ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ за 2013-2015 гг. по теме №5 Плана НИР Института «РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ, ТРАНСПОРТИРОВКИ И ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И БИТУМОВ (№ гос. регистрации 01201352312) (Сроки начала и окончания темы: 2013 – 2015 гг.) (заключительный)

При моделировании процесса акватермолиза нефти при 200 - 300ºС, включающего процессы термического крекинга и гидролиза в присутствии природного (гематит) и синтетических нефтерастворимых катализаторов, зафиксированы изменение химического состава исходного нефтепродукта (выделение светлых фракций, снижение содержания смол, карбонизация асфальтенов), значительное снижение вязкости с 11,8 до 0,186 Па·с. В случае присутствия в системе протонодонора (тетралина) установлено снижение выхода кокса (снижение степени карбонизации асфальтенов). Выявлены оптимальные условия проведения внутрипластового облагораживания тяжелых нефтей. Установлены закономерности протекания процессов окислительной термодеструкции смол, асфальтенов и концентратов смолисто-асфальтеновых компонентов (САК) тяжелой нефти в водно-щелочном растворе. Показано, что в процессе окисления концентратов САК образуется 25,2 - 28,6% нерастворимых в воде и бензоле оксидатов с повышенной конденсированностью и ароматичностью, эффективность которых по очистке воды от фенола сопоставима с активным углем. Определены новые закономерности формирования надмолекулярных структур в нефтяных системах, заключающиеся в выявлении решающей роли асфальтеновых молекул с высокой долей конденсированных ароматических структур в процессах самоорганизации асфальтенов, удаление которых из нефтяной системы предотвращает агрегацию более замещенных асфальтеновых молекул. Показано, что концентрационный градиент асфальтенов, зафиксированный по разрезу продуктивного пласта Аканского месторождения (Татарстан), обусловлен гравитационным перераспределением асфальтеновых надмолекулярных структур с различным уровнем самоорганизации. Установлено, что преобладание в асфальтенах молекул с высокой долей конденсированных ароматических структур приводит к формированию устойчивой связанно-дисперсной структуры нефти (с высокой вязкостью), а асфальтены с преобладанием более замещенных молекул в большей степени, чем первые, диспергируют парафины, препятствуя формированию крупных кристаллов из них. Выявлено влияние ультразвука на дисперсную фазу нефтей различного химического состава. Установлено, что в смолистой нефти под действием ультразвука происходит перераспределение смолистых компонентов между ядром, сольватной оболочкой и дисперсионной средой, сопровождающееся снижением структурной вязкости нефти. В парафинистой нефти ультразвуковое воздействие способствует диспергированию кристаллической фазы парафиновых углеводородов, что приводит к увеличению структурной вязкости нефти. Охарактеризованы процессы изменения состава смолисто-асфальтеновых компонентов нефти в присутствии пород различного минерального состава. Установлено, что увеличение содержания асфальтенов в нефтях, находившихся в контакте с карбонатными и глинистыми породами, связано не с новообразованием асфальтенов из смол, как считалось ранее, а с образованием устойчивых органо-минеральных комплексов (мелкодисперсные частицы породы и САВ), соосаждающихся с асфальтенами. Показано, что глинистые и карбонатные породы катализируют процесс поликонденсации легких ароматических углеводородов до образования смол. Установленный факт может являться одной из причин преимущественного залегания в карбонатных залежах тяжелых смолистых нефтей.Разработан метод определения температур текучести вязких жидкостей с использованием капельного склон-реометра. Установлен нелинейный характер зависимости депрессии температуры текучести нефти от концентрации разжижающего растворителя. Выявлена область концентраций растворителей w = 0,005 – 0,015, в пределах которой температура текучести нефти остается практически постоянной. Подобран состав смеси растворителей для наиболее эффективного разрушения и растворения агрегатов смолисто-асфальтеновых компонентов и твердых парафинов АСПО. Показано, что повышение давления при обработке асфальтенов тяжелой нефти концентрированной серной кислотой приводит к улучшению сорбционных характеристик получаемых асфальтеновых сульфокатионитов. Последовательная обработка асфальтенов концентрированной серной кислотой и олеумом позволяет получить сильнокислотные катиониты с сорбционными характеристиками на уровне синтетических сульфокатионитов. Показана возможность регенерации асфальтеновых сульфокатионитов после сорбции катионов металлов. Установлено, что добавление концентрата ванадилпорфиринов к нефтяным смолам повышает их эффективность в качестве ингибитора осаждения асфальтенов, что имеет практические перспективы в технологических процессах добычи тяжелой сверхвязкой нефти с помощью углеводородных растворителей на основе легких алканов. Смолы тяжелых нефтей с повышенными ароматичностью и содержанием полярных гетероатомных структур обладают высокой способностью к стабилизации асфальтенов при разбавлении нефти н-гептаном. Подобрана оптимальная дозировка гидрофилизатора «Гидрофарол» в порошковой эпоксидной краске с сохранением ее удовлетворительной гидрофилизирующей способности и физико-механических свойств. Совместно с сотрудниками технологической лаборатории ИОФХ синтезирована опытная партия «Гидрофарола» общим весом 10 кг и передана ООО НПК ПК «Пигмент» (г. Санкт-Петербург), где на ее основе произведена опытная партия модифицированной порошковой эпоксидной краски ПЭП-585 общим весом в 1 т и передана в ЗАО «УпоРТ» (г. Нижневартовск) для выпуска опытной партии нефтепромысловых труб с модифицированным эпоксидным покрытием, предназначенных для промышленных испытаний при добыче и транспортировке нефти на месторождениях Западной Сибири. Ведутся пусковые наладочные работы по запуску линии нанесения порошковых красок в новом цеху ООО НПК ПК «Пигмент».