毕业时间：2022年6月（硕士）

毕业去向：濮阳市开发区管委会

导师：史权 教授

学科专业：化学工程与技术

研究方向：石油与天然气化学

 

学位论文题目

石油酸及石油酸盐分子组成表征

Molecular Composition Characterization of Petroleum Acids and Naphthenates

 

论文摘要

石油酸泛指石油中的酸性成分，通常为石油的开发、储运和加工过程带来乳化、结垢、腐蚀等问题。石油酸化学组成复杂，其组成随原油来源不同差异很大。本文选择辽河原油、中国东部渤海湾盆地的代表性原油及油田采出液和沉积物，研究石油酸及石油酸盐的分子组成，分析油水分离器底部沉积物的形成机理。

选择辽河油田特有的高凝原油，分析非生物降解成因石油酸的分子组成。通过酸液抽提处理，结合高分辨质谱分析，结果表明ESI下原油中酸性化合物以DBE =1、5的O2类化合物为主，其中DBE =1的化合物为饱和脂肪酸，富集在酸性组分中。而DBE =5的化合物位于脱酸油组分中，经进一步研究被鉴定为生育酚系列化合物，这与生物降解成因石油酸以环烷酸为主的认识存在显著差异。

石油酸分子组成的差异可能会对原油加工过程产生影响，基于对石油酸的有效分析基础，展开对渤海处理厂原油、油田采出乳状液及脱水器底部沉积物中酸性化合物的分子组成分析，以期揭示其成因机理。对原油分析结果表明该原油为环烷基原油，生物降解程度较高，石油酸主要以环烷酸的形式存在，乳状液由环烷酸与碱金属结合生成环烷酸钠，环烷酸钠盐的存在使油水界面张力降低，乳液稳定性增强。适时检测原油中或水样中金属离子含量对预防原油开采过程导致的结垢现象有重要作用。

值得注意的是，在原油加工后期出现的硬性沉积物的酸苯抽提物中出现了丰度显著的鹰爪酸（ARN）类化合物，它们对成垢有重要的预示作用，通过HRMS和HTGC分别实现了分子组成分析和量化表征。结果表明ARN的含量高于50%，对油垢沉积作主要贡献。推测沉积物形成的原因是ARN与地层水中的高价金属离子结合形成多元酸盐，积聚在原油脱水器的底部，吸附原油中的有机物成分，以及水和粘土矿物中的金属离子，最终形成硬性环烷酸钙垢。

本文通过原油、乳状液及沉积物中石油酸分子组成表征推测乳状液、沉积物成因机理，为预防结垢及垢样处理提供参考依据。

关键词：石油酸；石油酸盐；高分辨质谱；分子组成；

 

发表学术论文

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