Лекционный курс « Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли» Часть 3. Фазовые превращения асфальтенов и нефтегазовые нанотехнологии. - презентация

1 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.

2 АСФАЛЬТЕНЫ – основные компоненты нефти, склонные к самоорганизации.

3

4 ЧТО ТАКОЕ АСФАЛЬТЕНЫ ? 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПО СПОСОБУ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ НЕФТИ

5 Упрощенная SARA-схема состава нефти F Saturates F Aromatics F Resins F Asphaltenes OH S CH

6 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 ….

7

8

9 ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДКОВ АСФАЛЬТЕНОВ В РАСТВОРЕ

10 n-C5 (пентановые) асфальтены n-C7 (гептановые) асфальтены ( увеличение в 15 раз ) СУХИЕ ОСАДКИ АСФАЛЬТЕНОВ

11 ЧТО ТАКОЕ АСФАЛЬТЕНЫ ? 2. АНАЛИЗ СОСТАВА ФРАКЦИИ АСФАЛЬТЕНОВ

12 ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Молекулярный вес Содержание

13 Масс – спектр асфальтенов ПЕТРОЛЕОМИКА (Petroleomics)

14 Возникновение дифракционных колец и пятен свидетельствует о наличии упорядоченной структуры МАЛОУГЛОВОЕ РАССЕЯНИЕ НЕЙТРОНОВ ( SANS ) Дифракция рентгеновского излучения

15 Анализ структур молекул асфальтенов по дифракции рентгеновских лучей

16 Спектроскопия рамановского рассеяния рентгеновского излучения

17 Упругое релеевское рассеяние – рассеяние фотонов без изменения длины волны на объектах, размеры которых меньше длины волны. Сечение рассеяния :

18 Неупругое комбинационное (рамановское) рассеяние = 0 = Е / h Начальная частота фотонов 0 изменяется на величину из-за изменения энергии молекул Спектр рассеянного излучения

19 Спектры рамановского рассеяния рентгеновских лучей Периконденсированные и катаконденсированные ароматические молекулы Спектры рамановского рассеяния рентгеновских лучей

20 СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛ ПОЛИАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ( РАН )

21 Спектры рамановского рассеяния указывают на наличие периконденсированных структур в асфальтенах

22 МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУР «МОЛЕКУЛ АСФАЛЬТЕНОВ»

23 Рис. 4 Модель молекулы асфальтенов ромашкинской нефти. Поконова Ю.В. Химия высокомолекулярных соединений нефти. - Л.: Изд. ЛГУ, с

24 СТРУКТУРЫ ТИПА « АРХИПЕЛАГ »

25 Otto P. Strausz Department of Chemistry, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada

26 Множество небольших «островков», в каждом из которых количество ароматических колец не превышает трех – четырех

27 Модель молекулы асфальтенов из битуминозных песков Альберты ( Канада )

28 C 318 H 395 N 6 O 6 S 8 V Молекулярный вес: 4705 г / моль Модель молекулы асфальтенов из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)

29 C 283 H 337 N 3 O 4 S 9 Молекулярный вес: 4133 г / моль Модель молекулы асфальтенов из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)

30 C 230 H 302 N 4 O 2 S 10 Молекулярный вес: 3476 г / моль Модель молекулы асфальтенов из тяжелых нефтей Атабаски ( Канада)

31 СТРУКТУРЫ ТИПА « КОНТИНЕНТ »

32 25 Year Controversy over Asphaltene Molecular Weight Is OVER !!! Schlumberger-Doll Research Оливер Мюллинс

33

34 Одна мощная периконденсированная система, включающая до 10 и более ароматических колец

35 Плоское ароматическое «ядро». «Корона» из алифатических цепочек.

36 Компьютерные модели « континентальных » асфальтенов

37 КАКАЯ ТЕОРИЯ ПРАВИЛЬНА ?????

38

39 Асфальтены – «Молекулярные хамелеоны» Молекулы асфальтенов склонны «приспосабливаться к окружающей среде», что затрудняет построение некой «общей» структурной модели

40 Целое не равно простой сумме своих частей. Притча о шести слепых ( Слон = стена + ковер + труба + веревка + колонна + змея )

41 Elephantenes !? «Слонольтены» !?

42

43

44

45

46 «Молекулярная липучка»

47 Вернемся с небес теории на землю

48 При отсутствии точного знания молекулярных структур асфальтенов, закономерности их самоорганизации можно выявить путем внимательного анализа практически наблюдаемых явлений в природных и модельных нефтях

49 ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА АСФАЛЬТЕНОВ НЕФТИ Какие молекулы ??Структура агрегатов ?? Типы фазовых превращений ??

50 КОНЕЦ ЛЕКЦИИ