ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ВЫСОКОВЯЗКИХ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ МЕТОДОМ ЯДЕРНОЙ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

  • Olga Yu. Poletaeva Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • Alexandr Yu. Leontev Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • Eldar M. Movsumzade Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • Galina Yu. Kolchina Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета
  • Elbay R. Babayev Институт химии присадок им. академика А.М. Кулиева НАН Азербайджана
Ключевые слова: ядерно-магнитный резонанс, групповой состав углеводородов, тяжелые высоковязкие нефти, релаксационные характеристики, арены, асфальтены, смолы

Аннотация

В работе используется метод ядерно-магнитного резонанса для исследования состава тяжелых высоковязких нефтей различных месторождений Волго-Уральского нефтегазоносного бассейна. Спектры регистрировали на ЯМР-спектрометре высокого разрешения Bruker Avance III 500MHz с рабочими частотами 1H (500,1 МГц) и 13C (125,8 МГц) при постоянной температуре образца в CDCl3. Установлено, что нефть исследуемого месторождения по своим физико-химическим характеристикам, структурно-групповому составу смол, асфальтенов и масляных компонентов является типичным представителем ароматических нефтей. Образцы нефти характеризуются высокой плотностью, большим содержанием смолисто-асфальтеновых соединений и серы. В шкале 1H ЯМР метиленовые и метиновые сигналы появляются в области от 1,0 до 2,3 м.д.: β-CH2, некоторые группы β-CH в ароматических соединениях и β-CH, CH2-группы в гидроароматических соединениях, а в шкале 13C ЯМР они находятся в диапазоне от 22 до 60 м.д.: метиленовая группа (CH2-) в нафтеновых фрагментах и т.д. Анализ коэффициентов ароматичности, полученных по данным спектров 1H ЯМР и 13C ЯМР показывает высокую сходимость результатов и указывает на высокую степень ароматической конденсации в образцах нефти плотностью – 950 кг/м3, вязкостью 7200 мПа·с при 20 °С и плотностью – 948 кг/м3, вязкостью 1000 мПа*с (FHA=0,046-0,081). C увеличением вязкости наблюдается явная тенденция к увеличению коэффициента ароматичности и средней длины цепи. Из результатов 1Н ЯМР-спектров нефтей с различным происхождением, вязкостью и проведенной обработкой следует, что неочищенные и рафинированные нефти могут различаться по содержанию воды и олефиновых сигналов, а из анализа 13C ЯМР для нефтей наиболее важные результаты получены при оценке концентрации первичных, третичных и ароматических углеродов.

Литература

Leontev A.Yu., Poletaeva O.Yu., Movsumzade E.M. The effect of physico-chemical effects on the viscosity of heavy high-viscosity oils. Neftepererabotka Neftekhim. 2017. N 6. P. 10-12 (in Russian).

Ilyin S.O., Pakhmanova O.A., Kostyuk A.V., Antonov S.V. The effect of the content of asphaltenes, resins and paraffins on the physicochemical properties and quality indicators of natural oils. Neftekhimiya. 2017. V. 57. N 6. P. 763–765 (in Russian). DOI: 10.7868/S0028242117060235.

Sergun V.P., Kovalenko E.Yu., Sagachenko T.A., Min R.S. The composition of low molecular weight com-pounds of heavy oil asphaltenes of the Usinskoye deposit. Neftekhimiya. 2014. V. 54. N 2. P. 83–87 (in Russian). DOI: 10.7868/S0028242114020087.

Cheshkova T.V., Kovalenko E.Yu., Gerasimova N.N., Sagachenko T.A., Min R.S. Composition and structure of resinous components of heavy oil of Usinskoe deposit. Neftekhimiya. 2017. V. 57. N 1. P. 33–40 (in Russian). DOI: 10.7868/S0028242117010051.

Yakubova S.G., Abilova G.R., Tazeyeva E.G., Sinyashin K.O., Milordov D.V., Borisov D.N., Gryaznov P.I., Mironov N.A., Borisova Yu.Yu., Yakubov M.R. Features of the composition of asphaltenes and resins of high-viscosity and super-viscous oils of Tatarstan deposits. Neftyanaya Provintsiya. 2017. N 4(12). P. 31-55 (in Russian).

Smirnov M.B., Vanyukova N.A. Dependencies between the main structural-group parameters of the composition of oils of the Volga-Ural oil and gas basin according to 1H and 13C NMR. Neftekhimiya. 2017. V. 57. N 3. P. 269–277 (in Russian). DOI: 10.7868/S0028242117010130.

