Влияние парафинов на свойства нефти

Парафины - предельные углеводороды метанового ряда. Начиная с тетрадекана и выше, парафины имеют положительную температуру плавления, доходящую до +70°C' Наличие твердых кристаллов парафина в нефти ‚приводит к образованию объемной структурной решетки парафина, в ячейках которой иммобилизована жидкая фаза нефти.

Все нефти содержат в своём составе некоторое количество парафинов, содержание их колеблется от 0,2 до 30% массы и более. Нефть по содержанию парафинов подразделяется на 3 вида: малопарафинистые (до 1,5% парафинов), парафинистые (от 1,5 до 6,0%) и высокопарафинистые (свыше 6,0%).Нефть с высоким содержанием парафина, как правило, характеризуются относительно невысокой плотностью, большим содержанием парафина (более 10%), положительной температурой застывания. Поэтому они также называются застывающими.Все жидкости, в зависимости от их реологических свойств, можно разделить на ньютоновские и неньютоновские. Ньютоновскими называются жидкости, движение которых подчиняется закону внутреннего трения Ньютона. Вязкость этих жидкостей остается постоянной при данных температуре и давлении.

В отличие от ньютоновских вязкость неньютоновских жидкостей не постоянна, а изменяется в зависимости от градиента скорости сдвига и его продолжительности.

Кривые течения различных типов жидкостей представлены на рисунке 2:

 

Рисунок 1— Зависимость напряжения сдвига от градиента скорости сдвига

для различных жидкостей:

1 — ньютоновских; 2 — пластичных (бингамовских); 3 — псевдопластичных; 4 — дилатантных

 

Кривые течения 2 и 3 характерны для парафинистых нефтей при температурах, близких к температуре их застывания. В этом случае они характеризуются начальным и динамическим напряжением сдвига и пластической вязкостью. При высоких температурах парафинистые нефти ведут себя как ньютоновские жидкости. Изменение характера кривых течения при изменении температуры связано с происходящими в жидкостях внутренними преобразованиями. При высоких температурах парафин полностью растворен в жидкости и не оказывает влияние на ее реологические свойства. При снижении температуры он начинает выкристаллизовываться из жидкости. Этот процесс идет сначала на молекулярном уровне и заключается в упорядочении расположения молекул растворенного вещества. Затем появляются очень мелкие кристаллики парафина. При приближении температуры к температуре застывания число и размеры кристалликов настолько увеличиваются, что они образуют пространственную решетку по всему объему жидкости.

Парафин, образующий структурную объемную решетку в нефти, иммобилизующую в своих ячейках жидкую часть нефти, состоит в основном из нормальных углеводородов метанового ряда. Прочность структуры парафина растет со снижением температуры парафинистой нефти, так как при этом все большее количество парафина переходит из жидкого состояния в твердое и не только увеличивает количество дисперсной фазы в нефти, но и участвует в формировании структурной решетки. В формировании структуры нефти могут принимать участие и некоторые изоалканы с высокими температурами плавления.

Наличие твердых парафинов в нефти определяется не только температурой нефти, но и влиянием ее как растворителя на кристаллизующийся парафин. Поэтому для решения практических задач по организации транспорта парафинистых нефтей важным являются не только сведения о температуре плавления парафинов, но и о температуре кристаллизации парафина в конкретной нефти. Парафины ограниченно растворимы в нефтях. На их растворимость больше всего влияет температура, с ростом которой возрастает растворимость. Кроме температуры, на растворимость парафинов влияют давление, состав нефти, количество и состав растворённого газа, состав парафинов. Важной характеристикой нефти является температура насыщения её парафинами, при которой из нефти начинают выделяться первые кристаллы парафина. Методы определения температуры насыщения основаны на изменении определённых характеристик нефти при появлении в ней твёрдой фазы (парафинов) на сегодня используют визуальный, рефрактометрический, термографический, ультразвуковой, фильтрационный и другие методы.