ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Этапы формирования фазы в нефтяных системах из "Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем" Низкотемпературные, среднетемпературные, а также до некоторых значений уплотнения высокотемпературные агрегативные комбинации являются лабильными образованиями, состав и размеры которых изменяются под воздействием внешних факторов. [c.53] Формирование в нефтяной системе при высоких температурах необратимых агрегативных комбинаций высокомолекулярных соединений в присутствии агрегативных комбинаций пузырькового типа в конечном итоге приводит к образованию твердой пены — кокса. Подобные агрегативные комбинации, имеющие упорядочен-н уто структуру, часто называют кристаллитами. Кристаллиты являются необратимыми в высокотемпературной области структурами, представленными агрегативными комбинациями, образованными за счет химических связей продуктами термополиконденсации и уплотнения компонентов нефтяного сырья полициклических ароматических углеводородов, смол, асфальтенов, карбенов, карбоидов и др. В общем случае необратимую совокупность агрегативных комбинаций нефтяного происхождения, отличающуюся условно конечными физико-химическими и струкаурно-механичес-кими характеристиками, можно назвать сверхструктурой. [c.53] Систематизируя вышеизложенный материал, в процессе фазообразования в нефтяных системах можно выделить три основных этапа, согласно рис. 3.1. Исходной нефтяной системой является молекулярный раствор, который при определенных условиях превращается в нефтяную дисперсную систему. [c.53] Рассматривая более подробно нефтяную дисперсную систему, можно также определить последовательность формирования надмолекулярных струк1ур дисперсной фазы и одновременно обозначить иерархию возникающих элементов структуры дисперсной фазы, представленную в табл. 3.1. [c.53] Надмолекулярная структура нефтяной системы представляет собой образования, сформированные из двух или нескольких молекул. Надмолекулярные образования от-уУичаются от молекулярных значительным усложнением состава и степенью асимметрии. Таким образом, в нефтяной системе в общем случае сосуществуют в броуновском доижении многочисленные молекулярные и надмолекулярные образования, находящиеся во взаимодействии, приводящем к изменению их энергетических и структурных характеристик. Степень взаимосвязи взаимодействующих частиц и их упорядоченность в определенном объеме нефтяной системы во многом зависят от условий, в которых находится нефтяная система, и внешних воздействий, испытываемых системой. [c.55] К формированию надмолекулярных структур в нефтяных системах наиболее склонны высокомолекулярные углеводородные и неуглеводородные составляющие нефти при определенных внешних условиях, в которых находится система. Образование надмолекулярных структур способствует переходу системы из стабильного состояния в метастабильное. Примером систем в метастабильном состоянии являются перенасыщенные растворы и перегретые жидкости. [c.55] В метастабильном состоянии система характеризуется некоторым комплексом новых специфических свойств, обязанных проявлению межмолекулярных взаимодействий в системе, в большей степени между надмолекулярными структурами. Наиболее характерным свойством нефтяных систем в метастабильном состоянии яву яотся их склонность к фазообразованию. При этом вероятными компонентами отдельных фаз в случае их выделения являются концентраты высокомолекулярных структурирующихся компонентов системы, легкие низкомолекулярные углеводороды, не склонные к структурированию, а также гетероциклические неуглеводородные поверх1юстно-активные соединения нефти. [c.55] Надмолекулярные струкауры в нефтяной системе являются дозародышевыми об разованиями, и если созданы соответствующие внешние условия для их роста и стабилизации, то из надмолекулярных структур формируются частицы дисперсной фазы. В этих случаях нефтяная система превращается в типичную дисперсную систему со многими присущими ей свойствами. [c.55] Нефтяную дисперсную систему при нормальных условиях возможно представить как систему находящихся в дисперсионной среде микроскопических образований над молекулярных структур и дисперсной фазы, взаимодействующих некоторым н( жестким образом на макроскопических расстояниях. [c.55] Процесс сближения макромолекул и их взаимодействия при коагуляции лимитирован многими факторами, из которых к числу основных можно отнести расклинивающее давление [21-23], в тонких прослойках между молекулами, структурно-механические свойства сорбционных слоев сближающихся частиц, физико-химические характеристики дисперсионной среды и др. [c.56] Коалесценция частиц дисперсной фазы приводит к изменению дисперсности системы. Устойчивость к процессам коалесценции и коагуляции в реальных нефтяных дисперсных системах различна. Для рассмотрения механизмов образования элементов дисперсной фазы в нефтяных дисперсных системах удобно рассмотреть надмолекулярные структуры в системе, а может быть и частицы дисперсной фазы, состоящие из смолисто-асфальтеновых веществ или высокомолекулярных парафиновых углеводородов, в виде жестких тел с малыми размерами, определенной формы и некоторым запасом поверхностной энергии, способствующей взаимодействию этих тел, с образованием пространственных структур наивыгоднейшей конфигурации, то есть наиболее компактных и с минимально возможным объемом. При пониженных температурах этот процесс приводит в конечном итоге к образованию упорядоченной кристаллической структуры. При повышенных температурах, вследствии дезорганизующего воздействия теплового движения, устанавливается лишь частичное равновесие сосуществующих в системе молекулярных или надмолекулярных группировок конечных размеров, имеющих сходную ориентацию. Подобные группировки в нефтяных дисперсных системах отличаются расплывчатыми границами, образованными переходным сольватным слоем. Определение размеров элементарных группировок в нефтяных дисперсных системах является достаточно сложной задачей, не решенной окончательно до последнего времени. [c.56] Приложение внешнего воздействия к нефтяной дисперсной системе заставляет элементарные группировки, в частном случае соприкасающиеся, деформироваться либо изменять ориентацию в пространстве, что приводит к образованию дефектов системы, которые мгновенно занимают наиболее вакантные другие элементы нефтяной дисперсной системы, приводя, таким образом, к общему изменению энергетического равновесия в системе. В этих случаях важная роль отводится вращательным (спиновым) степеням свободы молекул. При этом изменение ориентации группировки происходит за счет поворота каждой молекулы вокруг своей собственной оси, приводящего к перемещению ее центра тяжести, однако не нарушающего взаимный контакт соседних молекул. [c.56] Вернуться к основной статье