Классификация нефтяных дисперсных систем по агрегатному состоянию

Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Обозначение	Тип	Примеры
Твердая	Жидкая	Т / Ж	Золи, гели, суспензии	Нефтяные остатки, битумы
Жидкая	Жидкая	Ж / Ж	Эмульсии	Вода - нефть
Газообразная	Жидкая	Г / Ж	Газовые эмульсии, пены	Жидкие НДС при барботаже
Твердая	Твердая	Т / Т	Тверд. диспер. структуры	Нефтяной кокс, углер. волокна
Жидкая	Твердая	Ж / Т	Твердые эмульсии.	Твердые углеводороды
Газообразная	Твердая	Г / Т	Отвержденные пены.	Нефтяной кокс
Твердая	Газообразная	Т / Г	Аэрозоли	Газовые гидраты
Жидкая	Газообразная	Ж / Г	Аэрозоли	Попутные газы
Газообразная	Газообразная	Г / Г	Сист. с флукт. ρ, гомофазные	Природные газы

Нефть состоит из низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений (ВМС). Низкомолекулярные соединения (НМС) представляют собой, в основном, парафиновые, нафтено-парафиновые и ароматические углеводороды. Высокомолекулярная часть нефти состоит из высокомолекулярных парафиновых углеводородов, моно- и конденсированных нафтено-парафиновых, моно- и бициклических ароматических углеводородов ряда бензола и нафталина, смол и асфальтенов.

Молекулярные растворы нефти представляют собой смесь различных НМС и ВМС.

Межмолекулярные взаимодействия (ММВ) ВМС приводят к образованию в нефти пространственных надмолекулярных структур, состоящих из множества макромолекул. В зависимости от характера связей надмолекулярные структуры подразделяются на ассоциаты, в которых действуют физические силы Ван-дер-Ваальса и комплексы с более прочными химическими связями. Физические ассоциаты способны при определенных условиях переходить в комплексы, например, при повышении температуры [13].

Макромолекулы ВМС

Надмолекулярные структуры

АссоциатыКомплексы

Число молекул ВМС в физических ассоциатах, равновесное их состояние с НМС (дисперсионной средой) зависят в основном от состава и концентрации компонентов смеси, температуры и др. условий.

Таким образом, в зависимости от условий и свойств ВМС и НМС, ВМС в нефтях могут образовывать:

• Истинные растворы, молекулы находятся в неассоциированномсостоянии;

• Обратимые нефтяные дисперсные системы, в которых дисперсной фазойявляются ассоциаты;

• Необратимые дисперсные системы, в которых дисперсной фазой являются комплексы.

К обратимым относятся системы, в которых дисперсная фаза может самопроизвольно растворяться в дисперсионной среде вплоть до образования молекулярных растворов.

Нефть может содержать углеводороды:

• Не склонные при данных условиях к процессам ассоциации (НМС, углеводороды, имеющие пространственные затруднения);

• Способные к ММВ с образованием только ассоциатов (нормальные парафиновые углеводороды);

• ВМС, склонные к образованию ассоциатов и комплексов (смолы, полициклические углеводороды, асфальтены).

Надмолекулярные структурыколлоидных размеров (10^–4–10^–9 м) отличаются отмолекул ВМСв несколько раз большей молекулярной массой, наличием поверхности раздела фаз между ними и дисперсионной средой, высокой плотностью, малой летучестью и придают нефтяной системе специфические свойства.

Система приобретает:

• структурно-механическую прочность;

• неустойчивость, способность к расслоению на фазы.

Каждая группа ВМС формирует свой тип надмолекулярных структур, например, асфальтеновые ассоциаты, ассоциаты из полициклических ароматических или парафиновых углеводородов, которые из-за различия свойств в одной и той же дисперсионной среде ведут себя неодинаково.

Формирование в нефтяных многокомпонентных системах обратимых надмолекулярных структур с различными физико-химическими и механическими свойствами и разной склонностью к расслоению существенно влияет на добычу, транспорт, подготовку и хранение нефти. Если не регулировать процессы формирования надмолекулярных структур, то это может привести к потерям ценных компонентов в пласте, высоким гидравлическим сопротивлениям при транспорте нефти, образованию отложений в трубопроводах, резервуарах и другом оборудовании.