论文部分内容阅读
深入分子水平探索复杂石油系统的一些共性和本质问题,为发展采油新技术提供理论基础,是石油和化学等多个学科日益关注的重要课题,是一个理论联系实际的研究领域。石油由极性自强到弱的沥青质、胶质、烃类（包括烷烃、环烷烃和芳香烃）构成,是一种特殊的胶体分散系统。以沥青质为核心的石油分散系统的稳定性问题,包括沥青质的聚集稳定性,界面稳定性,热稳定性等,是贯穿于石油勘探、开采、运输与加工全过程的重要问题,研究该问题对石油科技和工程具有理论和现实指导意义。本文就是围绕石油系统的稳定性问题,采用从实验和理论两个方面将理论联系实际,着重开展沥青质的相关性质研究和复合驱配方优化的研究。主要研究内容和成果有: 探讨了石油沥青质及胶质的组成和结构。分离提取了国内外7种原油的正己烷沥青质,通过1H和13C核磁共振（NMR）测定,结合元素分析、分子量测定,计算平均分子式和结构参数,推测模型分子。沥青质和胶质的基本结构单元均可以用稠环芳烃连接环烷烃和烷基侧链并含杂原子的单元来表示,不同沥青质及胶质的母体结构基本相似,结构单元之间形成缔合体,沥青质的缔合数约为3～6,胶质的缔合数约为2。模型分子为沥青质和胶质提供了形象、直观、简化的化学结构,有助于从分子水平加深对它们的认识和研究,同时也证明NMR是研究沥青质等复杂组分平均结构的一种较好方法。 考察了沥青质及胶质的热稳定性。采用热重分析（TG/DTG）直接观察沥青质及胶质的热裂解过程。实验结果表明,沥青质和胶质的热裂解失重温度范围明显不同,沥青质耐热稳定性强,主裂解范围窄、温度高,胶质裂解范围宽。热裂解特征与我们依据NMR推测的模型分子的结构特征相吻合。比较了三种不同的热裂解动力学处理方法,结果表明,对于组成复杂的沥青质及胶质,不宜简单地采用单个反应机理来进行热裂解动力学计算。我们把活化能分布模型（DAEM）引入沥青质的热裂解动力学处理,获得了活化能和指前因子的分布函数,结果满意。同时,观察到指前因子与活化能之间都存在明显的补偿效应,并可从过渡态理论以及我们推测的模型分子结构特征加以解释。 探索了沥青质及胶质的溶液稳定性。以大庆沥青质或胶质—甲苯溶液为对象,采用紫外—可见和荧光等光谱技术,从吸收强度、吸光系数、吸收峰变迁、极大峰位置、总荧光强度和相对峰强度等角度探讨沥青质或胶质在溶液中的聚集稳定性。实验证明,沥青质和胶质均含有一定的发色团和荧光团,在甲苯稀溶液中也会发生聚集,大庆沥青质浓度达到100mg·L-1左右聚集程度最大,胶质浓度