Асфальтены - анализ состава нефти методом жидкостной хроматографии SARA

Информация: Лабораторный метод SARA на базе Gilson MPLC (Жидкостная хроматография среднего давления)

Асфальтены — это класс компонентов углеводородного сырья. Природные углеводородные флюиды образуют непрерывный ряд составов от сухого природного газа до битумов. В этом ряду происходит существенное повышение плотности и вязкости, а по мере увеличения содержания асфальтенов от 0 примерно до 20% изменяется и цвет — от прозрачного до темно-коричневого.

Асфальтены на нефтяных месторождениях известны прежде всего своей способностью закупоривать скважины, трубопроводы, наземное оборудование и поры геологических пластов.

Налипание небольшого количества асфальтенов на зерна породы пласта и внутренние поверхности насосов, труб, предохранительных клапанов и выкидных линий может и не вызвать нарушения потока, однако образование их отложений большой толщины способно привести к остановке добычи (рис. 1).

Закупоривающая способность асфальтенов проявляется также на этапах, следующих за добычей нефти, создавая осложнения при нефтепереработке, поскольку асфальтены составляют существенную часть тяжелых нефтей, которые во все большем объеме поступают в переработку. Асфальтены также влияют на устойчивость водонефтяных эмульсий и смачиваемость пласта, создавая дополнительные проблемы добычи нефти.

Для оптимизации добычи нефти требуется информация о её составе и условиях, при которых содержащиеся в ней асфальтены не будут выпадать из раствора. Лабораторные исследования и промысловые операции помогают добывающим компаниям бороться с образованием отложений асфальтенов или проводить восстановительные работы в случае невозможности его предотвращения.

Одним из самых удобных лабораторных методов является SARA. Данный метод основан на разделении дегазированной нефти (нефти, из которой вышли все газообразные компоненты) на насыщенные углеводороды, ароматические соединения, смолы и асфальтены (saturates, aromatics, resins, asphaltenes – SARA) по их растворимости и полярности.

В этом методе асфальтены отделяются от других углеводородных компонентов путем добавления н-алкана, например, н-пентана или пропана. Затем оставшиеся компоненты, называемые мальтенами, разделяются, при помощи адаптируемой Gilson MPLC (жидкостной хроматографии среднего давления) системы, на три фракции: насыщенные углеводороды, ароматические соединения, смолы. Данная система позволяет инжектировать и разделять до 100 мг экстракта, полученные фракции могут быть использованы в дальнейшем, для проведения гравиметрического или любого другого анализа.

Система состоит из:

• GX -271 Препаративный автомат для работы с растворами, оборудованный шприцевым насосом модель 402; инжекционным модулем и клапаном для сбора фракций.

Фракции собираются в специальные колбы, установленные на автомате.

• Два изократических  насоса, модель 307.

Насосы A и B используются для создания подвижной фазы при потоке 8-10 мл/мин.

Поток проходит через силикагельную предколонку и аналитическую колонку с активированной двуокисью кремния для предотвращения повреждения аналитической колонки во время разделения SAR и обеспечивает лучшее разделение на фракции.

- насос A обеспечивает условия для сбора фракции насыщенных углеводородов и  ароматических соединений

- насос B обеспечивает условия для получения фракции смол через предколонку с обращением потока (backflushing of precolumns)

- для дополнительной защиты от повреждения, подвижную фазу Насоса A, рекомендуется пропустить через колонку окиси алюминия (Alumina Column)

• Пять полностью автоматических клапанных переключателя VALVEMATE® II:

- Клапан A: позволяет работать с шестью различными растворителями для осуществления промывки и элюции смол.

- Клапан B: переключает на аналитическую колонку во время элюции смол

- Клапан C & C': обеспечивает выбор одной из шести пердколонок в зависимости от введённого образца.

- Клапан D: переключает на предколонку с обращением потока для ароматических соединений

•  UV/VIS детектор с переменной длиной волны, модель 156: Служит для сбора фракций и контроля качества получаемых проб. Работает с рефрактометрическим детектором.

Система с использованием двух детекторов (UV+RI) может быть заменена одним детектором по светорассеянию испарённого образца (ELSD) фирмы Gilson prepELSIIDetector

Этапы выполнения анализа:

1. Насос А прокачивает подвижную фазу через Силикагельную предколонку и аналитическую колонку
2. Происходит инжекция (как правило 1 мл образца), в выше описанную подвижную фазу для сбора фракций насыщенного углеводорода.
3. Переключают Клапан D и прогоняют через аналитическую колонку с обращением потока для сбора фракций ароматических соединений в другую колбу.
4. Насос А останавливают, и переключив повторно Клапан B, изолируют аналитическую колонку. Смолы собираются в предколонке с обращением потока. Используя подвижную фазу насоса В и выбрав нужный растворитель для смолы (Клапан А) происходит сбор фракции в колбу, через второй клапан для сбора фракций.
5. Клапан C и C' стоят в одном положении в режиме обратной промывки.

После промывки (Клапан А) система готова для повторной инжекции.

Исследования показывают, что метод SARA дегазированной нефти на базе Gilson MPLC производит высокоточное разделение на фракции. Воспроизводимость анализа - 2% RSD. Чистота получаемых фракций составляет >98%.

Информация: Лабораторный метод SARA на базе Gilson MPLC (Жидкостная хроматография среднего давления)