tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2022-3-96-109tumnig-1036Research ArticleХИМИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИCHEMISTRY AND CHEMICAL TECHNOLOGIESИсследование низкотемпературных свойств нефти методом диэлектрической спектроскопииInvestigating the low-temperature properties of oil by the method of dielectric spectroscopyШевелеваМ. Г.ShevelevaM. G.

Шевелева Марина Геннадьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры общей и физической химии

Тюмень

Marina G. Sheveleva, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of General and Physical Chemistry

Tyumen

shevelevamg@tyuiu.ruТарановаЛ. В.TaranovaL. V.

Таранова Любовь Викторовна, кандидат технических наук, доцент кафедры переработки нефти и газа

Тюмень

Lyubov V. Taranova, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Oil and Gas Processing

Tyumen

АгаевС. Г.AgaevS. G.

Агаев Славик Гамид оглы, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры переработки нефти и газа

Тюмень

Slavik G. Agaev, Doctor of Engineering, Professor, Chief Researcher at the Department of Oil and Gas Processing

Tyumen

Тюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation2022270620220396109Copyright © Шевелева М.Г., Таранова Л.В., Агаев С.Г., 20222022Шевелева М.Г., Таранова Л.В., Агаев С.Г.Sheveleva M.G., Taranova L.V., Agaev S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/1036

В работе исследована возможность применения метода диэлектрической спектроскопии для оценки низкотемпературных свойств нефти. Представлены результаты определения физико-химических характеристик и диэлектрических параметров 25 образцов нефти месторождений Тюменской области. По данным температурно-диэлектрической спектроскопии, в интервале температур –110 ÷ +20 °С обнаружен процесс стеклования нефти, определены температура стеклования tС и температурная область структурного застывания ∆t нефти. Температуру стеклования принято считать истинной температурой застывания. Установлены зависимости tС и ∆t нефти от ее физико-химических характеристик, которые были исследованы методами корреляционного и регрессионного анализа. Температуру стеклования и температурную область структурного застывания предложено использовать в качестве показателей для оценки низкотемпературных свойств нефти. Температура стеклования может быть использована в качестве показателя низкотемпературных свойств нефтей любого типа как характеристика вязкостного (истинного) застывания, а температурная область структурного застывания — только парафинистых нефтей (наряду с используемым показателем температуры застывания).

На основе полученных данных возможна разработка предложений по применению метода диэлектрической спектроскопии для прогнозирования, определения и контроля отдельных физико-химических характеристик нефти в процессах ее добычи, сбора, подготовки и транспортировки, что в значительной степени может сократить время и стоимость анализа.

The article is devoted to the possibility of using the dielectric spectroscopy method for assessing the low-temperature properties of oil. For 25 samples of oil in the fields of Tyumen region the physical and chemical characteristics have been determined, in the temperature range dielectric permittivity ℇ and the tangent angle of dielectric losses tg δ were obtained. The dielectric relaxation of oil was established. The calculated values of dielectric relaxation parameters made it possible to interpret this process as a glass transition process. The glass transition temperature tС and the region of structural solidification ∆t of oil have been determined. The dependences of tС and ∆t of oil on its physico-chemical characteristics have been established and investigated by methods of correlation and regression analysis. The glass transition temperature tС and the temperature range of structural solidification ∆t have been proposed to estimate the lowtemperature properties of oil. In the future, on the basis of data obtained, recommendations for application of dielectric spectroscopy method for forecasting and operational control of some (individual) characteristics of oil in the processes of its production, collection, preparation and transportation can be developed.

