Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование бинарных смесей "масло+смола" методом ЯМР

Сведения об участнике
ФИО
Иванов Дмитрий Сергеевич
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Физика и астрономия
Раздел области наук
Физика конденсированных сред. Физическое материаловедение
Тема
Исследование бинарных смесей "масло+смола" методом ЯМР
Резюме
В данной работе для оценки влияния компонентного состава нефти на релаксационные характеристики методом ЯМР были исследованы бинарные смеси "масло+смола". Показана зависимость динамической вязкости от доли твердотельной компоненты, содержащейся в данной смеси. Отмечено нелинейный рост твердотельной компоненты в бинарной смеси "масло+смола". Получена корреляционная зависимость между средней скоростью спин-спиновой релаксации и динамической вязкостью.
Ключевые слова
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР), вязкость, нефть, SARA, модельный углеводород
Цели и задачи

Цель:
Создать модельный ряд нефтей с контролируемым составом.

Задачи проекта:

Определить влияние компонентного состава на релаксационные характеристики и динамическую вязкость.
Проверка работоспособности гипотезы о создании модельного образца нефти с контролируемым составом.
Выявить перспективы использования модельного подхода в восстановлении исходной нефти из её компонент.
Введение

Огромное количество данных, собранное на сегодняшний день о таком сложном объекте, как нефть не дает однозначной картины взаимосвязи физических величин и механизмов их определяющих. 

На наш взгляд, существенный импульс развития понимания физических механизмов, определяющих динамическую вязкость и релаксационные характеристики можно было бы получить в случае реализации возможности  создания модельных рядов образцов нефти с задаваемым и, следовательно, контролируемым составом. В этом случае, как минимум можно было бы надеяться на решение проблемы установления основных факторов, определяющих реологические и магнитно-резонансные характеристики нефти и понимание механизмов их действия.

 

Методы и материалы

В работе использовались методики, основанные на явление Ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В частности при помощи набора импульсных последовательностей: инверсия-восстановление, Карр-Парселл, Solid Echo и ряда других, исследовались такие релаксационные характеристики, как времена спин-решёточной и спин-спиновой релксации. 

Так же в работе были исследованы реологические характеристики, такие как динамическая вязкость и плотность.

В данной работе в качестве исходного образца была взята нефть Елховского месторождения РТ. Компоненты нефти по методу SARA были получены по нашей просьбе в ИОФХ имени А.Е.Арбузова КазНЦ РАН. Для изучения влияния компонентного состава на релаксационные характеристики и динамическую вязкость, на первом этапе работе исследуются бинарные системы "масло+смола" методом ЯМР.

Описание и обсуждение результатов
  1. Показано, что значения вязкости и характеристики ядерной магнитной релаксации для исходного деасфалтенизированного образца нефти и модельного образца, приготовленного путем смешения фракций нефти (масло, смола, парафины) в составе, соответствующем исходному образцу, совпадают. Этот результат доказывает принципиальную возможность создания модельных рядов образцов нефти с задаваемым и варьируемым в соответствии с задачей исследования составом.
  2. На основе исследований вязкости и характеристик ядерной магнитной релаксации для приготовленного простейшего ряда модельных образцов нефти на основе бинарной смеси «масло+смола» показано, что корреляционные зависимости «вязкость-времена релаксации» характеризуются существенно меньшим статистическим разбросом по сравнению с аналогичными зависимостями, получаемыми на основе измерений образцов нефти из разных месторождений. 
  3. Показано, что даже простейший (бинарные смеси «смола-масло») модельный ряд образцов нефти относится к разряду сложных молекулярных систем, что, в частности, проявляется в невыполнении закона аддитивности для вязкости η, плотности ρ, а так же ЯМР – характеристик в зависимости от состава  смеси.

Сформулированное на основе проведенных исследований заключение о возможности формирования модельных образцов нефти может быть использовано и в других лабораториях для моделирования и исследования характеристик образцов нефти с нулевым или малым содержанием асфальтенов. Реализация возможности формирования модельных образцов нефти, содержащих в своем составе значимое количество асфальтенов, требует дополнительных исследований.

Используемые источники
1. Сковородников И. Г. Геофизические исследования скважин [Текст]. — изд. 3-е, перераб. и доп. — Екатеринбург: Институт испытаний, 2009. — 471 с. .
2. Аллен Д. Развитие ядерного магнитного каротажа (ЯМК) [Текст] / Д. Аллен, С. Кэрри, Б. Фридман и др.// Oilfield Review. Пер. Колоскова В.Г. – 1997. № 8. – С. 770-778.
3. Фаррар Т., Беккер Э. Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР [Текст]. – М.: Мир, 1973. – 166 с.
4. Поконова Ю. В. Химия нефти М [Текст] / Батуева И. Ю., Гайле A. A., Поконова Ю. В. и др. — Л.: Химия, 1984.— 360 с., ил.
5. Шкаликов Н.В. Исследование тяжёлых нефтей и их компонент методом ЯМР: канд. дис. [Текст] – Казань: Казанский Государственный университет, 2010, - 182 с.
6. R. Freedman, N. Neiton Fluid Characterization using NMR Logging: [Электронный ресурс] // Petrophysics. 2004. № 5, 241-250. Электрон. версия журнала URL: www. petrophysics .com.

Information about the project
Surname Name
Ivanov Dmitry
Project title
Using NMR method for the study of binary mixtures " oil + resin"
Summary of the project
The vast amount of data collected to date on such a complex subject, as oil does not provide an unambiguous picture of the relationship of physical quantities and defining mechanisms.

In our view, a significant impetus to the development of understanding of the physical mechanisms that determine the dynamic viscosity and relaxation characteristics could be obtained in case of the possibility of establishing a model series of oil samples with the set and therefore controlled composition. In this case, at least one would hope for a solution to the problem of establishing the main factors that determine the rheological and magnetic resonance characteristics of oil and the understanding of their mechanisms of action.

In this paper, in oil Elkhovskoye RT field was taken as the initial sample . Oil Components on the SARA method were prepared at our request in the IOPC named after AE Arbuzov of Kazan Scientific Center RAS . To study the effect of the component composition on the relaxation characteristics and the dynamic viscosity , the first phase of the investigated binary systems " oil + resin" NMR .

Keywords
Nuclear Magnetic Resonance (NMR), viscosity,oil, SARA, oil model