Development of nanoparticles viscosity modifiers and the study of their structural group composition
Authors: Харитонов Евгений Васильевич , Дусметова Гюзаль Икрамовна , Шарифуллин Андрей Виленович 
Published: July 2024

Исследования посвящены изучению структурно-группового состава вязкостной присадки на основе низкомолекулярного полиэтилена и сополимера этилена с содержанием винилацетатных групп. Важнейшей составляющей сырьевой базы нефтяной отрасли не только России, но и ряда других нефтедобывающих стран мира являются запасы тяжелых и битумных нефтей. Российские запасы тяжелой высоковязкой нефти оцениваются в 6-7млрд т. При этом в Приволжском и Уральском регионах содержится 60,4% от общероссийских запасов тяжелых и 70,8% вязких нефтей. Месторождения тяжелой нефти найдены в Татарии, Удмуртии, Башкирии, Самарской и Пермской областях.[1] Освоение вязких и тяжелых нефтей производится высокоэффективными и вместе с этим дорогостоящими методами добычи. При транспортировке таких нефтей так же возникает ряд трудностей связанный, со свойствами углеводородного сырья: высокие значения вязкости, температуры застывания, скорости сдвига, массовой доли и асфальтенов, что приводит к существенным затратам при транспортировке их по трубопроводам (высокие нагрузки на насосное оборудование, термическая подготовка перед вводом в трубопроводную систему). Поэтому наиболее эффективным и экономически целесообразным методом снижения затрат на перекачку можно считать реагентный способ, основанный на введении в состав потока вязкостных присадок с добавлением наночастиц [2-5]. Целью работы является исследование структуры разработанных присадок методами ИК Фурье спектроскопии, масс-спектров матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (МАЛДИ), снятых микрофотографий на растровом электронном микроскопе JSM-6490LV. Исследования структурно-группового состава методом ИК Фурье спектроскопии показали, что возможная структура агломиратов присадки состоит из ядра-наноразмерной частицы оксида алюминия, связанного с полимероми (сивилен) ассоциативными связями. При этом происходит частичная переструктуризация винилацетатных звеньев.

This research aims to study the structural group composition of viscosity modifiers based on low molecular weight polyethylene and Ethylene-vinyl acetate (EVA). The major component of the raw material base for petroleum industry, not only Russia, but also in other oil-producing countries of the world, are heavy crude oil and bitumen reserves. Heavy oil reserves in Russia are estimated about 6-7 billion tones, wherein the Volga and Ural regions contains 60.4% of all Russian heavy oil reserves and 70.8% of viscous oil. Heavy oil deposits are found in Tatarstan, Udmurtia, Bashkiria, Samara and Perm regions. The development of heavy oil, it’s expensive and the advanced production methods are required. During the transportation of such oil a list difficulties associated with hydrocarbons property are encountered: high viscosity values, pour point, shear rate, mass fraction and asphaltene. which leads to substantial costs while transporting them through pipelines (high load on the pumps, thermal preparation before entering the pipeline system). Therefore, the most efficient and cost-effective method to reduce the pumping costs is considered to be reagent method, by introducing viscosity modifiers in the flow with addition of nanoparticles. This work’s objective, is to study the structure of the developed additives using Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FTIR), Matrix Assisted Laser Desorbtion/Ionization(MALDI) methods and taking photomicrographs with JSM-6490LV Scanning electron microscope. The conducted studies of structural group composition by FTIR spectroscopy method, showed that the possible structure of agglomerate additives consists of nucleus-nanoscale alumina particles bonded with polymers (Sevilen). Thus, occurring a partial restructuring of vinyl acetate.