низкотемпературные свойства нефтидиэлектрическая проницаемостьтемпература стеклованияlow-temperature properties of oildielectric permittivityglass transition temperatureReferencesПерсиянцев, М. Н. Добыча нефти в осложненных условиях / М. Н. Персиянцев. – Москва : Недра-Бизнесцентр, 2000. – 653 с. – Текст : непосредственный.Persiyantsev, M. N. (2000). Dobycha nefti v oslozhnennykh usloviyakh. Moscow, Nedra-Biznestsentr Publ., 653 p. (In Russian).Агаев, С. Г. О механизме застывания нефтей и нефтепродуктов / С. Г. Агаев. – Текст : непосредственный // Тезисы докладов международной научнотехнической конференции «Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки». – Тюмень, 1993. – С. 170–171.Agaev, S. G. (1993). O mekhanizme zastyvaniya neftey i nefteproduktov. Tezisy dokladov mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii "Neft' i gaz Zapadnoy Sibiri. Problemy dobychi i transportirovki". рp. 170-171. (In Russian).Химия нефти / Ю. В. Поконова, А. А. Гайле, Спиркин В. Г. [и др.] ; под редакцией З. И. Сюняева. – Ленинград : Химия : Ленингр. отд-ние, 1984. – 360 с. – Текст : непосредственный.Pokonova, Yu. V., Gajle, A. A., Spirkin, V. G., Chertkov, Ya. B., Fakhrutdinov, R. Z., Safieva, R. Z.,… Batueva, I. Yu. (1984). Khimiya nefti. Leningrad, Khimiya Publ., 360 p. (In Russian).Методика определения температуры застывания аномальных нефтей / Э. С. Южакова, М. Г. Шевелева, А. П. Леонтьев, С. Г. Агаев. – Текст : непосредственный // Тезисы докладов Всесоюзной конференции по химии нефти. – Томск, 1989. – С. 102–103.Yuzhakova, E. S., Sheveleva, M. G., Leontiev, A. P., & Agaev, S. G. (1989). Metodika opredeleniya temperatury zastyvaniya anomal'nykh neftey. Tezisy dokladov Vsesoyuznoy konferentsii po khimii nefti. Tomsk, рр. 102-103. (In Russian).Агаев, С. Г. Температурно-диэлектрическая спектроскопия масляных углеводородов из смеси нефтей Западной Сибири / С. Г. Агаев, М. Г. Шевелева, О. П. Дерюгина. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 1990. – № 6. – С. 51–55.Agaev, S. G., Sheveleva, M. G., & Deryugina, O. P. (1990). Temperaturnodielektricheskaya spektroskopiya maslyanykh uglevodorodov iz smesi neftey Zapadnoy Sibiri. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Neft' i gaz, (6), рр. 51-55. (In Russian).Агаев, С. Г. Особенности фазовых переходов в углеводородах остаточных масел / С. Г. Агаев, М. Г. Шевелева, Л. А. Шаброва. – Текст : непосредственный // Химия и технология топлив и масел. – 1990. – № 6. – С. 29–31.Agaev, S. G., Sheveleva, M. G., & Shabrova, L. A. (1990). Osobennosti fazovykh perekhodov v uglevodorodakh ostatochnykh masel. Khimiya i tekhnologiya topliv i masel, (6), рр. 29-31. (In Russian).Влияние кристаллизации высокомолекулярных парафинов на реологические и диэлектрические свойства нефти / А. З. Тухватуллина, Т. Н. Юсупова, А. А. Шайхутдинов, Ю. А. Гусев. – Текст : непосредственный // Вестник Казанского технологического университета. – 2010. – № 9. – С. 560–567.Tukhvatullina, A. Z., Yusupova, T. N., Shaykhutdinov, A. A., & Gusev, Yu. А. (2010). Vliyanie kristallizatsii vysokomolekulyarnykh parafinov na reologicheskie i dielektricheskie svoystva nefti. Bulletin of the Kazan Technological University, (9), рр. 560-567. (In Russian).Диэлектрическая спектроскопия в исследовании структурной организации нефтяных дисперсных систем / Д. В. Сараев, И. В. Лунев, Т. Н. Юсупова [и др.]. – Текст : электронный // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». – 2005. – № 1 – URL: http://ogbus.ru/issue/view/issue12005.Saraev, D. V., Lunev, I. V., Yusupova, T. N., Tagirzyanov, M. I., Yakubov, M. R., Gusev, Yu. A., & Romanov, G. V. (2005). Dielektricheskaya spektroskopiya v issledovanii strukturnoy organizatsii neftyanykh dispersnykh sistem. Neftegazovoe delo, (1). (In Russian). Available at: http://ogbus.ru/issue/view/issue12005Григоров, А. Б. Влияние состава нефти на ее диэлектрические свойства / А. Б. Григоров. – Текст: непосредственный // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. – 2011. – № 7 (89). – С. 21–24.Grigorov, A. B. (2011). Influence of structure of oil on its dielectrical properties. Energy Saving. Power engineering. Energy Audit, 7 (89), рр. 21-24. (In Russian).Байда, А. А. Диэлектрическая спектроскопия аминоспиртов и полиэтиленполиаминов / А. А. Байда, А. В. Рудакова, С. Г. Агаев. – DOI 10.7868/S00444 53713020076. – Текст : непосредственный // Журнал физической химии. – 2013. – Т. 87, № 2. – С. 243–247.Baida, A. A., Rudakova, A. V., & Agaev, S. G. (2013). Dielectric spectroscopy of aminoalcohols and polyethylenepolyamines. Russian Journal of Physical Chemistry A., 87(2), рр. 240-244. (In English). DOI: 10.7868/S0044453713020076Байда, А. А. Частотно-диэлектрическая спектроскопия одноатомных спиртов / А. А. Байда, А. В. Рудакова, С. Г. Агаев. – DOI 10.7868/S00444 53713040031 – Текст : непосредственный // Журнал физической химии. – 2013. – Т. 87, № 4. – С. 659–663.Baida, A. A., Rudakova, A. V., & Agaev, S. G. (2013). Dielectric spectroscopy of monatomic alcohols. Russian Journal of Physical Chemistry A., 87(4), рр. 645-648. (In Еnglish). DOI: 10.7868/S0044453713040031Диэлектрическая спектроскопия растительных масел / С. Г. Агаев, А. А., Байда, О. В., Георгиев [и др.]