Ультрамикроскопия открывает новые возможности в анализе стабильности нефти: впервые определен порог агрегации асфальтенов на наноуровне
Специалисты Института проблем нефти и газа РАН впервые применили метод ультрамикроскопии для определения порога начала агрегации асфальтенов в модельных нефтяных системах. Исследование, проведенное на анализаторе наночастиц NP Counter, показало, что этот метод обладает беспрецедентной чувствительностью, позволяя визуализировать и подсчитывать отдельные наноразмерные асфальтеновые агрегаты на самых ранних стадиях их образования.
Асфальтены, естественные компоненты нефти, при определенных условиях выпадают в осадок, образуя плотные отложения (АСПО). Это приводит к серьезным технологическим проблемам на всех этапах — от добычи до переработки. Ключевым этапом в борьбе с АСПО является точное определение порога устойчивости нефтяной системы — точки, в которой начинается необратимое осаждение асфальтенов.
В ходе исследования модельную систему «толуол-асфальтены» титровали н-гептаном, выступающим в роли осадителя. После каждой дозы гептана проводился параллельный анализ двумя методами: ультрамикроскопией (NP Counter) и динамическим светорассеянием (DLS).
Были получены следующие результаты:
Прямая визуализация. Ультрамикроскоп NP Counter позволил в реальном времени наблюдать за появлением и ростом количества наночастиц в образце.
Четкое определение порога. На графике зависимости концентрации частиц от доли гептана был четко зафиксирован момент резкого роста числа агрегатов, что соответствует порогу устойчивости системы.
Преимущество в чувствительности. Метод ультрамикроскопии зафиксировал начало массовой агрегации при более низких концентрациях осадителя (около 69-70% об.), в то время как метод DLS надежно детектировал частицы лишь при 76,2% об. гептана. Это доказывает, что ультрамикроскопия «видит» самые первые акты образования асфальтеновых агрегатов, когда их концентрация еще слишком мала для регистрации косвенными методами.
«Возможность напрямую подсчитывать наночастицы открывает новую страницу в исследованиях стабильности нефти, — комментирует автор исследования — Мы больше не полагаемся на косвенные признаки, а можем буквально увидеть и посчитать, когда и с какой скоростью начинается процесс агрегации. Это критически важно для разработки эффективных реагентов-ингибиторов АСПО».
Метод ультрамикроскопии с использованием анализатора NP Counter является мощным инструментом не только для фундаментальных исследований, но и для прикладных задач нефтяной отрасли, включая оперативную оценку стабильности сырой нефти и скрининг химических ингибиторов.
О NP Counter:
NP Counter — это анализатор концентрации и размера наночастиц российского производства, работающий на принципе ультрамикроскопии. Прибор обеспечивает прямое наблюдение и подсчет наночастиц в жидкостях в диапазоне размеров от 10 нм до 2 мкм. Cайт производителя www.npcounter.ru
Подробнее о проведенных исследованиях в научной статье в журнале “Актуальные проблемы нефти и газа”