tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2022-6-110-125tumnig-1073Research ArticleХИМИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИCHEMISTRY AND CHEMICAL TECHNOLOGIESДиэлектрические исследования структурно-фазовых переходов в нефтяхA dielectric investigation of structural-phase transitions in oilsШевелеваМ. 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, главный научный сотрудник кафедры переработки нефти и газа 

Тюмень

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

Tyumen

Тюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation20221101202306110125Copyright © Шевелева М.Г., Таранова Л.В., Агаев С.Г., 20232023Шевелева 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/1073

В работе рассмотрены вопросы, касающиеся механизма застывания нефтей. Представлены результаты диэлектрических исследований структурно-фазовых переходов в нефтях месторождений Тюменской области в интервале температур –110 ÷ +20 °С. Установлена диэлектрическая релаксация нефтей, рассчитаны значения энергии активации и времени диэлектрической релаксации. Фазовый переход, определяемый диэлектрической релаксацией, интерпретирован как переход из стеклообразного состояния в ассоциированное. Стеклование нефтей, сопровождающееся прекращением внутреннего вращения в молекулах углеводородов, является признаком их истинного (или вязкостного) застывания. Определены температура стеклования и температурная область структурного застывания нефтей. Температуру стеклования принято считать истинной температурой застывания. Установлены взаимосвязи между физико-химическими характеристиками нефтей и параметрами, определяющими их диэлектрические свойства, которые были исследованы методами корреляционного и регрессионного анализа. Полученные регрессионные уравнения могут быть использованы для прогноза физико-химических характеристик нефтей в технологических процессах их добычи, промысловой подготовки и транспортировки.

The article deals with issues related to the mechanism of solidification of oils. The authors present the results of a dielectric investigation of structural-phase transitions in oils from the fields of Tyumen region in the temperature range -110 ÷ +20 °С. The dielectric relaxation of oils has been established, the values of the activation energy and dielectric relaxation time have been calculated. The phase transition determined by dielectric relaxation is interpreted as a transition from the glassy state to the associated state. The glass transition of oils, accompanied by the cessation of internal rotation in hydrocarbon molecules, is a sign of their true (or viscous) solidification. The glass transition temperature and the temperature region of the structural solidification of oils were determined. The glass transition temperature is considered to be the true pour point. The relationships between the physicochemical characteristics of oils and the parameters characterizing their dielectric properties were established, which were studied by the methods of correlation and regression analysis. The obtained regression equations can be used to predict the physico-chemical characteristics of oils in the technological processes of their extraction, field preparation and transportation.

