Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/1.

Деркач С. Р. и др. Химический состав нефти шельфа Печорского моря 38 УДК 665.61.014(268.45) С. Р. Деркач, Г. И. Берестова, В. Ю. Новиков, Д. С. Колотова, К. М. Бричка, G. Simonsen Химический состав нефти шельфа Печорского моря Исследованы физико-химические свойства нефти шельфа Печорского моря и выделенных из нее компонентов с использованием рефрактометрии, титриметрии, вискозиметрии, реометрии и стандартных методов анализа нефти и нефтепродуктов. Проведено фракционирование нефти при атмосферном давлении, выделено несколько фракций, кипящих при температуре ниже и выше 211 ° С. Химический структурно-групповой состав нефти и выделенных из нее компонентов исследован с помощью Фурье-ИК-спектроскопии (инфракрасной спектроскопии). Плотность нефти шельфа Печорского моря в градусах API составляет 24,2. Анализ химического состава показал, что содержание воды в исследуемом образце нефти – около 0,03 мас.%. Нефть содержит углеводороды (включая алканы, нафтены, арены) и смолисто-асфальтеновые вещества (соответственно 89 и 10 мас.%); алканы – около 66 %, в том числе алканы нормального строения – около 37 %. Низкая температура застывания исследованного образца нефти, равная –43 ° C, косвенно свидетельствует о низком содержании твердых алканов (парафинов). По содержанию смолисто-асфальтеновых веществ нефть можно отнести к типу смолистых нефтей. На основании анализа спектральных коэффициентов ароматичности и алифатичности исследуемую нефть можно отнести к типу нафтеновых нефтей. По данным Фурье-ИК- спектроскопии, нафтены и арены составляют соответственно 5,9 и 17,8 мас.%. Таким образом, данные структурно-группового состава нефти и нефтяных фракций позволяют отнести исследованный образец к типу тяжелых смолистых нафтеновых нефтей. Полученные в условиях сдвиговых деформаций реологические параметры характеризуют нефть как вязко-пластичную среду. Ключевые слова: нефть, фракционный состав, парафины, нафтены, арены, смолы, асфальтены, плотность, вязкость. Введение В настоящее время традиционные запасы сырой нефти истощаются по всему миру. Поэтому внимание ученых и промышленных компаний обращается в сторону нетрадиционных нефтяных месторождений, и прежде всего находящихся на шельфе в труднодоступных арктических регионах, характеризующихся повышенной чувствительностью к экологическим рискам. Освоение таких месторождений требует новых методов добычи и транспортировки сырой нефти в условиях низких температур и присутствия ледяного покрова. Неизбежно возникает необходимость повышения текучести нефти и сохранности трубопроводов. Особые трудности возникают при работе с нефтями, в состав которых входят парафины, асфальтены, а также сформировавшиеся гидраты – твердые соединения, включающие газ, воду и по своей консистенции напоминающие лед. Парафиновые и смолисто-асфальтеновые отложения создают проблемы при разработке скважин и при транспортировке нефтей, богатых этими веществами. Не меньшие трудности создают и гидраты, которые образуются в условиях низких температур и повышенных давлений. Именно они блокируют работу подводных транспортных систем, образуя так называемые гидратные пробки [1]. Для предотвращения формирования гидратных пробок разрабатываются специальные реагенты – кинетические ингибиторы гидратов [2] и антиагломераты [3], которые демонстрируют свою эффективность при их применении уже в малых дозах [4; 5] в процессе добычи на шельфе. Для работы в высоких северных широтах необходима разработка новых технологий удаления гидратов из нефти, безопасных для окружающей среды. Физико-химические свойства нефти и ее химический состав во многом определяют выбор способа решения этой задачи. Нефть с точки зрения ее химического состава представляет собой сложную смесь алканов (насыщенных углеводородов нормального и разветвленного строения), циклоалканов (нафтенов), ароматических углеводородов (аренов) различной молекулярной массы, а также гетероатомных кислородных, сернистых, азотистых соединений и высокомолекулярных соединений (смол и асфальтенов), находящихся в нефти в виде коллоидных образований [6]. Химический состав нефти значительно изменяется в различных месторождениях, более того, каждое месторождение характеризуется индивидуальным, только ему присущим составом сырой нефти. Свойства нефти зависят от ее состава – соотношения различных групп углеводородов, гетероатомных соединений, смол и асфальтенов. Именно от состава зависят технологии добычи и транспортировки нефти [7]. В то же время данные по химическому структурно-групповому составу и по физико-химическим характеристикам нефти позволяют идентифицировать источник загрязнения водной акватории при возможных нештатных ситуациях на промыслах и при транспортировке нефти. Одним из методов, который с успехом применяется для анализа элементного состава [8; 9] и структурно-группового состава нефтей, является Фурье-ИК-спектроскопия [10; 11]. В настоящей работе проведено исследование физико-химических свойств и химического состава нефти шельфа Печорского моря и выделенных из нее компонентов. Необходимость такого исследования обусловлена расширением совместных работ Мурманского государственного технического университета