6.2. Сопоставление спектральных характеристик асфальтенов
Интерпретация полос поглощения асфальтенов в ИК спектрах достаточно изучена [120]. Однако, интерпретация некоторых полос, например 1030-1050 см-1 ненадежна. Для характеристики изученных асфальтенов использовались спектральные коэффициенты, включающие наиболее надежные полосы табл.
6.3.Таблица 6.3
Соотнесение полос поглощения асфальтенов в ИК Фурье спектрах Полоса погло-щения, см"1 Отнесение 700-720 (-СН2 -) группы парафинов 740-750 4 соседних Н- атома ароматического кольца 800-810 2 соседних Н- атома ароматического кольца 850-860 1 изолированный Н- атом ароматического кольца 1370-1380 -СН3 1595-1605 С=С связи ароматических колец 2860-2870 -СН3 и -СН2- 3030-3060 С-Н-связи ароматических колец
Необходимо отметить, что соотнесение триплета в разной степени за-мещенных ароматических структур (860-740 см"1) приведенное в табл. 6.3 не является универсальным.
Основное отличие асфальтенов проявляется при рассмотрении спектральных характеристик, например конденсированности (Кнд), ароматичности (Ар), алифатичности (Ал) и разветвленности (Рз).
После обработки данных ИК Фурье спектроскопии выделен ряд спектральных коэффициентов характеризующих указанные параметры.
Конденсированность — это доля ароматических колец входящих в по- ликонденсированные ароматические структуры. Для характеристики этого параметра были использованы спектральные коэффициенты, рассчитанные из пиковых интенсивностей (D) соответствующих полос поглощения: Кнд 1 =Ds6ry(D{j io+Djjo) и KHfl2=Di&00/D3050. Согласно табл. 6.3, чем интенсивнее полосы 810 и 750 см"1, тем меньше вероятность нахождения бензольных колец в полиароматической структуре. Колебания изолированного Н-атома ароматического кольца могут соответствовать кольцам, находящимся на периферии полиароматической системы. Однако вероятность строгого соответствия сделанному соотнесению невелика.
Коэффициент Кнд2=0)6о(Д>зо5о, отражающий отношение ароматических структур к содержанию всех Н-атомов ароматических колец, является более предпочтительным.Ароматичность - доля ароматических колец входящих в состав структуры асфальтенов по отношению к относительному содержанию алифатических фрагментов. После анализа взаимосвязи спектральных коэффициентов характеризующих ароматичность (Ap=D|600/D720, D1600/D14j0, D|6CK/D1375 И др.) с алифатичностью и разветвленностью асфальтенов установлено, что корреляция наблюдается только, если сравниваемые коэффициенты содержат пиковые интенсивности одинаковых полос. Не один из изученных коэффициентов ароматичности асфальтенов не коррелирует с содержанием ВК и СР.
Алифатичность — это доля алифатических фрагментов по отношению к ароматическим структурам, которая рассчитывается как отношение суммы интенсивности полос поглощения при 720 и 1380 см"1 к интенсивности полосы при 1600 см*1 Ал 1 =(D72o+D i375)/D ] 60П. Полоса поглощения при 720-725 см"1 во многих спектрах имела относительно слабую интенсивность, а в ряде спектров не проявлялась. В результате анализа других коэффициентов характеризующих алифатичность (Dnji/Dieoo, D1450+1375/D1600 и др.) наиболее надежным оказался коэффициент — Ал2—T>2S5o/D 1 eoo¦
Разветвленность — это отношение содержания метильных групп к ме- тиленовым (P3=D|3st/D72o). Как уже указывалось, полоса 720 см"1 оказалась плохо подходящей для использования. Кроме того, разветвленность асфаль- тенов также как и ароматичность не коррелирует с парамагнитными характеристиками асфальтенов.
Спектральные коэффициенты Кнд2=С]60(/Оз050 (для выявления степени конденсированности асфальтенов) и ^2=D2s5c/Di6oo (для характеристики алифатичности асфальтенов) введены и использованы для характеристики асфальтенов впервые.
В табл. 6.4 приведены основные спектральные характеристики асфальтенов нефтей и природных битумов.
Таблица 6.4
Спектральные характеристики асфальтенов нефтей и природных битумов разновозрастных отложений № п/п Месторождение № СКВ. Геол.
