Вискозиметрические исследования тяжелой нефти в присутствии композиций из амфифильных соединений и органических растворителей

Проведено исследование химического состава высоковязкой тяжелой нефти методами ИК-спектроско пии и рентгенофлуоресцентной спектрометрии. Обнаружено наличие характеристических полос поглощения, свойственных алифатическим структурам и ароматическим циклам, сера- и фосфорорганическим соединениям, а также установлено присутствие в ее составе соединений, содержащих гетероатомы P, V, Ca, Pd, Ni, Ru, Mo, Fe, Cu и Zn. Методом ротационной вискозиметрии установлен ньютоновский характер течения нефти в исследуемом диапазоне скорости до 300 с^–1. При этом, согласно результатам денситометрических исследований (ρ = 0,954 г/см³ ) исследуемая тяжелая нефть относится к битуминозному типу, который характеризуется сложным реологическим поведением в усло виях длительных и высоких деформаций. С целью регулирования вязкостных свойств исследуемой нефти были разработаны композиционные добавки на основе амфифильных реагентов катионного и амфотерного типа и органических растворителей, изучено их влияние на динамическую и кинематическую вязкость. Установлено, что максимальным модифицирующим эффектом коллоидной структуры битуминозной нефти обладают композиции с поверхностно-активными веществами, содержащими одновременно большое количество амино- и фосфатных групп, растворенных в неполярном ароматическом растворителе (толуоле) или органической смеси (бензине каталитического риформинга). Взаимодействие функциональных групп амфифильных реагентов с гетероатомами нефти приводит к диспергированию смолисто-асфальтеновых веществ, снижению структурно-механической прочности системы, повышению молекулярной подвижности агрегатов, что обуславливает улучшение качества и вязкостных характеристик исследуемой нефти на 7,0 и 12,6 % согласно индексу эффективности композиций.

1. Фукс, Г. И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов / Г. И. Фукс. – М.; Ижевск, 2003. – 327 с.

2. Souas, F. A review on the rheology of heavy crude oil for pipeline transportation / F. Souas, A. Safri, A. Benmounah // Petroleum Research. – 2021. – Vol. 6, N 2. – P. 116–136. https://doi.org/10.1016/j.ptlrs.2020.11.001

3. Дияров, И. Н. Композиционные неионогенные ПАВ для комплексной интенсификации процессов добычи, подготовки и транспортировки высоковязких нефтей / И. Н. Дияров, Н. Ю. Башкирцева // Вестн. Казанского технолог. ун-та. – 2010. – № 4. – C. 141–157.

4. Потенциал высоковязкой нефти Ашальчинского месторождения как сырья для нефтепереработки / С. М. Петров [и др.] // Вестн. Казанского технолог. ун-та. – 2013. – Т. 16, № 18. – С. 261–265.

5. Физико-химические основы улучшения реологических свойств нефти месторождений Южный Кум / М. Р. Усманова [и др.] // Докл. Акад. наук Респ. Таджикистан. – 2007. – Т. 50, № 4. – C. 349–353.

6. Shadi, W. H. Heavy crude oil viscosity reduction and rheology for pipeline transportation / W. H. Shadi, T. G. Mamdouh, N. Esmail // Fuel. – 2010. – Vol. 89, N 5. – P. 1095–1100. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.12.021

7. Петрухина, Н. Н. Регулирование превращений компонентов высоковязких нефтей при их подготовке к транспорту и переработке: дис. … канд. техн. наук / Н. Н. Петрухина. – М., 2014. – 205 л.

8. Application of surfactant in oilfield development / Shizhang Cui [et al.] // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2020. – Vol. 565. – Art. 012044. https://doi.org/10.1088/1755-1315/565/1/012044

9. Исследование реологических свойств высоковязких и высокопарафинистых нефтей месторождений Самарской области / П. В. Рощин [и др.] // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2013. – Т. 8, № 1 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ngtp.ru/rub/9/12_2013.pdf. – Дата доступа: 25.06.2023.

10. Иванова, Ю. В. Химия нефти / Ю. В. Иванова, Р. И. Кузьмина, И. В. Кожемякин. – Саратов, 2010. – Ч. 1. – 56 с.

11. Разработка технологии подбора депрессорно-реологических присадок для парафинистых нефтей на основе принципов межмолекулярных взаимодействий в нефтяных дисперсных системах / Е. А. Чернышева [и др.] // Технология нефти и газа. – 2010. – № 6. – С. 40–43.

12. Rheological properties and viscosity reduction of South China Sea crude oil / H. Sun [et al.] // Journal of Energy Chemistry. – 2018. – Vol. 27, N 4. – P. 1198–1207. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2017.07.023

13. Studying the rheological properties and the influence of drag reduction on a waxy crude oil in pipeline flow / M. H. Hassanean [et al.] // Egyptian J. Petroleum. – 2016. – Vol. 25, N 1. – P. 39–44. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2015.02.013

14. Фахретдинов, П. С. Новые регуляторы реологических свойств высокосмолистой нефти / П. С. Фахретдинов, Д. Н. Борисов, Г. В. Романов // Нефтегазовое дело. – 2007. – № 2 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ogbus. ru/files/ogbus/authors/Fahretdinov/Fahretdinov_1.pdf. – Дата доступа: 26.06.2023.

15. Опанасенко, О. Н. Флокуляция и седиментация нефтяных дисперсных систем в присутствии добавок, содержащих амино- и фосфатные группы / О. Н. Опанасенко, Н. В. Яковец, Н. П. Крутько // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2017. – № 1. – С. 99–108.