Вязкоупругие и термодинамические свойства высоковязкой нефти различной степени обводненности

Dependencies of the viscoelastic and thermodynamic properties of high-viscosity oil from the oil-gathering reservoir of the N-Korenevskoye and Denisovskoye fields on the degree of water cut and temperature have been established. Under the conditions of shear deformations and at comparable temperatures, the nature of the processes of structure formation of oil at a low degree of water cut is due to phase transitions of paraffins, which is consistent with the experimental data described in the literature for non-watered oils, indicating the identity of the nature of intermolecular interactions between non-watered oil and oil with a low degree of water cut. The maximum effect of the thermal method for reducing the viscosity of oil with a low degree of water cut can be achieved when it is heated to the paraffin melting point Tm*, determined using the ln(η) = f (1/T) dependence. The peculiarity of the rheological behavior of high-water-cut oil is due to an increase in the energy of intermolecular interaction, which in the entire temperature range is practically comparable to Eact1 of low-water cut oil at T <Tm*, which is associated with the formationn of invert emulsions stabilized by interphase layers of asphaltene molecules. It is shown that an increase in temperature and shear deformations contribute to a decrease in the values of the effective viscosity of low and high water cut oil; however, the destruction of their colloidal structure does not occur in the entire range investigated. The loss of aggregate and kinetic stability of high-viscosity watered oil is achieved in the presence of a surfactant composition based on Sorbital C-20 and a sodium salt of alkylbenzenesulfonic acid, which causes the desorption of “natural stabilizers” from the oil-water interface and, as a consequence, the coalescence of water droplets.Установлены зависимости вязкоупругих и термодинамических свойств высоковязкой нефти из нефтесборного коллектора Н-Кореневского и Денисовского месторождений от степени обводненности и температуры. В условиях сдвиговых деформаций и при сопоставимых температурах характер процессов структурообразования нефти при низкой степени обводненности обусловлен фазовыми переходами парафинов, что согласуется с экспериментальными данными, описанными в литературе для необводненных нефтей, указывая на идентичность характера межмолекулярных взаимодействий необводненной нефти и нефти с низкой степенью обводненности. Максимальный эффект при термическом способе снижения вязкости нефти с низкой степенью обводненности можно достичь при ее нагреве до температуры плавления парафинов Тпл*, определенной с использованием зависимости ln(η) = f(1/T). Особенность реологического поведения высокообводненной нефти обусловлена ростом энергии межмолекулярного взаимодействия, которая во всем температурном интервале практически сопоставима с Еакт1 низкообводненной нефти при Т < Тпл*, что связано с образованием инвертных эмульсий, стабилизированных межфазными слоями из молекул асфальтенов. Показано, что снижению значений эффективной вязкости низко- и высокообводненной нефти способствует повышение температуры и сдвиговых деформаций, однако разрушения их коллоидной структуры во всем исследуемом интервале не происходит. Потеря агрегативной и кинетической устойчивости высоковязкой обводненной нефти достигается в присутствии поверхностно-активной композиции на основе Сорбиталь С-20 и натриевой соли алкилбензолсульфокислоты, вызывающей десорбцию «природных стабилизаторов» с межфазной границы раздела нефть–вода и, как следствие, коалесценцию капелек воды.

Влияние химического строения катионных ПАВ на процессы смачивания породообразующих минералов

Interfacial interactions of cationic surfactants of various chemical structures at the solution / finely dispersed mineral material (quartz and dolomite) interface were studied. It is established that the modification of the surfaces of quartz and dolomite with cationic surfactants leads to a change in the structure and radius of the capillaries due to the formation of adsorption-solvate shells. The hydrophobic ability of cationic surfactants is determined by the structure of the hydrophilic part of their molecules – the balance of amino groups in the alkyl chains and the absence of steric hindrances during adsorption interaction with the surface of mineral materials. The mixture of surfactants containing six amino groups and a polyhydric alcohol glycerin has an effective hydrophobic ability from both aqueous and highly mineralized solutions.Изучены межфазные взаимодействия катионных ПАВ различного химического строения на границе раздела раствор/тонкодисперсный минеральный материал (кварц и доломит). Установлено, что модифицирование поверхностей кварца и доломита катионными ПАВ приводит к изменению структуры и радиуса капилляров вследствие образования адсорбционно-сольватных оболочек. Гидрофобизирующая способность катионных ПАВ определяется строением гидрофильной части их молекул – сбалансированностью аминогрупп в алкильных цепях и отсутствием стерических затруднений при адсорбционном взаимодействии с поверхностью минеральных материалов. Эффективной гидрофобизирующей способностью как из водных, так и высокоминерализованных растворов обладает композиция из аминопроизводных жирных кислот рапсового масла, содержащая шесть аминогрупп и многоатомный спирт глицерин