. – DOI 10.31857/S0044461820050163. – Текст : непосредственный // Журнал прикладной химии. – 2020. – Т. 93, № 5. – С. 742–751.Agaev, S. G., Baida, A. A., Mayorova, O. O., Мozyrev A. G., & Georgiev, O. V. (2020). Delectric spectroscopy of vegetable oils. Russian Journal of Applied Chemistry, 93(5), рр. 748-756. (In English). DOI: 10.1134/S107042722005016XЛущейкин, Г. А. Методы исследования электрических свойств полимеров / Г. А. Лущейкин. – Москва : Химия, 1988. – 160 с. – Текст : непосредственный.Lushcheykin, G. A. (1988). Metody issledovaniya elektricheskikh svoystv polimerov. Moscow, Khimiya Publ., 160 p. (In Russian).Блайт, Э. Р. Электрические свойства полимеров / Э. Р. Блайт, Д. Блур ; перевод с английского, под редакцией В. Г. Шевченко – Москва : Физматлит, 2008. – 376 с. – Перевод изд.: Electrical properties of polymers / A. R. Blythe, D. Bloor. New York, 2005. – Текст : непосредственный.Blythe, A. R., & Bloor, D. (2005). Electrical properties of polymers. 2nd edition. New York, Cambridge University Press, 480 p. (In English).Байда, А. А. Температурно-диэлектрическая спектроскопия аминоспиртов и полиэтиленполиаминов / А. А. Байда, С. Г. Агаев. – Текст : непосредственный // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. – 2016. – № 12. – С. 15–18.Bayda, A. A., & Agaev, S. G. (2016). Temperature-dielectric spectroscopy of amino alcoholsand polyethylene polyamines. Neftepererabotka i neftekhimiya, (12), рр. 15-18. (In Russian).Современные методы исследования нефтей : справочно-методическое пособие / Н. Н. Абрютина, В. В. Абушаева, О. А. Арефьев [и др.] ; под редакцией А. И. Богомолова [и др.]. – Ленинград : Недра, Ленинградское отд-ние, 1984. – 431 с. – Текст : непосредственный.Abryutina, N. N., Abushaeva, V. V., Aref'ev, O. A., Arhangel'skaya, R. A., Bartashevich, O. V., Belonin, M. D.,… Krasavchenko, M. I. (1984). Sovremennye metody issledovaniya neftey : spravochno-metodicheskoe posobie. Leningrad, Nedra Publ., 431 p. (In Russian).Методические рекомендации по применению классификации запасов и ресурсов нефти и горючих газов / Под ред. С. Е. Донского. – Москва : Минприроды России, 2016. – 32 с. – Текст : непосредственный.Donskoy, S. E. (Ed.) (2016). Metodicheskie rekomendatsii po primeneniyu klassifikatsii zapasov i resursov nefti i goryuchikh gazov. Moscow, Ministry of Natural Resources of Russia Publ., 32 p. (In Russian).Сафиева, Р. З. Физикохимия нефти : физико-химические основы технологии переработки нефти / Р. З. Сафиева ; под редакцией В. Н. Кошелева. – Москва : Химия, 1998. – 448 с. – Текст : непосредственный.Safieva, R. Z. (1998). Fizikokhimiya nefti: fiziko-khimicheskie osnovy tekhnologii pererabotki nefti. Moscow, Khimiya Publ., 448 р. (In Russian).Сюняев, З. И. Нефтяные дисперсные системы / З. И. Сюняев, Р. З. Сафиева, Р. З. Сюняев. – Москва : Химия, 1990. – 226 с. – Текст : непосредственный.Sunyaev, Z. I., Safieva, R. Z., & Sunyaev, R. Z. (1990). Neftyanye dispersnye sistemy. Moscow, Khimiya Publ., 226 p. (In Russian).Электрические свойства полимеров / Б. И. Сажин, А. М. Лобанов, О. С. Романовская [и др.] ; под редакцией Б. И. Сажина. – 3-е изд., перераб. – Ленинград : Химия, Ленинградское отд-ние, 1986. – 224 с. – Текст : непосредственный.Sazhin, B. I., Lobanov, A. M., Romanovskaya, O. S., Ejdel'nant, M. P., Kojkov, S. N., Shuvaev, V. P., & Borisova, M. E. (1986). Elektricheskie svoystva polimerov. 3rd edition, revised. Leningrad, Khimiya Publ., 224 p. (In Russian).Губин, В. И. Статистические методы обработки экспериментальных данных : учебное пособие / В. И. Губин, В. Н. Осташков. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2007. – 202 с. – Текст : непосредственный.Gubin, V. I., & Ostashkov, V. N. (2007). Statisticheskie metody obrabotki eksperimental'nykh dannykh. Tyumen, Tyumen State Oil and Gas University Publ., 202 p. (In Russian).Кувайскова, Ю. Е. Эконометрика : учебное пособие / Ю. Е. Кувайскова ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Ульяновский государственный технический университет. – Ульяновск : УлГТУ, 2017 – 166 с. – Текст : непосредственный.Kuvayskova, Yu. E. (2017). Ekonometrika. Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University Publ., 166 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.