НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ         ( Страница 8 )
  НАЗАД                                                                                        На главную страницу                                                                                     ВПЕРЕД     

Фазовая диаграмма асфальтенов в нефти (текущий вариант)
( логарифмический масштаб по обеим осям координат !! )
       Как видно из слайда, имеющихся данных уже достаточно для того, чтобы выделить на диаграмме хорошо различимые, и главное, полученные независимыми авторами фазовые границы. Однако, всё ещё ограниченное количество исходной информации не позволяет провести статистический анализ; поэтому обсуждаемые ниже численные значения «критических» параметров должны пока восприниматься как приблизительные величины, требующие дальнейших уточнений.

1) Концентрационно определяемые фазовые границы


   
   
Граница первичного агрегирования (линия 1, концентрации асфальтенов 5-10 мг/л).
        Первые данные по первичному агрегированию асфальтенов были получены путем измерений УФ-видимого светопоглощения, вязкости и ЯМР-релаксации растворов твердых асфальтенов и природных нефтей в толуоле [32-34]. Связь границы с первичной ассоциацией мономеров асфальтенов недавно подтверждена измерениями флуоресценции [39].

Граница расслаивания (линия 2, концентрации 100-150 мг/л при 20оС).
        Граница зафиксирована в растворах твердых асфальтенов и природных нефтей путем изучения светопоглощения [32-34], ЯМР-релаксации [33,34], вязкости [33,34,40], скорости [41] и  др. Известная особенность расслаивающихся (несмешивающихся) систем – наличие замкнутой области на Т-С диаграмме 28-30 На нашем слайде видно, что линии 2 и 3 имеют тенденцию к образованию замкнутой фазовой области. Нижнюю и верхнюю границы области можно назвать «критическими температурами растворения» (верхнюю – UСST, нижнюю – LCST).

Границы “бывших ККМ” (линии 3a и 3b, концентрации асфальтенов ∼1-10 г/л).
    Работ в этом диапазоне концентраций наибольшее число. Соотвествующие "особые точки" отражают значительные изменения практически всех измеряемых параметров [42]. Детальный анализ опубликованных данных о «ККМ» показывают, что на самом деле критических концентраций в этой области две: ∼1-3 мг/л и ∼7-10 мг/л. Когда выяснилось, что классическое «мицеллообразование» не характерно для асфальтенов, была введена новая аббревиатура – CNAC или ККН (критическая концентрация  образования наноагрегатов) [43]. Границы «бывших ККМ» отражают фазовые изменения не первичных систем, состоящих из молекул асфальтенов, а вторичных, более сложных систем наноколлоидов, уже сформировавшихся на фазовой границе расслаивания.

Критические границы при высоких концентрациях (линии 4 и 5).
      При изучении «ККМ» методами вискозиметрии [44] некоторые исследователи наблюдали дополнительную «особую точку» при концентрациях ∼20-35 г/л (линия 4), которую они назвали «вторая концентрация агрегирования». Исследования малоуглового рассеяния нейтронов [38]  выявили следующие особенности фазовых превращения при высоких концентрациях. В относительно разбавленных растворах (между границами 3 и 4) агрегаты асфальтенов - независимые образования с радиусом порядка нескольких нанометров. В «средней области» (справа от границы 4) внутренняя структура агрегатов остается неизменной, но агрегаты начинают взаимодействовать между собой, формируя рыхлые фрактальные объектов, что придает растворам высокую вязкость. В концентрированных растворах (более ∼70-90 г/л, справа от границы 5) образуются фазы из крупных (>0,1 мкм) флоккулировавших частиц асфальтенов, формирующих пространственно упорядоченные структуры, подобные гелям. Кроме того, в этой области может произойти потеря седиментационной устойчивости и выпадение фазы асфальтенов в осадок. Следовательно, в обычных нефтяных флюидах линия 5 служит критической границей, ограничивающей текучесть среды. Более высокие концентрации асфальтенов можно встретить только в высоковязких/гелеобразных системах (битумах).

 НАЗАД                                                                                  На главную страницу                                                                                ВПЕРЕД
      Обновление : 20.11.2006