Введение к работе
Актуальность работы. Б настоящее время проблема наиболее полного извлечения нефти я ее переработки стоит как никогда остро. Принципиально новые возможности решения проблемы открываются ::а основе новых представлений о строении нефти и нефтепродуктов. Нефть и нефтепродукты можно рассматривать как сложные коллоидно-дисперсные системы, физико-химические свойства которых зависят от многих факторов, в том числе и от ссстава и свойств углеводородных и неуглеводородных компонентов. При определенных условиях в неф-тях и нефтепродуктах формируются дисперсные частицы (ассоциаты), придающие им свойства дисперсных систем.
Б большинстве случаев образование нефтяных систем является результатом протекания фазовых переходов. Процесс фазообразования в нефтяных системах характеризуется формированием зародышей критических размеров, самопроизвольный рост которых приводит к развитии фазообразования во всем объеме нефтяной системы. Изменение размеров дисперсных частиц (или ассоциатов) оказывает влияние не только на показатели фазового перехода, но и на физико-химические свойства нефтяных систем. Таким образом появляется новая независимая переменная - дисперсность или размер частиц, изменение которой характеризует важнейзае свойства коллоидно-дисперсных систем.
Существует ряд традиционных методов исследования дисперсного состава нефтяных систем, однако применение их связано со значительными экспериментальными трудностями и сложностью интерпретации результатов. В последнее время благодаря появлению лазерных источников излучения получили большое распространение оптические бесконтактные методы определения характеристик дисперсных сред (исследование свойств вецестза методами рассеяния света).
Существенный прогресс в развитии экспериментальных исследований дало появление нового мощного спектроскопического метода анализа рассеянного света - метода фотонной корреляционной спектроскопии (ФКС). Метод ФКС обладает высокой чувствительностью и точностью, не вносит возмущений в исследуемый объект и является экспресс-методом. Суть метода - измерение чрезвычайно малых частотных сдвигов рассеянного излучения ( Au)~ 10-10 Іц), вызванного движением броуновских частиц в жидких средах. Метод ФКС традицион-
4.
но применялся только для оптически прозрачных, сильно разбавленных суспензий, в которых отсутствует многократное рассеяние. Однако нефтяные дисперсные системы (ЩО) - это практически непрозрачные для видимого света суспензии, характеризующиеся сильным поглощением. Необходимо было усовершенствовать метод ФКС для таких объектов и на базе этого метода создать Експериментальную установку. Основное внимание в диссертационной работе было направлено на создание модифицированного спектрометра ФКС и экспериментальное исследование нефтяных дисперсных "систем методом $КС. Все это в совокупности определяет актуальность настоящей работы.
Цель работы
-
Разработка метода исследования дисперсного состава слоеных нефтяных систем на основе фотонной корреляционной спектроскопии.
-
Создание на основе разработанного метода экспериментальной установки для измерения размеров, частиц в непрозрачных силь-нопоглощаюштх средах.
-
Проведение исследований нефтяных дисперсных систем на основе разработанной методики:
водонефтяных и 4-х компонентных микроэмульсий;
растворов асфальтенов в углеводородных средах (модельные нефтяные системы);
природных газоконденсатов (в зависимости от концентрации нефтяных добавок).
Научная новизна работы. Автором впервые:
-
Разработан метод исследования дисперсного состава сложных нефтяных систем на основе фотонной корреляционной спектроскопии.
-
Создана экспериментальная установка для измерения размеров частиц дисперсной фазы в нефтяных дисперсных системах (НДС).
-
Исследована кинетика и процесс фазообразования ассоциатов асфальтенов в модельных нефтяных системах.
-
Исследован дисперсный состав, прозрачных нефтяных микроэмульсий в зависимости от компонентного состава (реальные микроэмульсионные системы, используемые для повышения нефтеотдачи пласта).
5.
-
Изучены закономерности изменений размеров частиц дисперсной фазы алюмосиликатов от времени синерезиса.
-
Исследованы механизм образования ассоциатов в газоконденсатах при введении нефтяных добавок и зависимость дисперсности
от процентного содержания нефтяных добавок и температуры.
Практическая ценность.
Создан метод исследования дисперсного состава слонных нефтяных систем на основе фотонной корреляционной спектроскопии.
Проведены исследования реальных нефтяных дисперсных систем (определение дисперсного состава).
Результаты исследования нефтяных дисперсных систем могут быть использованы при проектировании и разрасЗотке технологических процессов.
Автор защищает
-
Метод измерения размеров частиц дисперсной фазы в непрозрачных, сальнопоглощавдих средах (нефтяных дисперсншс системах) на основе фотонной корреляционной спектроскопии.
-
Экспериментальную установку на основе разработанного метода.
-
Результаты исследовании в нефтяных дисперсных системах (модельных системах, микроэмульсионных системах, природных газоконденсатах) методом ФКС.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладызались и обсуждались на:
Всесоюзной конференции по проблемам комплексного освоения нефтяных и газовых месторождений (г.Учкекен, 1984 г.);
Всесоюзной конференции по жидким кристаллам (г.Иваново, 1985 г.);
Республиканской научно-технической конференции "Физико-химические и теплофизические свойства углеводородных систем"
(г.Грозный, 1966 г.);
- Ш Всесоюзной конференции "Применение лазеров в технологии
и системах передачи и обработки информации" (г.Таллин, 1987 г.);
6.
научном семинаре Института проблем нефти и газа АН СССР;
научном семинаре кафедры молекулярной фізики и физических измерений физического факультета МГУ.
Личный вклад автора
Бее экспериментальные данные получены лично автором. Научным руководителям принадлежат постановка задачи, общее руководство работой и обсуждение полученных результатов. Соавторами работ Крупиной А.А., Усмановой Ф.М., Бусенна А. были предоставлены об-разяы для исследования дисперсности. Бшатудинов Ш.К., Яурлянд-ский А.С, Колесников И.Ы., Зайцев В.М. принимали участие в обсуждении полученных результатов.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем работы