Leontev A.Yu., Poletaeva O.Yu., Babaev E.R., Mamedova P.Sh. The influence of microwave influence on the change in the viscosity of high-viscosity heavy oils. Neftegazokhimiya. 2018. N 2. P. 25-27 (in Russian). DOI: 10.24411/2310-8266-2018-10204.

Leontev A.Yu., Poletaeva O.Yu., Shakirov R.A., Khasanov I.I., Babaev E.R. The influence of the magnetic field on the rheological properties of heavy high-viscosity oils. Neftegazokhimiya. 2019. N 3-4. P. 18–22 (in Russian). DOI: 0.24411/2310-8266-2019-10402.

Poletaeva O.Y., Leontev A.Y., Kolchina G.Y., Babaev E.R., Movsumzade E.M., Khasanov I.I. Geometric and electronic structure of heavy highly viscous oil components. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 9. P. 40-45. DOI: 10.6060/ivkkt.20196209.6022.

Poletaeva O.Yu., Kolchina G.Yu., Leontev A.Yu., Babayev E.R., Movsumzade E.M., Khasanov I. I., Lapidus A.L. Influence of Heavy Oils Composition on the Physical Impact Processes during Transportation and Re-fining Pretreatment. DGMK Tagungsbericht. 2019. P. 163-170.

Lapidus A.L., Gyulmaliev A.M., Poletaeva O.Yu., Kolchina G.Yu., Guseynova S.N., Movsumzade E.M. Dependence of Reactivity on the Structural and Physicochemical Characteristics of Heavy Highly Viscous Oil Components. Solid Fuel Chem. 2019. N 2. С. 23-29. DOI: 10.3103/S0361521919020083.

Ryabov V.D. Chemistry of oil and gas. M.: ID «FO-RUM»: INFRA-M. 2014. 336 p. (in Russian).

Yang C., Brown C. E., Hollebone B., Yang Z., Lambert P., Feildhouse B., Landriault M., Wang Z. Chemical fingerprints of crude oils and petroleum products. Canada: Environ. 2017. 465 р.

Bazhenova O.K., Burlin Yu.K., Sokolov B.A., Khain V.E. Geology and geochemistry of oil and gas. M.: Izd-vo Mosk. un-ta. 2004. 413 p. (in Russian).

Edwards J.A. Review of Applications of NMR Spectroscopy in the Petroleum Industry. Spectrosc. Anal. Petroleum Prod. Lubric. 2011. P. 423-423. DOI: 10.1520/mono10117m.

Rakhmatullina I.Z., Efimova S.V., Tyurina V.A., Al-Muntaserb A.A., Klimovitskiib A.E., Varfolomeevb M.A., Klochkova V.V. Application of high resolution NMR (1H and 13C) and FTIR spectroscopy for characterization of light and heavy crude oils. J. Pet. Sci. Eng. 2018. 168. P. 256–262.

Gordon A., Ford R. The chemist’s companion. A hand-book of practical data, techniques and references. New York – London – Sydney – Toronto. 1972. 541 p.

Yashina N.S., Bogdashkina V.I., Petrosyan V.S. Application of 1Н and 13С NMR for analysis of oil composi-tion. Neftekhimiya. 1979. V. 19. N 1. P. 7-16. (in Russian).

Berger S., Braun S. 200 and More NMR Experiments. Weinheim: Wiley-VCH. 2004. 810 p.

GOST R 51858-2002. Oil. General specifications. M.: Gosstandart Rossii. 2002. 11 p. (in Russian).

GOST 2177-99. Petroleum products. Method for determination of fractional composition. M.: Izd-vo standartov. 2006. 24 p. (in Russian).

GOST 33-2000. Petroleum products. Transparent and opaque liquids. Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity. M.: Izd-vo standartov. 2008. 20 p. (in Russian).

GOST R 57037-2016. Petroleum products. Determination of density, relative density and density in degrees API digital densitometer. M.: Standartinform. 2016. 14 p. (in Russian).

Опубликован
2020-12-08
Как цитировать
Poletaeva, O. Y., Leontev, A. Y., Movsumzade, E. M., Kolchina, G. Y., & Babayev, E. R. (2020). ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ВЫСОКОВЯЗКИХ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ МЕТОДОМ ЯДЕРНОЙ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 64(1), 52-58. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216401.6261
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений