Лекционный курс « Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли» Часть 3. Фазовые превращения асфальтенов и нефтегазовые нанотехнологии Тема Дополнительные сведения об асфальтенах природных нефтей.
АСФАЛЬТЕНЫ – основные компоненты нефти, склонные к самоорганизации.
ЧТО ТАКОЕ АСФАЛЬТЕНЫ ? 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПО СПОСОБУ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ НЕФТИ
Упрощенная SARA-схема состава нефти F Saturates F Aromatics F Resins F Asphaltenes OH S CH
SARA - анализ нефти разбавление н-алканами раствор осадок Мальтены разделение в хроматографе с помощью растворителей : Насыщенные УВ Ароматические УВ Смолы Асфальтены НЕФТЬ С5, С7, С9 ….
ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДКОВ АСФАЛЬТЕНОВ В РАСТВОРЕ
n-C5 (пентановые) асфальтены n-C7 (гептановые) асфальтены ( увеличение в 15 раз ) СУХИЕ ОСАДКИ АСФАЛЬТЕНОВ
ЧТО ТАКОЕ АСФАЛЬТЕНЫ ? 2. АНАЛИЗ СОСТАВА ФРАКЦИИ АСФАЛЬТЕНОВ
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Молекулярный вес Содержание
Масс – спектр асфальтенов ПЕТРОЛЕОМИКА (Petroleomics)
Возникновение дифракционных колец и пятен свидетельствует о наличии упорядоченной структуры МАЛОУГЛОВОЕ РАССЕЯНИЕ НЕЙТРОНОВ ( SANS ) Дифракция рентгеновского излучения
Анализ структур молекул асфальтенов по дифракции рентгеновских лучей
Спектроскопия рамановского рассеяния рентгеновского излучения
Упругое релеевское рассеяние – рассеяние фотонов без изменения длины волны на объектах, размеры которых меньше длины волны. Сечение рассеяния :
Неупругое комбинационное (рамановское) рассеяние = 0 = Е / h Начальная частота фотонов 0 изменяется на величину из-за изменения энергии молекул Спектр рассеянного излучения
Спектры рамановского рассеяния рентгеновских лучей Периконденсированные и катаконденсированные ароматические молекулы Спектры рамановского рассеяния рентгеновских лучей
СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛ ПОЛИАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ( РАН )
Спектры рамановского рассеяния указывают на наличие периконденсированных структур в асфальтенах
МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУР «МОЛЕКУЛ АСФАЛЬТЕНОВ»
Рис. 4 Модель молекулы асфальтенов ромашкинской нефти. Поконова Ю.В. Химия высокомолекулярных соединений нефти. - Л.: Изд. ЛГУ, с
СТРУКТУРЫ ТИПА « АРХИПЕЛАГ »
Otto P. Strausz Department of Chemistry, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada
Множество небольших «островков», в каждом из которых количество ароматических колец не превышает трех – четырех
Модель молекулы асфальтенов из битуминозных песков Альберты ( Канада )
C 318 H 395 N 6 O 6 S 8 V Молекулярный вес: 4705 г / моль Модель молекулы асфальтенов из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)
C 283 H 337 N 3 O 4 S 9 Молекулярный вес: 4133 г / моль Модель молекулы асфальтенов из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)
C 230 H 302 N 4 O 2 S 10 Молекулярный вес: 3476 г / моль Модель молекулы асфальтенов из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)
СТРУКТУРЫ ТИПА « КОНТИНЕНТ »
25 Year Controversy over Asphaltene Molecular Weight Is OVER !!! Schlumberger-Doll Research Оливер Мюллинс
Одна мощная периконденсированная система, включающая до 10 и более ароматических колец
Плоское ароматическое «ядро». «Корона» из алифатических цепочек.
Компьютерные модели « континентальных » асфальтенов
КАКАЯ ТЕОРИЯ ПРАВИЛЬНА ?????
Асфальтены – «Молекулярные хамелеоны» Молекулы асфальтенов склонны «приспосабливаться к окружающей среде», что затрудняет построение некой «общей» структурной модели
Целое не равно простой сумме своих частей. Притча о шести слепых ( Слон = стена + ковер + труба + веревка + колонна + змея )
Elephantenes !? «Слонольтены» !?
«Молекулярная липучка»
Вернемся с небес теории на землю
При отсутствии точного знания молекулярных структур асфальтенов, закономерности их самоорганизации можно выявить путем внимательного анализа практически наблюдаемых явлений в природных и модельных нефтях
ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА АСФАЛЬТЕНОВ НЕФТИ Какие молекулы ??Структура агрегатов ?? Типы фазовых превращений ??
КОНЕЦ ЛЕКЦИИ