нефтьдиэлектрическая проницаемостьтангенс угла диэлектрических потерьфазовые переходыстеклованиеoilpermittivitydielectric loss tangentphase transitionsglass transitionReferencesЧерножуков, Н. И. Химия минеральных масел / Н. И. Черножуков, С. Э. Крейн, Б. В. Лосиков. – 2-е изд., перераб. – Москва : Гостоптехиздат, 1959. – 415 с. – Текст : непосредственный.Chernozhukov, N. I., Kreyn, S. E., & Losikov, B. V. (1959). Khimiya mineral'nykh masel. 2nd edition, revised. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 415 р. (In Russian).Казакова, Л. П. Твердые углеводороды нефти / Л. П. Казакова. – Москва : Химия, 1986. – 174 с. – Текст : непосредственный.Kazakova, L. P. (1986). Tverdye uglevodorody nefti. Moscow, Khimiya Publ., 174 p. (In Russian).Китайгородский, А. И. Молекулярные кристаллы / А. И. Китайгородский. – Москва : Наука, 1971. – 424 с. – Текст : непосредственный.Kitaygorodskiy, A. I. (1971). Molekulyarnye kristally. Moscow, Nauka Publ., 424 р. (In Russian).Переверзев, А. Н. Производство парафинов / А. Н. Переверзев, Н. Ф. Богданов, Ю. Н. Рощин. – Москва : Химия, 1973. – 224 с. – Текст : непосредственный.Pereverzev, A. N., Bogdanov, N. F., & Roshchin, Yu. N. (1973). Proizvodstvo parafinov. Moscow, Khimiya Publ., 224 р. (In Russian).Фаузи, М. Влияние глубины фенольной очистки остаточного масла на показатели процесса депарафинизации / М. Фаузи, Б. Н. Картинин, Н. И. Черножуков. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 1963. – № 8. – С. 61–64.Fauzi, M., Kartinin, B. N., & Chernozhukov, N. I. (1963). Vliyanie glubiny fenol'noy ochistki ostatochnogo masla na pokazateli protsessa deparafinizatsii. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Neft' i gaz, (8), рр. 61-64. (In Russian).К вопросу о механизме действия смол на кристаллизацию парафинов / А. Е. Лисовский, Б. Н. Картинин, Л. А. Гухман, Н. И. Черножуков. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 1965. – № 6. – С. 57–61.Lisovskiy, A. E., Kartinin, B. N., Gukhman, L. A., & Chernozhukov, N. I. (1965). K voprosu o mekhanizme deystviya smol na kristallizatsiyu parafinov. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Neft' i gaz, (6), рр. 57-61. (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). О mekhanizme zastyvaniya neftey i nefteproduktov. Tezisy dokladov mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii "Neft' i gaz Zapadnoy Sibiri. Problemy dobychi i transportirovki". Tyumen, рp. 170-171. (In Russian).Улучшение низкотемпературных свойств дизельных топлив : монография / С. Г. Агаев, А. М. Глазунов, С. В. Гультяев, Н. С. Яковлев ; Федеральное агентство по образованию, Тюменский государственный нефтегазовый университет. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2009. – 145 с. – Текст : непосредственный.Agaev, S. G., Glazunov, A. M., Gul'tyaev, S. V., & Yakovlev, N. S. (2009). Uluchshenie nizkotemperaturnykh svoystv dizel'nykh topliv. Tyumen, Tyumen State Oil and Gas University Publ., 145 р. (In Russian).Исследование структурообразования и ассоциации компонентов в нефтяных маслах вискозиметрическими методами / С. Д. Лихтеров, Г. И. Шор, А. П. Лапин [и др.]. – Текст : непосредственный // Химия и технология топлив и масел. – 1978. – № 6. – С. 55–58.Likhterov, S. D., Shor, G. I., Lapin, A. P., Al'tshuler, L. A., & Kuznetsov, Yu. V. (1978). Issledovanie strukturoobrazovaniya i assotsiatsii komponentov v neftyanykh maslakh viskozimetricheskimi metodami. Khimiya i tekhnologiya topliv i masel, (6), рр. 55-58. (In Russian).Релаксационные и фазовые переходы при формировании структуры нефтяных битумов по данным модулированной ДСК / И. Н. Фролов, Т. Н. Юсупов, М. А. Зиганшин [и др.]. – Текст : непосредственный // Вестник технологического университета. – 2016. – Т. 19, № 5. – С. 67–72.Frolov, I. N., Yusupov, T. N., Ziganshin, M. A., Okhotnikova, E. S., & Firsin, A. A. (2016). Relaksatsionnye i fazovye perekhody pri formirovanii struktury neftyanykh bitumov po dannym modulirovannoy DSK. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta, 19(5), рр. 67-72. (In Russian).Влияние температуры и напряжения сдвига на реологические свойства нефтяных дисперсных систем / Л. П. Семихина, А. М. Пашнина, И. В. Ковалева, Д. В. Семихин. – DOI 10.21684/2411-7978-2018-4-3-36-52. – Текст : непосредственный // Вестник Тюменского государственного университета. Физикохимическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2018. – Т. 4, № 3. – С. 36–52.Semikhina, L. P., Pashnina, A. M., Kovaleva, I. V., & Semikhin, D. V. (2018). Temperature and shear stress effect on reological properties of oil-disperse systems. Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy, 4(3), рр. 36-52. (In Russian). DOI: 10.21684/2411-7978-2018-4-3-36-52Физико-химические свойства нефти месторождений Восточной и Западной Сибири : комплексное изучение методами диэлектрической спектроскопии и ЯМР-релаксометрии / А. А. Мезин, М. Й. Шумскайте, Е. С. Чернова, А. И. Бурухина. – DOI 10.18799/24131830/2021/2/3047. – Текст : непосредственный // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332, № 2. – С. 106–115.Mezin, A. A., Shumskayte, M. Y., Chernova, E. S., & Burukhina, A. I. (2021). Physical/chemical properties of oil from Eastern and Western Siberia deposits: integrated study by dielectric spectroscopy and NMR relaxometry methods. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 332(2), рр. 106-115. (In Russian). DOI: 10.18799/24131830/2021/2/3047Диэлектрическая спектроскопия в исследовании структурной организации нефтяных дисперсных систем / Д. В. Сараев, И. В. Лунёв, Т. Н. Юсупова [и др.]. – Текст : электронный // Нефтегазовое дело : электронный научный журнал. – 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). Dielectric spectroscopy in studying mechanisms of structure-forming oils. Oil and Gas Business, (1). (In English). Available at: http://ogbus.ru/issue/view/issue12005Влияние 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).Григоров, 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).Скворцов, Б. В. Исследование корреляционных зависимостей между октановым числом и электродинамическими параметрами углеводородных продуктов / Б. В. Скворцов, Е. А. Силов. – Текст : непосредственный // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2009. – Т. 11, № 5. – С. 64–71.Skvorcov, B. V., & Silov, E. A. (2009). Research of correlation dependences between octan number and electrodynamic parameters of hydrocarbonic products. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk, 11(5), рр. 64-71. (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. – Ленинград : Недра, 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).Боровиков, Ю. Я. Диэлектрометрия в органической химии / Ю. А. Боровиков ; АН УССР, Институт органической химии. – Киев : Наукова думка, 1987. – 216 с. – Текст : непосредственный.Borovikov, Yu. Ya. (1987). Dielektrometriya v organicheskoy khimii. Kiev, Naukova dumka Publ., 216 р. (In Russian).Ахадов, Я. Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей : справочник / Я. Ю. Ахадов ; Гос. ком. стандартов Совета Министров СССР. Гос. служба стандартных и справ. данных. – Москва : Издательство стандартов, 1972. – 412 с. – Текст : непосредственный.Akhadov, Ya. Yu. (1972). Dielektricheskie svoystva chistykh zhidkostey: spravochnik. Moscow, Izdatel'stvo standartov Publ., 412 р. (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, 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).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).Губин, В. И. Статистические методы обработки экспериментальных данных : учебное пособие / В. И. Губин, В. Н. Осташков ; Тюменский государственный нефтегазовый университет. – 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.