Исследование структурных переходов в асфальтеносодержащих углеводородных растворах методом ядерного магнитного резонанса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
 
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. Губкина 
ФАКУЛЬТЕТ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯННЫХ И ГАЗОВЫХ 
МЕСТОРОЖДЕНИЙ 
 
Кафедра физики 
Направление 553600 – «Нефтегазовое дело» 
ВЫПУСКНАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА 
На тему: «Исследование структурных переходов 
в асфальтеносодержащих углеводородных растворах 
методом ядерного магнитного резонанса»
Выполнил: Федоров А.К. Гр. НД-99-01 
Руководитель: проф. Евдокимов И.Н. 
Работа допущена к защите 
Зав. кафедрой: проф. Нагаев В.Б. 
Дата защиты 
Оценка ГАК 
Москва 2003 

2
Содержание: 
 
Введение 
Глава 1. Смолисто-асфальтеновые вещества 
1.1. Физические свойства смолисто-асфальтеновых веществ. 
1.2. Строение смол и асфальтенов 
1.3. Общий тип структурной единицы смол и асфальтенов 
1.4. Макромолекулярная структура асфальтенов 
Глава 2. Метод ядерного магнитного резонанса 
2.1. Сущность и физические основы метода 
2.2. Прибор. Принципы работы 
Глава 3. Экспериментальные исследования 
3.1 Методика подготовки растворов для измерений 
3.2 Результаты измерений 
Заключение 
Литература 
3
5
5
15
22
26
34
34
40
47
52
53
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3
 
 
Введение 
Нефтяная промышленность является одной из самых ресурсоемких и 
сложных отраслей в мировом производстве энергетического сырья. 
Дорогостоящее оборудование и огромные затраты на технологические 
процессы очень сильно влияют на уровень цен добываемой нефти, а 
соответственно и на нефтепродукты. Стремление снизить издержки 
производства ведут к постановке перед учеными целого ряда задач по 
усовершенствованию используемого оборудования и технологий для того, 
чтобы 
увеличить 
продуктивность 
пластов, 
упростить 
бурение, 
оптимизировать добычу и повысить тем самым экономическую 
эффективность 
всего 
технологического 
процесса. 
Важнейшими 
показателями эффективности использования различного оборудования в 
нефтяной промышленности являются долговечность и безаварийность 
работы в течение всего периода его эксплуатации. Эти показатели в 
значительной степени зависят не только от технических характеристик 
используемого оборудования, но и от выбранных режимов его работы, 
правильного обслуживания и своевременной ликвидации негативных 
факторов, которые ведут к авариям и осложнениям. 
Многие процессы бурения скважин, добычи и транспорта нефти и 
нефтепродуктов связаны с трудностями, возникающими в результате 
неожиданного проявления физико-химических свойств нефтей и нефтяных 
систем в разных условиях. Одним из таких негативных факторов при 
эксплуатации трубопроводов и другого оборудования является отложение 
на поверхностях твердых отложений: смолисто-парафинистых компонент 
и асфальтенов. Нетрудно угадать все последствия накопления толстого 
слоя этих веществ на находящемся в эксплуатации трубопроводе. Это 
может привести к увеличению нагрузки на насосы и даже к полной 

4
закупорке элементов трубопровода. То же самое относится и к 
контактирующим с нефтью узлам бурильного и добывающего
оборудования. При добычи высокопарафинистых нефтей наиболее заметно 
влияние 
интенсивности 
смолисто-асфальтеновых 
отложений 
на 
количество сбоев и аварий, начиная от закупорки отдельных клапанов, 
потерь времени на удаление отложений и заканчивая нарушениями в 
режиме работы скважин и трубопроводов. Естественно, все это ведет к 
простоям оборудования, порче материалов и к увеличению издержек – т.е. 
к их нерациональному использованию из-за проявления негативных 
свойств нефтяных систем. Правильным шагом в решении этой проблемы 
является изучение причин и характера этого явления для того, чтобы 
научиться его заранее прогнозировать и своевременно принимать меры 
если не к полной его ликвидации, то хотя бы к замедлению или к 
предотвращению сбоев. 
Возможность прогнозирования накопления смолисто-асфальтеновых 
отложений позволит заранее осуществлять мероприятия по их удалению и 
резко сократить расходы, связанные с ликвидацией аварий. Возможность 
каким-либо образом замедлить процесс накопления позволила бы 
сократить количество таких профилактических мероприятий. Решение, 
позволяющее полностью устранить процесс отложения тяжелых фракций 
на стенках оборудования, стало бы огромным достижением в отрасли. 
Однако, все такие задачи очень непросты и требуют тщательного изучения 
физико-химических свойств нефтей, в частности асфальтенов и смол. 
Ввиду того, что эти компоненты имеют довольно сложную структуру, 
никто не может точно сказать о них что-то наверняка. Существует 
множество гипотез, множество различных методов изучения и огромное 
количество вопросов, на которые хотелось бы иметь ответы. Практическая 
ценность знаний об асфальтенах неизмерима, так как именно эти 
компоненты во многом определяют поведение нефтяных систем.

5