Marker assisted selection of potato breeding lines with combination of PVY resistance genes from different wild species

Potato virus Y (PVY) is considered as one of the most harmful virus infections of this crop. Thus, it is a topical problem to breed potato varieties resistant against a wide range of PVY strains and to create initial breeding material that will have a combination of resistance genes from different species. The aim of the study was: (1) to genotype a collection of 376 breeding lines (BL), developed from complex interspecific hybrids, using DNA markers of PVY resistance genes, (2) to identify accessions with markers of resistance genes from different species for subsequent use in marker assisted selection (MAS), (3) to evaluate the suitability of DNA markers of PVY resistance genes for genotyping BL developed through interspecific hybridization. It was ascertained that the markers most widely represented in the collection were RYSC3 of the Ryadg gene (49.7%), Ry364 and RAPD38-530 of the Rychc gene (50.5% and 45.2%, respectively), and Yes3-3A of the Rysto gene (29.8%). The markers Ry186 of Rychc and GP122/EcoRV780 of  Ryf-sto  were found only in some accessions. The frequency of occurrence of BL that had markers of PVY resistance genes from two different species varied between 2.7% (Yes3-3a marker of Rysto and both two markers of Rychc) and 8.5-9.0% (RYSC3 marker of Ryadg and both two markers of Rychc, or only Ry364 marker of this gene). In total, the collection was found to contain 134 BL (47.6%) with markers of resistance genes from two different species. A combination of four markers for three genes of different origin (Ryadg, Rysto and Rychc) was found in 27 BL (7.2%). Extreme resistance to PVY of most BL (302 out of 357) was obviously determined by the presence in them of the currently used resistance genes detected by DNA markers applied in the study. Nevertheless, a significant part of accessions (55 of 61) that did not have any markers was resistant to PVY. At the same time, 13 BL (3.5%) with the markers were susceptible to the virus. Such a level of discrepancies is considered as acceptable for the initial MAS of breeding material. The obtained data on the presence of the markers of PVY resistance genes of different origin and their combination in BL ensures a more effective use of such BL in breeding in comparison with the BL resistant to the virus, though lacking corresponding markers

Регулирование межфазных процессов поверхностно-активными веществами и их композициями при разработке технологий нефтеотдачи

Physicochemical aspects of the regulation of interfacial processes occurring at the oil-water-rock interface in the presence of ionic surfactants and their compositions are considered with the goal of developing efficient, scientifically grounded innovative technologies ensuring enhanced oil recovery and refining. A complex of studies of surface phenomena in the presence of ionic surfactants made it possible to identify criteria for evaluating the effectiveness of their action at the oil-water-rock interface, which makes it possible to predict the behavior of surfactants in real conditions of oil production and to use them purposefully in various enhanced oil recovery technologies.Рассмотрены физико-химические аспекты регулирования межфазных процессов, протекающих на границах раздела нефть–вода–порода в присутствии ионогенных ПАВ и их композиций, с целью разработки эффективных, научно обоснованных инновационных технологий, обеспечивающих повышение нефтеотдачи и нефтепереработки. Проведенный комплекс исследований поверхностных явлений в присутствии ионогенных ПАВ позволил выявить критерии оценки эффективности их действия на границах раздела нефть–вода–порода, что дает возможность прогнозировать поведение ПАВ в реальных условиях нефтедобычи и целенаправленно использовать их в различных технологиях повышения нефтеотдачи

Реологические свойства и групповой химический состав окисленного битума в присутствии волокнистых материалов различной структуры

