Влияние магнитного поля на реологические свойства нефтей

• Автор: Лоскутова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРЛЗОВЛНИЯ В НЕФТЯНЫХ

ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗЬ С РЕОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НЕФТИ литературный обзор

1.1 Современные представления о природе нефтяных дисперсных

1.2Смолистоасфальтеновые компоненты нефти

.ЗСтруктурообразование и реологические свойства нефтяных

дисперсных систем. Реологические модели структурномеханических свойств нефтей

1.4 Влияние магнитных полей на рекомбинационные и структурообразующие процессы

1.5 Влияние физических полей на процессы структурообразования в нефтяных системах

1.6 Особенности формирования АСПО. Магнитные технологии в нефтедобыче

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования
2.2.1 Методы определения в нефтях массовой доли асфальтенов, смол и парафиновых углеводородов
2.2.2 Исследование реологических характеристик нефтей
2.2.3 Определение поверхностного натяжения нефти методом отрыва кольца на границе воздухповерхность жидкости
2.2.4 Определения количества образующихся нефтяных отложений по методу холодного стержня
2.2.5 Газометрический метод анализа акцепторов пероксидных радикалов с использованием модельной реакции инициированного окисления кумола
2.2.6 Метод ЭПРспектроскопни исследования нефти
2.2.7 Метод УФ спектроскопии для исследования нефти
2.2.8 Метод фотонной корреляционной спектроскопии исследования нефтей
2.3 Методика магнитной обработки нефти
2.4 Математическая обработка данных
3 ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ
3.1 Влияние параметров магнитной обработки на реологическое поведение нефти
3.2 Реологическое поведение парафннистых нефтей после магнитной обработки
3.3 Реологическое поведение смолистых нефтей в магнитном иоле

3.4 Реологические исследования нефти при различных температурах 1 3.5 Релаксация реологических свойств нефтей после магнитной
обработки
3.6 Исследование влияния магнитного поля на температуру застывания нефти и образование асфальтосмолопарафиновых отложений
4 ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПАРАМАГНИТНЫЕ И АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ
4.1 Влияние постоянного магнитного поля на парамагнитные свойства нефти
4.2 Влияние постоянного магнитного поля на антиоксидантные свойства нефтей
5 ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНОРЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ
НЕФТЕЙ И СМОЛИСТОАСФАЛЬТЕНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ В
МАГНИТНОМ ПОЛЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список основных сокращений
НДС Нефтяная дисперсная система
АСПО Асфальтосмолопарафиновые отложения
ПМП Постоянное магнитное иоле
МО Магнитная обработка
ССЕ Сложная структурная единица
САК Смолистоасфальтеновые компоненты
ВВН Высоковязкие нефти
ПБ Природные битумы
ВПН Высокопарафинистые нефти
ПН Парафинистые нефти
ПМЦ Парамагнитные центры
УВ Углеводороды
АО Антиоксиданты
АПР Акцепторы пероксидных радикалов
ЭПР Электронный парамагнитный резонанс
ув1ир Парафиновые углеводороды
Е3К1 ш Энергия активации вязкого течения
ВВЕДЕНИЕ


Коллоидные свойства НДС общеизвестны, однако до сих пор вызывает дискуссию структура ассоциатов НДС, то есть природа и механизм образования надмолекулярных структур . Современные знания о нефти и нефтеподобных объектах, еще недавно считавшихся смесью органических соединений, свидетельствуют, что они представляют собой сложные коллоидные системы органических соединений, в которых асфальтены, карбены, карбоиды дисперсная фаза диспергированы в среде, каковой являются смесь взаимно растворимых смол и гибридных структур полицикличсскнх углеводородов. С.Р. Модель коллоидной нефтяной мицеллы обычно строится в следующей последовательности сильное полярное ядро менее полярный средний слой внешний слабо полярный слой. Многочисленные теоретические концепции рассматривают природу межмолекулярных взаимодействий в НДС с позиций электролитической диссоциации, донорноакцепторного взаимодействия, лл или обменного взаимодействия полисопряжснных систем. Это во многом связано со сложностью объекта исследования. Поэтому в научной литературе продолжают активно обсуждать модели мицеллы НДС ,1. В современной научной литературе существуют и совершенствуются два типа моделей ССЕ пачечноблочная и сфернческнснмметрнчная . Существует несколько возможных вариантов построения мицеллы нефтяной коллоидной системы , , , учитывающей полидисперсность асфальтсновой фазы. В большинстве случаев описывается модель мицеллы с плоским многослойным строением асфальтенового ядра. Ядро при этом составлено из конденсированных ароматических дисков, собранных в стек друг над другом с приблизительно параллельными плоскостями, связанными не только углеводородными или гетероатомными цепочками, но и взаимно ориентирующими ллвзанмодействиямн непосредственно не связанных конденсированных ароматических систем . По периферии этих дисков присоединены цепочки алифатических иили нафтеновоалифатических систем. Для ряда нефтей на основание экспериментальных данных, как наиболее вероятная, была предложена модель нефтяной мицеллы, имеющая сферическую форму асфальтеновых агрегатов ,. В сферическисимметричной модели ССЕ ассоциат представляет собой частицу сферичсскосимметричной формы, парамагнитное ядро которой окружено оболочками из диамагнитных молекул, располагающихся от ядра к периферии с уменьшением их потенциалов парного взаимодействия . Было экспериментально подтверждено, что нефтяные системы являются термодинамически подвижными системами, и что именно парамагнитные молекулы и гомолитнчсскис процессы вызывают переорганизацию надмолекулярных структур НДС, т. В работах , доказывается существование в НДС молекул, которые при использовании внешних воздействий достаточно легко переходят из диамагнитного состояния в парамагнитное, а при снятии воздействий возвращаются в исходное. Авторы утверждают, что процессы в НДС основаны на мсжмолскулярных взаимодействиях между парамагнитными молекулами радикалами и диамагнитными, благодаря их способности притягиваться или отталкиваться. Так как асфальтены препятствуют углубленной переработке нефти, в последние годы в отечественной научной литературе опубликованы работы по физикохимической механике асфальтеносодержащих нефтяных систем и подобных им коллоидным объектам. Это работы школы Г. И. Фукса , Б. В. Дерягина , И. Л. Мархасина , З. И. Сюняева , , , . С позиций коллоидной химии нефть это сложная многокомпонентная смесь, которая в зависимости от внешних условий проявляет свойства молекулярного раствора или дисперсной системы. Согласно теории скэйлинга , нефть представляет собой фрактальную структуру. В ряде работ , нефти и нефтепродукты рассматриваются как коллоиднодисперсные системы, характеризующиеся сложной структурой, которая способна изменять свою внутреннюю организацию не только под влиянием внешних воздействий, но и с течением времени. При этом в любой дисперсной системе, даже находящейся в состоянии равновесия, постоянно протекают процессы агрегации и дезагрегации . Таким образом, можно констатировать, что, в связи с чрезвычайной сложностью строения НДС, на настоящий момент еще окончательно не сформировано единого мнения по этому вопросу.