Асфальто-смолистые вещества

Растворимость асфальтенов в смолисто-углеродных системах. Классификация асфальто-смолистых веществ. Нефти алканового основания. Типы полициклических структур Влияние асфальто-смолистых веществ на нефтепродукты. Очистка трансформаторных дистиллятов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

На многих месторождениях нефти добыча зачастую осложняется асфальто-смолистыми и парафиновыми отложениями (АСПО) на поверхности нефтепромыслового оборудования и в призабойной зоне скважин, которые снижают их продуктивность и осложняют эксплуатацию. Эти негативные последствия образования АСПО в призабойной зоне и стволе скважин, устьевой арматуре, выкидных линиях, а также трудности, возникающие при борьбе с ними, связаны со специфическими химическими и реологическими свойствами этих отложений и условиями эксплуатации нефтепромысловых систем «пласт-скважина-наземное оборудование». Усугубляются они также широким разнообразием состава и свойств АСПО.

Несмотря на то, что данная проблема решается уже несколько десятилетий, она остается актуальной и на сегодняшний день. В связи со вступлением многих нефтяных месторождений в позднюю стадию разработки, характеризующуюся благоприятными условиями для образования АСПО - высокой обводненностью продукции скважин и низкими забойными давлениями - проблема борьбы с АСПО приобретает особую актуальность [11].

Особую актуальность проблема борьбы с АСПО приобретает в процессе длительного хранения нефтепродуктов на складах горючего и нефтебазах. В результате окислительной полимеризации и конденсации происходит накопление асфальто-смолистых веществ на днище и стенках резервуаров. На начальных стадиях окисления содержание в нефтепродуктах смолистых веществ невелико, и они полностью растворимы, но по мере углубления процесса окисления количество смолистых веществ увеличивается, снижается их растворимость. Борьба с ними требует значительных материальных и трудовых затрат.

Применение растворителей для удаления АСПО является одним из наиболее известных и распространенных направлений борьбы с подобным осложнением. Несмотря на значительный объем теоретических и практических разработок по удалению АСПО, в промысловых условиях не всегда удается достичь положительных результатов. Большинство применяемых удалителей малоэффективны для сложных отложений, т.к. механизм их действия основан на полном растворении АСПО. В этих условиях наиболее эффективны удалители, обладающие разрыхляющим диспергирующим действием. Поэтому разработка эффективных удалителей АСПО, обладающих высокой растворяющей и диспергирующей способностью, является одной из актуальных задач особенно для нефтедобывающей отрасли.

1. Асфальто-смолистые вещества

Асфальто-смолистая часть нефтей представляет собой вещество темного окраса, которое частично растворяется в бензине. Растворившееся часть - асфальтены. Они обладают способностью набухать в растворителях, а затем переходить в раствор. Растворимость асфальтенов в смолисто-углеродных системах возрастает с уменьшением концентрации легких УВ и увеличением концентрации ароматических углеводородов. Смола не растворяется в бензине и являются полярными веществами с относительной молекулярной массой 500-1200. В них содержатся основное количество кислородных, сернистых и азотистых соединений нефти. Асфальто-смолистые вещества и другие полярные компоненты являются поверхностно-активными соединениями нефти и природными стабилизаторами водонефтяных эмульсий [1].

Давно было замечено, что нефти, содержащие парафин при низких температурах, резко теряют свою текучесть. Позже появилось мнение, что наличие структурно-механических свойств у нефти обусловлено не только содержанием парафина, но и тяжелых асфальто-смолистых компонентов. Причем изменение свойств нефти определяется не только изменением температуры, но и соотношением парафинов асфальто-смолистых соединений, а также качеством их и исходной нефти.

Смолисто-асфальтовые вещества - сложная смесь наиболее высокомолекулярных компонентов нефти, содержание которых достигает 10-50% масс. В высококонцентрированном виде смолисто - асфальтовые вещества находятся в природе в виде природных битумов. Смолисто-асфальтовые вещества представляют собой гетероорганические соединения гибридной структуры, включающие в состав молекул азот, серу, кислород и некоторые металлы (Fe, Mg, V, Ni и др.). На долю углеводородной части смолисто-асфальтовых веществ приходится 80-95% всей молекулы. Наиболее богаты смолисто-асфальтовыми веществами молодые нефти ароматического основания. Нефти более старые, алканового основания, содержат смолисто-асфальтовых веществ значительно меньше.

В таблице 1 приведен элементный состав смол различных нефтей, дающий представление о соотношении между углеводородной частью, серой, азотом и кислородом в этих соединениях [3].

Таблица 1. Элементный состав (в процентах) смол и асфальтенов

Характер смол, асфальтенов	С	Н	О	S	N
Смолы (молекулярная масса 450-900)
Из грозненской парафинистой нефти:
нерастворимые в феноле	86,60	11,50	1,52	0,38	-
растворимые в феноле	86,83	10,52	2,23	0,42	-
Из карачухурской нефти:
нерастворимые в феноле	87,24	12,08	0,41	0,27	-
растворимые в феноле	87,58	10,62	1,54	0,35	-
Из грозненской беспарафиновой нефти:
десорбированные из силикагеля четыреххлористым углеродом	84,62	10,21	3,42	0,58	1,17
то же бензолом	83,86	10,10	4,22	0,65	1,17
то же смесью ацетона и бензола	81,25	10,00	5,41	1,16	2,18
Из ставропольской нефти (выделены на силикагеле)	82,97	9,56	3,13	3,47	0,87
Из палванташской нефти (выделены на силикагеле)	86,32	9,40	2,35	0,94	0,99
Из эмбенских масляных нефтей (нерастворимые в феноле)	84,18	11,21	2,80	1,31	0,50
Из туймазинской нефти (нерастворимые в феноле)	79,84	11,50	-	2,84	0,14
Асфальтены (молекулярная масса около 1900)
Из ставропольской нефти	80,16	8,08	6,64	3,90	1,22
Из палванташской нефти	87,17	8,30	1,75	1,68	1,10

Классификация асфальто-смолистых веществ [10]:

1. Нейтральные смолы - соединения, растворимые в петролейном эфире и нефтяных фракциях, обладающие жидкой или полужидкой консистенцией; плотность их около 1,0.

2. Асфальтены - твердые вещества, нерастворимые в петролейном эфире, но растворимые в бензоле и соединениях ряда бензола, хлороформе, сероу...