The rheological properties of oxidized bitumen in the presence of fibrous materials based on cellulose and chrysotile asbestos used as stabilizing additives in the production of crushed stone-mastic asphalt concrete mixtures have been studied. It has been established that the supramolecular structure of fibers characterizing the interaction between macromolecules largely determines the effectiveness of their structuring action for oxidized bitumen. Thus, the introduction of cellulose fiber leads to an increase in the ability of the bitumen colloidal structure to the simultaneous occurrence of elastic and plastic components of deformation. This is due to the uniform distribution of the fiber in the dispersion medium of bitumen due to the penetration of hydrocarbon components of bitumen into the interfibrillary space of cellulose and the rupture of hydrogen bonds between hydroxyl groups. Тhe presence of strong structural bonds between chrysotile-asbestos macromolecules prevents the formation of strong reinforcing mesh in bitumen oils. As a result, the values of the structural and rheological parameters Pk1, Pk2 and Pm of the bitumen/chrysotile-asbestos composition are 1.5–2 times lower compared to the values for the bitumen/cellulose composition. The results of the study of the group composition and structural-rheological properties of bitumen compositions after heating at T = 163 °C indicate a higher stability of the bitumen-cellulose structure to the processes of thermal oxidative degradation compared to the structure formed in the bitumen/chrysotile-asbestos composition. By the method of thin-layer chromatography, it was found that the concentration of oils in the bitumen/chrysotile-asbestos composition is higher as compared to the bitumen/cellulose composition, indicating that the weakening of rheological properties and thermal stability in the presence of chrysotile-asbestos is not related to the microstructure of its fibers, which, according to some researchers, is prone to selective diffusion of oils into the capillaries of fibrils. Изучены реологические свойства окисленного битума в присутствии волокнистых материалов на основе целлюлозы и хризотил-асбеста, используемых в качестве стабилизирующих добавок при производстве щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей. Установлено, что надмолекулярная структура волокон, характеризующая взаимодействие между макромолекулами, в значительной степени определяет эффективность их структурирующего действия для окисленного битума. Так, введение целлюлозного волокна приводит к повышению способности коллоидной структуры битума к одновременному возникновению упругой и пластической составляющих деформации, что обусловлено равномерным распределением волокна в дисперсионной среде битума вследствие проникновения углеводородных компонентов в межфибриллярное пространство целлюлозы и разрывам водородных связей между гидроксильными группами. В то же время наличие прочных структурных связей между макромолекулами хризотил-асбеста препятствует формированию прочной армирующей сетки в маслах битума и, как следствие, значения структурно-реологических параметров Pk1, Pk2 и Pm композиции битум–хризотил-асбест в 1,5–2 раза ниже по сравнению со значениями для композиции битум/целлюлоза. Результаты исследования группового состава и структурно-реологических свойств битумных композиций после прогрева при Т = 163 °С свидетельствуют о более высокой стабильности битумно-целлюлозной структуры к процессам термоокислительной деструкции по сравнению со структурой, сформированной в присутствии хризотил-асбеста. Методом тонкослойной хроматографии установлено, что концентрация масел в композиции битум–хризотил-асбест выше по сравнению с композицией битум–целлюлоза, свидетельствуя о том, что ослабление реологических свойств и термостабильности в присутствии хризотил-асбеста не связано с особенностями микроструктуры его волокон, склонной, по мнению ряда исследователей, к избирательной диффузии масел в капилляры фибрилл.

СТАБИЛИЗАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ДИСПЕРСИЙ КОМПОЗИЦИЯМИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Colloid-chemical properties of water solutions of compositions of surfactants of different nature are studied. The synergetic effects for the compositions of cationic/anionic surfactants and cationic/non-ionized surfactants at micellization and adsorption are found. It has been found that the maximal synergism of action, showing up in a decrease of surface tension, is offered by the composition of cationic/anionic surfactants in the component 4 : 1. This fact stipulates the efficiency of its dispersive action and its capacity of forming on the surface of particles the dispersible phase of oil slime of the structured layer, possessing maximum elasticity and mechanical strength, as compared to the molecules of cationic and non-ionized surfactants. Water dispersions of oil slime obtained with the use of the composition of cationic and anionic surfactants are the aggregative and kinetically stabilized dispersions of direct type.Изучены коллоидно-химические свойства водных растворов композиций поверхностно-активных веществ (ПАВ) различной природы: катионные ПАВ (КПАВ), анионные ПАВ (АПАВ), неионогенные ПАВ (НПАВ). Обнаружены синергетические эффекты для композиций КПАВ/АПАВ и КПАВ/НПАВ при мицеллообразовании и адсорбции. Установлено, что максимальным синергизмом действия, проявляющимся в снижении поверхностного натяжения, обладает композиция КПАВ/АПАВ при соотношении компонентов 4  :   1. Этот факт обуславливает эффективность ее диспергирующего действия и способность к формированию на поверхности частиц дисперсной фазы нефтешлама структурированного слоя, обладающего максимальной упругостью и механической прочностью по сравнению с молекулами КПАВ/НПАВ. Водные дисперсии нефтешлама, полученные с использованием композиции КПАВ/АПАВ, являются агрегативными и кинетически устойчивыми дисперсиями прямого типа

МЕЖФАЗНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА НЕФТЬ–ВОДА В ПРИСУТСТВИИ АНИОННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