возраст Спектральные коэффициенты Кнді Кнд2 Ар Алі Ал2 Рз 1 Енорусскинское 192 С2Ь 0,455 5,744 - - 2,767 - 2 Енорус скинское 3826 C2vr 0,404 2,989 2,292 1,876 4,840 3,300 3 Енорусскинское 158 C2vr 0,388 4,455 _ - 4,323 - 4 Ен ору с скинское 305 C2vr 0,481 4,172 1,163 2,779 2,419 2,233 5 Вишнево-Полянское 8266 C2vr 0,447 2,026 2,287 1,476 3,217 2,374 6 Нурлатское 179 C2vr 0,409 3,361 2,433 1,620 3,905 2,940 7 Ильмовское 683(1) C2b 0,494 3,208 1,528 2,312 3,543 2,533 8 Енорусскинское 82 Cltl 0,412 5,123 2,704 1,616 4,281 3,370 9 Енорусскинское 1367 Cltl 0,433 3,009 2,141 1,679 3,788 2,595 10 Енорусскинское 84 Clbb 0,422 3,010 2,241 1,619 4,195 2,628 И Енорус скинское 3609 Clbb 0,434 3,274 - - 4,058 - 12 Енорус скинское 1301 Clbb 0,401 4,000 2,744 1,494 3,910 3,099 13 Алексеевское 259 Clksl 0,530 3,703 3,425 1,708 3,175 4,850 14 Алексеевское 30 Clksl 0,514 3,991 4,184 1,599 2,875 5,689 15 Алексеевское 188 Clksl 0,458 4,383 - - 2,655 _ 16 Алексеевское 189 Clksl 0,451 3,523 3,571 1,499 2,400 4,354 17 Алексеевское 20006 Clksl 0,515 3,909 2,299 1,793 2,784 3,123 18 Матросовское 163 Clbb 0,505 5,676 1,567 2,200 2,979 2,448 19 Матросовское 156 Clt 0,507 8,614 2,596 2,016 3,567 4,233 20 Вишнево-Полянское 8053 Clbb 0,419 3,872 2,329 1,589 3,703 2,699
21 Нурлатское 42 Clbb 0,424 2,844 2,543 1,547 3,411 2,934 22 Нурлатское 9176 Clbb 0,434 2,284 2,848 1,416 2,920 3,032 23 Нурлатское 1749 Clbb 0,410 3,048 2,664 1,603 3,953 3,269 24 Нурлатское 9222 Clbb 0,402 3,130 3,913 1,489 3,378 4,826 25 Тлянчи-Тамакское 707 Clt 0,489 7,680 - - 3,260 - 26 Тлянчи-Тамакское 709 Clbb 0,502 7,308 - - 3,282 - 27 Тлянчи-Тамакское 716 Clbb 0,482 6,607 - - 3,248 - 28 Матросовское 169 D3p 0,498 4,223 4,548 1,068 2,717 3,856 29 Нурлатское 1793 D3kn 0,501 2,810 - - 2,845 - ЗО Уральское 40064 D3sm 0,459 4,876 - - 2,822 - 31 Тлянчи-Тамакское 715(2) D3kn 0,579 4,447 4,345 1,648 3,299 6,161 32 Тлянчи-Тамакское 753 D3ev-lv 0,492 6,821 - - 2,757 - 33 Тлянчи-Тамакское 714 D3p 0,495 5,703 - - 2,936 - 34 Тлянчи-Тамакское 790 D3p 0,592 8,792 - - 2,967 - 35 Матросовское 198 D2vb 0,544 5,438 2,295 1,836 3,302 3,214 36 Матросовское 194 D2vb 0,538 5,746 1,684 2,028 3,508 2,414 37 Матросовское 168 D2vb 0,517 5,900 1,852 1,966 3,133 2,641 38 Матросовское 186 D2vb 0,510 4,505 2,993 1,381 2,877 3,134 39 Матросовское 180 D2vb 0,521 5,667 1,670 2,080 3,340 2,473 40 Матросовское 176 D2vb 0,516 3,291 3,106 1,489 2,529 3,625 41 Мордово-Кармальское 131 P2u 0,408 3,857 2,411 1,656 4,456 2,991 42 Горское 107А P2kz 0,478 4,290 3,093 1,774 3,000 4,488 43 Ашальчинское 195 P2u 0,475 6,923 2,547 2,030 4,567 4,170 44 ЕСаменское 206 P2u 0,480 5,000 2,873 1,374 3,184 2,948 45 Аверьяновское 4 P2u 0,506 5,169 3,563 1,766 3,256 5,291 46 Екатериновское 6072 Pis - 3,305 3,613 2,070 4,624 6,480
Как уже указывалось спектральный коэффициент ароматичности Ap=D160c/D720 на прямую зависит от разветвленности Рз= Di38o/D72o и обрат- нопропорционален алифатичности Ал1=(072о+0і375)/0ібоо (рис. 38).
Однако указанные тенденции вызваны скорее не тем, что ароматичность асфальтенов увеличивается с увеличением разветвленности, а тем, что D720 — знаменатель в Ар и Рз. Аналогичными причинами обусловлена тенденция к зависимости ароматичности (D1600/D720» Diwo/Dmso* О1б0(Д)Ш5) от алифатичности ((D720+Dj375)/Dl600) D14j()/Di600, D1450+]37i^Dl600)-
1,5 2 2,5 З Ал1 (1375+720/1600)
Рис. 38. Изменение ароматичности асфальтенов с увеличением разветв- ленности (а) и алифатичности (б)
Спектральные коэффициенты ароматичности и разветвленности не зависят от содержания CP в асфальтенах, поэтому типизация асфальтенов с использованием этих спектральных коэффициентов затруднена и не проводилась. Коэффициенты конденсированности и алифатичности характеризуют принципиальные структурные особенности асфальтенов. Поэтому разделение асфальтенов на структурные типы проводилось с использованием спектральных коэффициентов, характеризующих степень конденсированности и алифатичности асфальтенов. Учитывались также различия парамагнитных характеристик асфальтенов и склонности к рекомбинации при выделении.