НУКЛЕАЦИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ГАЗОГИДРАТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТЕЙ

Lidiya Ivanovna Svarovskaya, Andrei Yurevich Manakov, Lubov Konstantinovna Altunina


Аннотация


Образование газогидратных пробок в промысловых трубопроводах является одним из значимых осложняющих факторов при добыче нефти в холодных регионах и на шельфе. Меры, необходимые для предотвращения образования этих пробок, усложняют и удорожают добычу нефти. Газовые гидраты представляют кристаллы, где молекулы газа заключены в каркас молекул воды. Природные газогидраты образуются при высоком давлении и низкой температуре, что типично условиям добычи нефти в холодном подводном окружении.

Нами проведено комплексное исследование сырых нефтей разных месторождений Западной Сибири и их водных эмульсий, приготовленных в концентрации 50%. Технически важные характеристики, такие как вязкость, плотность, температура застывания, групповой состав рассматривались для нефтей и эмульсий воды в нефти. В работе раздельно изучалось влияние состава нефтей на формирование нефте-смачиваемых гидратов.

Эмульсии исследованы в модельном эксперименте нуклеации и образования газогидратов. Нефть YuT, из всех исследуемых, проявила положительную реакцию нуклеации и формирования газогидратов. Важным показателем склонности к нуклеации и формированию гидратов является уровень биодеградации сырой нефти. Процесс биодеградации в условиях месторождения оказывает значительное влияние на качество сырой нефти с точки зрения её химического состава и физических свойств.

Для выявления функциональных групп конкретных молекулярных структур, определяющих уровень биодеградации, использован метод ИК-Фурье спектроскопии. Анализ ИК-Фурье спектров нефтей показал, что полосы поглощения насыщенных алифатических углеводородов (1465–1377 см-1), ароматических (1610 см-1) и карбонильных групп карбоновой кислоты (1710 см-1) доминируют во всех спектрах исследуемых нефтей.

Полевые наблюдения показали, что некоторые потоки воды, газа и сырой нефти не образуют гидратов (hydrateplugs) в процессе добычи нефти, даже при работе в пределах термодинамических условий образования гидратов. Результаты позволяют предположить, что способность нефтей формировать газогидратные пробки может быть связана с продуктами метаболизма, которые образуются при биодеструкции углеводородов нефти.


Ключевые слова


состав нефтей; ИК-спектры; биодеструкция, эмульсия воды в нефти; нуклеация; газогидраты

Полный текст:

PDF>PDF

Литература


Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate hydrates of natural gases. 3rd edition. London, New-York: CRC Press, Boca Rator, 2008. 731 p.

Sloan E.D. Hydrate engineering / Ed. by J.B. Bloys. Richardson, Texas, 2000. V.21. 89 р.

Sum A.K., Koh C.A., Sloan E.D. A comprehensive view of hydrates in flow assurance: past, present and future // Proc. of the 8th International Conference on Gas Hydrates (ICGH 2014). Beijing, China, 2014.

Aizenberg J., Black A.J., Whitesides G.M. Control of crystal nucleation by patterned self-assembled monolayers // Nature. 1999. V. 398, рр. 495–498.

Wilson P.W., Lu W., Xu H., Kim P., Kreder M.J., Alvarenga J., Aizenberg J. Inhibition of ice nucleation by slippery liquid-infused porous surfaces (SLIPS) // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15, рр. 581–585.

Hammerschmidt E.G. Formation of Gas Hydrates in Natural Gas Transmission Lines // Ind. Eng. Chem. 1934. V. 26, №8, рр. 851–855.

Heneghan A.F., Moore H.J., Lee T.R., Haymet A.D.J. Statistics of heterogeneous nucleation of supercooled aqueous solutions in a self-assembled monolayer-coated container // Chem. Phys. Lett. 2004. V. 385, рр. 441–445.

Prasad P.S.R., Chari V.D., Sharma D.V.S.G.K., Murthy S.R. Effect of silica particles on the stability of methane hydrates // Fluid Phase Equilibr. 2012. V. 318, рр. 110–114.

Kashchiev D., Firoozabadi A. Nucleation of gas hydrates // J. Cryst. Growth. 2002. V. 243, №3-4, рр. 476–489.

Borgund A.E., Barth Tanja, Fotland P., Askvik K.M. Molecular analysis of petroleum derived compounds that adsorb onto gas hydrate surfaces // Applied Geochemistry 24 (2009), рр. 777–786.

Сваровская Л.И., Филатов Д.А., Гэрэлмаа Т., Алтунина Л.К. Оценка степени биодеструкции нефти методами ИК – и ЯМР Н-спектрометрии // Нефтехимия [Petrochemistry]. 2009. Т. 49. № 2. С. 153–158.

Salamat Y., Moghadassi A., Illbeigi M., Eslamimanesh A., Mohammadi A.H. Experimental study of hydrogen sulfide hydrate formation: Induction time in the presence and absence of kinetic inhibitor // J. Energ. Chem. 2013. V. 22, рр. 114–118.

Maeda N., Wells D., Hartley P.G., Kozielski K.A. Statistical analysis of supercooling in fuel gas hydrate systems // Energy Fuels. 2012. V. 26, рр. 1820–1827.

Ohmura R., Ogawa M., Yasuoka K., Mori Y.H. Statistical study of clathrate-hydrate nucleation in a water/hydrochlorofluorocarbon system: Search for the nature of the “Memory effect” // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. P. 5289-5293.

Stoporev A.S., Manakov A.Y., Altunina L.K., Strelets L.A., & Kosyakov V.I. Nucleation rates of methane hydrate from water in oil emulsions // Canadian Journal of Chemistry, (2015). 93(8), 882–887.

Stoporev A.S., Manakov A.Y., Kosyakov V.I., Shestakov V.A., Altunina L.K., & Strelets L.A. Nucleation of methane hydrate in water-in-oil emulsions: role of the phase boundary // Energy & Fuels, (2016). 30(5), 3735–3741.

Zi M., Chen D., Ji H., Wu G. Energy Fuels 2016, 30, 5643–5650.




DOI: https://doi.org/10.12731/wsd-2018-1-64-74

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.




(c) 2018 Lidiya Ivanovna Svarovskaya, Andrei Yurevich Manakov, Lubov Konstantinovna Altunina

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

ISSN 2072-0831 (print)

ISSN 2307-9428 (online)

                              

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0.

HotLog Яндекс цитирования