The effect of anionic surfactant alkyl chain structure on the processes occurring at oil–surfactant solution interface and structure formation in water solution, has been studied. The criteria for evaluating anionic surfactants҆ efficiency have been formulated. It has established that their behavior at the oil–water interface is governed not only by the linearity and saturation of the alkyl group, but also by its length and presence of aromatic ring in its structure. The regularities found are in agreement with the data on the ability of anionic surfactant solutions to wash off oil from metal surface, structural and rheological properties of their water solutions. It has been shown that anionic surfactants effectively reduce the interfacial tension at the oil – water and stabilize the drops of oil thus improving the processes of recovery, preparation and transportation of heavy oil.Изучено влияние строения углеводородного радикала АПАВ на процессы, происходящие на межфазной границе нефть–раствор АПАВ, и структурообразование в их водных растворах. Выявлены критерии оценки эффективности действия АПАВ, заключающиеся в том, что их поведение на границе нефть–вода зависит от строения углеводородного радикала молекулы АПАВ и определяется линейностью, насыщенностью, а также при уменьшении длины радикала наличием ароматического кольца в его структуре. Полученные закономерности изменения межфазного взаимодействия на границе свободная нефть–вода в присутствии АПАВ коррелируют с результатами исследования их нефтеотмывающей способности с металлической поверхности и структурно-реологическими свойствами водных растворов.

Адсорбционная способность бинарных смесей ПАВ на межфазных границах раздела

The adsorption capacity on the interphase surfaces of solution / air and solution / mineral material of binary mixtures of anionic (alkylbenzenesulfonic acid and its sodium salt (ABSCNa)) and nonionic surfactants (Tween-80) was studied. It has been established that the adsorption interaction of binary mixtures of surfactants with the surface of quartz and dolomite is affected by the presence of potential-determining ions that activate the surface of mineral materials, the charge and hydration of the anionic antagonists, the nature of the intermolecular interactions between the surfactant-components of the mixture. It was shown that the ABSCNa / Tween-80 mixture, characterized by low adsorption capacity to the mineral materials under study and absence of interaction between the surfactant components of the mixture, has a maximum oil displacement capacity from the surface of dolomite and quartz.Изучена адсорбционная способность на межфазных поверхностях раствор/воздух и раствор/минеральный материал бинарных смесей анионного (алкилбензолсульфокислота и ее натриевой соли (АБСКNa)) и неионогенного ПАВ (Твин-80). Установлено, что на адсорбционное взаимодействие бинарных смесей АПАВ/НПАВ с поверхностью кварца и доломита оказывает влияние наличие потенциалопределяющих ионов, активирующих поверхность минеральных материалов, заряд и гидратированность противоионов АПАВ, характер межмолекулярных взаимодействий между ПАВ-компонентами смеси. Показано, что смесь АБСКNa/Твин-80, характеризующаяся низкой адсорбционной способностью к исследуемым минеральным материалам и отсутствием взаимодействия между ПАВ-компонентами смеси, обладает максимальной нефтевытесняющей способностью с поверхности доломита и кварца

Mатричный синтез многомерного пористого кремнезема

Isothermal data of superficial tension of solutions of surfactant mixture and low-temperature nitrogen sorption of multidimensional porous silica received by template synthesis prove complementarity of its properties and properties of SAA micelles. The measured isotherms of gas sorption belong to IV Type inherent in mesoporous adsorbents. The BET specific surface area is 600–800 m2/g, and the Gurvich pore volume is 0.7–1.0 cm3/g. With increase in mole fraction of nonionic component these values decrease, the ordered texture of SiO2, characteristic of MCM-48 mesoporous molecular sieve, collapses, d211-spacing becomes < 3.31 nm, and NLDFT distribution is transformed from monomodal to polymodal one.Изотермические данные поверхностного натяжения растворов смеси поверхностно-активных веществ и низкотемпературной сорбции азота многомерным пористым кремнеземом, полученным путем матричного синтеза, доказывают комплементарность его свойств и свойств мицелл ПАВ. Измеренные изотермы газовой сорбции относятся к типу IV, присущему мезопористым адсорбентам. Удельная поверхность по БЭТ составляет 600–800 м2/г, а объем пор по Гурвичу – 0,7–1,0 см3/г. С увеличением молярной доли неионного компонента значения данных величин уменьшаются, упорядоченная текстура SiO2, характерная для мезопористого молекулярного сита МСМ-48, разрушается, межплоскостное расстояние d211 становится < 3,31 нм, и NLDFT-распределение из мономодального трансформируется в полимодальное