править ]

  • Подробная статья об асфальтенах с OilfieldWiki.com, энциклопедии нефтяных месторождений.
  • Статья Ирвина А. Вие о загрязнении асфальтенами
  • Агрегация асфальтенов из сырой нефти и модельных систем, изученная методом ближней ИК-спектроскопии высокого давления (Источник: Американское химическое общество )
  • Подробный веб-сайт об асфальтенах и его роли в нефтяном обрастании, созданный профессором Г.А. Мансури из Univ. Иллинойса в Чикаго