Главная страница
Навигация по странице:

  • Надмолекулярные структуры

  • Сбор и подготовка скважинной продукции. Сбор и подготовка скважинной продукции


    Скачать 2 Mb.
    НазваниеСбор и подготовка скважинной продукции
    Дата16.09.2022
    Размер2 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаСбор и подготовка скважинной продукции.docx
    ТипДокументы
    #680879
    страница10 из 49
    1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   49

    4. НЕФТЬ КАК ДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА



    Нефть и производные от нее – нефтяные системы являются предметом изучения многих естественных наук, каждая из которых вносит определенный вклад в развитие представлений о строении и структуре этих систем.

    С точки зрения органической химии нефть – это смесь низко- и высокомолекулярных соединений, относящихся к различным гомологическим рядам. Выделенные из нефти соединения представляют собой ценное сырье для синтеза многих органических соединений. Органическая химия изучает механизм и кинетику химических взаимодействий компонентов нефти. Это одно из важнейших теоретических направлений в нефтехимии.

    С позиций аналитической химии нефтяные системы представляют собой смеси органических соединений сложного состава. Расшифровка проводится с помощью современных физико-химических методов анализа (масс – спектрометрии, хромато-масс-спектрометрии, ЯМР-спектроскопии и др.). К одному из последних достижений в области анализа нефтяных систем относится обнаружение олефинов в нефтях месторождения Брэдфорд (штат Пенсильвания, США) и некоторых месторождений Восточной Сибири.

    В терминах физической химии нефти можно определить как многокомпонентную смесь сложного состава, способную в широком интервале значений термобарических параметров изменять агрегатное состояние и, соответственно, объемные свойства. До сих пор нефтяные системы рассматриваются как молекулярные растворы, а технологические расчеты производятся на основе физических законов, описывающих молекулярные растворы: законы Рауля-Дальтона, Генри, Амага, Дарси и др. В нефтяных системах возникают значительные отклонения от идеальности за счет полярности молекул, различий в структуре и строении, что проявляется в неаддитивности многих свойств, например, вязкости. Отклонения от аддитивности имеют место не только для смесей, состоящих из углеводородов различных гомологических рядов, но и в пределах одного гомологического ряда. Эти особенности нефтяных систем обусловлены склонностью образующих их компонентов к ассоциации.

    В 1971г. впервые были обозначены коллоидно-химические аспекты строения нефтяных систем (г. Уфа, Всесоюзная конференция по физико-химической механике) и лишь в 1995г. состоялся первый международный симпозиум (г. Рио-де-Жанейро) по вопросам коллоидной химии нефти.

    С позиций коллоидной химии нефть – это сложная многокомпонентная смесь, которая в зависимости от внешних условий проявляет свойства молекулярного раствора или дисперсной системы.

    Нефть состоит из низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений (ВМС). Низкомолекулярные соединения (НМС) представляют собой, в основном, парафиновые, нафтено-парафиновые и ароматические углеводороды. Высокомолекулярная часть нефти состоит из высокомолекулярных парафиновых углеводородов, моно- и конденсированных нафтено-парафиновых, моно- и бициклических ароматических углеводородов ряда бензола и нафталина, смол и асфальтенов.

    Молекулярные растворы нефти представляют собой смесь различных НМС и ВМС.

    Для описания многих явлений в нефтяной дисперсной системе предложена модель сложных структурных единиц (ССЕ).

    Межмолекулярные взаимодействия (ММВ) ВМС приводят к образованию в нефти пространственных надмолекулярных структур, состоящих из множества макромолекул. В зависимости от характера связей надмолекулярные структуры подразделяются на ассоциаты, в которых действуют физические силы Ван-дер-Ваальса и комплексы с более прочными химическими связями. Физические ассоциаты способны при определенных условиях переходить в комплексы, например, при повышении температуры.
    Макромолекулы ВМС



    Надмолекулярные структуры



    Ассоциаты Комплексы
    Число молекул ВМС в физических ассоциатах, равновесное их состояние с НМС (дисперсионной средой) зависят в основном от состава и концентрации компонентов смеси, температуры и др. условий.

    Таким образом, в зависимости от условий и свойств ВМС и НМС, ВМС в нефтях могут образовывать:

    • Истинные растворы, молекулы находятся в неассоциированном состоянии;

    • Обратимые нефтяные дисперсные системы, в которых дисперсной фазой являются ассоциаты;

    • Необратимые дисперсные системы, в которых дисперсной фазой являются комплексы.

    К обратимым относятся системы, в которых дисперсная фаза может самопроизвольно растворяться в дисперсионной среде вплоть до образования молекулярных растворов.

    Нефть может содержать углеводороды:

    • Не склонные при данных условиях к процессам ассоциации (НМС, углеводороды, имеющие пространственные затруднения);

    • Способные к ММВ с образованием только ассоциатов (нормальные парафиновые углеводороды);

    • ВМС, склонные к образованию ассоциатов и комплексов (смолы, полициклические углеводороды, асфальтены).

    Надмолекулярные структуры коллоидных размеров (10-4 – 10-9­м) отличаются от молекул ВМС в несколько раз большей молекулярной массой, наличием поверхности раздела фаз между ними и дисперсионной средой, высокой плотностью, малой летучестью и придают нефтяной системе специфические свойства.

    Система приобретает:

    1. структурно-механическую прочность;

    2. неустойчивость, способность к расслоению на фазы.

    Каждая группа ВМС формирует свой тип надмолекулярных структур, например, асфальтеновые ассоциаты, ассоциаты из полициклических ароматических или парафиновых углеводородов, которые из-за различия свойств в одной и той же дисперсионной среде ведут себя неодинаково.

    Формирование в нефтяных многокомпонентных системах обратимых надмолекулярных структур с различными физико-химическими и механическими свойствами и разной склонностью к расслоению существенно влияет на добычу, транспорт, подготовку и хранение нефти. Если не регулировать процессы формирования надмолекулярных структур, то это может привести к потерям ценных компонентов в пласте, высоким гидравлическим сопротивлениям при транспорте нефти, образованию отложений в трубопроводах, резервуарах и другом оборудовании.

    1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   49


    написать администратору сайта