Взаимосвязь удельного показателя поглощения нефтей, природных битумов и их компонентов в видимой области спектра с параметрами их состава

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью экспрессной оценки группового состава нефтей, их некоторых физико-химических и технологических свойств, в том числе для контроля над разработкой нефтяных месторождений. Опубликованные в литературе данные свидетельствуют, что для такой оценки используется удельный показатель поглощения их растворов при фиксированных длинах волн в различных областях спектра поглощения или площадь под кривой поглощения во всей области спектра поглощения. Нарушение линейной зависимости оптической плотности от концентрации в спектрах поглощения растворов нефтей и нефтяных фракций дает возможность изучать процессы образования и разрушения ассоциатов в нефтяных системах. В то же время в литературе практически отсутствуют попытки поиска взаимосвязи удельного показателя поглощения с параметрами, характеризующими наличие и относительное содержание различных структурных фрагментов в нефтях и нефтяных фракциях. Цель работы: выявление возможных корреляций между значением удельного показателя поглощения в видимой области спектра и параметрами, характеризующими наличие и относительное содержание различных структурных фрагментов в нефтях и нефтяных фракциях. Методы исследования: спектрофотометрия в видимой области спектра поглощения, методы ИК- и ЯМР 1Н-спектрометрии, корреляционный анализ. Результаты. Определены различные спектральные характеристики в видимой области спектра поглощения (удельный показатель поглощения при длине волны 500 нм, коэффициент цветности - E4/E6) нефтей, природных битумов и фракций, полученных при их экстракционно-хроматографическом разделении (масла, смолы, асфальтены). Выявлена взаимосвязь удельного показателя поглощения растворов изученных образцов при длине волны 500 нм (К500) с характеристиками изученных образцов, полученными методами ИК- и ЯМР 1Н-спектрометрии, отражающими относительное содержание ароматических и алифатических структурных фрагментов в их составе. Величина достоверности аппроксимации (R2) имеет наиболее высокие значения (от 0,790 до 0,892) только в случае функциональной связи K500 с параметрами, отражающими содержание ароматических структурных фрагментов для всей совокупности изученных образцов и для совокупности изученных нефтей и природных битумов. Для отдельных фракций эта взаимосвязь отсутствует.

The relevance of the discussed issue is caused by the necessity of an express assessment of the component compositions of oils, some of their physicochemical and technological properties, including control over development of oil deposits. The published data indicate that for such assessment the specific absorption factor of their solutions at fixed wavelengths in different regions of absorption spectrum or the area under the curve of absorption in all regions of the absorption spectrum are used. Violation of linear dependence of optical density on concentration in the absorption spectra of oil and oil fraction solutions enables to study the processes of formation and destruction of associates in oil systems. At the same time there are practically no attempts in literature to search for correlation between the specific absorption factor and the parameters characterizing the occurrence and relative content of various structural fragments in oils and oil fraction. The main aim of the study is to reveal possible correlations between the values of specific absorption factor in visible spectral region and the parameters characterizing the occurrence and relative content of various structural fragments in oils and oil fraction. The methods used in the study: spectrophotometry in visible absorption spectrum, IR- and 1H NMR spectroscopy methods, correlation analysis. The results. The authors have determined different spectral characteristics in visible region of the absorption spectrum (specific absorption factor at a wavelength of 500 nm, chromaticity coefficient is E4/E6) of oils, natural bitumen and fraction obtained during their extraction-chromatographic separation (oily components, resins and asphaltenes). The correlation between the specific absorption factor of the investigated samples solutions at a wavelength of 500 nm (K500) and the characteristics of the investigated samples obtained by the methods of IR- and 1H NMR spectroscopy, reflecting the relative content of aromatic and aliphatic structural fragments in their compositions, was determined. The approximation credibility (R2) magnitude has the highest values (from 0,790 to 0,892) only in the case of K500 functional connection with the parameters reflecting the content of aromatic structural fragments for the total set of the investigated samples and the total set of the investigated oils and natural bitumen. There is no correlation for individual fractions.