Непосредственная
связь свойств природных нефтей
с фазовым состоянием наноколлоидов.
"Скептику" можно ответить, что
действительно, в настоящий момент мы еще не имеем никаких сведений о
фазовом поведении наноколлоидов в «живой» нефти, в реальных
пластовых условиях – это потребует более сложных и дорогостоящих
экспериментов. Тем не менее, анализ свойств «мертвых»
(обезгаженных) добытых нефтей из разных частей мира обнаруживает
удивительную связь этих свойств с критическими границами фазовой
диаграммы наноколлоидов асфальтенов.
Так, некоторое время назад, мы собрали и
проанализировали базу данных свойств нескольких сотен нефтей мира с
различным содержанием асфальтенов [53]. Построение фазовой диаграммы
асфальтенов позволило выявить и объяснить некоторые новые
закономерности поведения характеристик нефтей .
В качестве первого примера, на левом слайде внизу
показан график зависимости вязкости от концентрации асфальтенов (в
логарифмических координатах) для более чем 200 нефтей мира различного
географического и геологического происхождения. Сплошная линия на
слайде не имеет особого значения и нарисована лишь для того, чтобы
визуально выделить явные максимумы вязкости. Для бесспорного
статистического подтверждения необходим еще больший объем данных
(особенно для низких концентраций); несмотря на это, даже
«сырые» данные рисунка показывают четкое совпадение
аномалий вязкости со всеми концентрационными границами (кроме границы
1) фазовой диаграммы асфальтенов (слайд внизу, справа). Фазовая граница
1 соответствует концентрации асфальтенов в нефти порядка 0,001 масс. %,
а в большинстве баз данных все концентрации менее 0,01 масс. %
классифицируются как «отсутствие асфальтенов». Отметим, на
левом слайде видно фактическое отсутствие в природе подвижных нефтей с
содержанием асфальтенов выше фазовой границы 5, которая, как уже
обсуждалось, может быть естественным «пределом
растворимости» асфальтенов в природных нефтях.
![](NANO_RUS/SPE_102060_RUS_21.jpg)
Как известно, между вязкостью и плотностью
нефти существует тесная взаимосвязь. Действительно, плотности нефтей из
нашей базы данных также проявляют максимумы при концентрациях
асфальтенов, соответствующих фазовым границам наноколлоидов, как
показано на нижнем слайде слева.
![](NANO_RUS/SPE_102060_RUS_23.jpg)
Фактически, эффекты «нанофаз
асфальтенов» настолько устойчивы и постоянны, что легко
обнаруживаются даже в очень ограниченных выборках нефтей. Например, на
сайте, посвященном проблемам отложения асфальтенов, размещена таблица
«Содержание смол и асфальтенов в различных нефтях» [54]. В
таблицу внесены свойства лишь 20 нефтей с ненулевым содержанием
асфальтенов, добытых в разных частях мира (Канада, Венесуэла, Мексика,
США, Россия, Бразилия, Ирак, Франция, Алжир). График зависимости
относительной плотности этих нефтей от концентрации асфальтенов показан
на левом слайде внизу. Сравнение с более содержательной базой данных
(см. верхние слайды) позволяет отнести всплески относительной плотности
к тем же фазовым границам асфальтенов (граница 3b не видна на нижнем
слайде из-за небольшого числа точек в необходимом диапазоне
концентраций).
![](NANO_RUS/SPE_102060_RUS_25.jpg)