Реология нефти и нефтепродуктов: Теория и практика

А. Я. Малкин, Р. З. Сафиева

 РЕОЛОГИЯ НЕФТИ

И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Теория и практика

Учебник

Рекомендовано ученым советом РГУ нефти и газа (НИУ)  
имени И. М. Губкина в качестве учебника по направлению 

«Химическая технология» (уровень магистратуры)

Санкт-Петербург

2019

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

М18 

УДК 665.61.035
ББК Д453.1-4я73-1

М18

Малкин А. Я., Сафиева Р. З.

Реология нефти и нефтепродуктов: Теория и практика: учебник / Мал-

кин А. Я., Сафиева Р. З.— СПб. : ЦОП «Профессия», 2019. — 178 с., табл., 
цв. ил.

ISBN 978-5-91884-117-4

Рассмотрены теоретические основы, экспериментальные данные, результаты новых 

исследований и практические приложения в области реологии нефти и нефтепродуктов, 
представляющие собой  нефтяные дисперсные системы (НДС). Описано влияние рео-
логических свойств НДС на течение при транспортировке и добыче, при производстве 
нефтепродуктов с заданными свойствами.  Каждая глава включает перечень вопросов, 
формирующих необходимые знания для решения прикладных задач. Представлены со-
став и свойства НДС, основные вопросы реологии для легких и высоковязких нефтей, 
реологические и структурно-механические характеристики нефтепродуктов, утвержден-
ные в различных технических условиях. Отдельная глава полностью посвящена решению 
практических задач — течению различных НДС и запуску трубопроводов, вытеснению 
нефти из пласта и др.

   Издание предназначено специалистам нефтегазовой и нефтехимической отраслей, 

исследователям, преподавателям и студентам инженерных специальностей по направле-
ниям «Нефтегазовое дело» и «Химическая технология».

УДК  665.61.035

ББК Д453.1-4я73-1

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена  

в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских 

прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников,  

рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду  
возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может  

гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет 

ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.  

Книга издана в авторской редакции.

ISBN 978-5-91884-117-4 
© Малкин А. Я., Сафиева Р. З., 2019
© ЦОП «Профессия», 2019 
© Оформление: ЦОП «Профессия», 2019

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
5

Разрешения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
7

Глава 1. Нефтяные дисперсные системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
8

1.1. Общие сведения и комментарии к главе 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
8

1.2. Эволюция развития представлений о строении и структуре нефтяных 
дисперсных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
15

1.3. Аналитический подход к исследованию НДС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
19

1.4. Коллоидно-химический подход к исследованию НДС  . . . . . . . . . . . . . . .  
22

1.5. Модельный подход к исследованию нефтяных систем. . . . . . . . . . . . . . . .  
34

1.6. Информационный подход к исследованию нефтяных систем.. . . . . . . . .  
36

1.7. «Мейнстрим» в исследованиях НДС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
38

1.8. Классификация нефтей и нефтепродуктов: реологический аспект . . . . .  
46

Контрольные вопросы и задачи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
47

Глава 2. Общие принципы и методы реологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
50

2.1. Предмет реологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
50

2.2. Язык реологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
52

Вопросы и задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
59

Глава 3. Реологические эффекты и модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
62

3.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
63

3.2. Линейные упругие тела (среды) — закон Гука. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
63

3.3. Линейные вязкие жидкости — закон Ньютона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
65

3.4. Линейная вязкоупругость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
68

3.5. Неньютоновские жидкости — кривые течения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
77

и предел текучести . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
77

3.6. Тикостропия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
82

3.7. Упругость жидкости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
84

3.8. Переходные режимы деформирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
86

3.9. Гетерогенность потока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
87

3.10. Неустойчивость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
89

Вопросы и задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
92

Глава 4. Реология легких нефтей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
98

4.1. Состав легкой нефти и кристаллизация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
98

4.2. Особенности реологических свойств парафинистой нефти . . . . . . . . . . .  103
4.3. Реологические модели парафинистой нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  111
4.4. Mодификация свойств парафинистой нефти. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  115
4.5. Высокие скорости течения и эффект Томса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  118

Вопросы и задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  122

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

Глава 5. Реология тяжелой нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
125

5.1. Асфальтены в тяжелой нефти. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
125

5.2. Реология тяжелой нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
128

5.3. Способы снижения вязкости тяжелой нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
129

Вопросы и задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
142

Глава 6. Реология как основа решения задач течения нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
145

6.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  145
6.2. Общая постановка гидродинамической задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
146

6.3. Переходные процессы и развитие течения в трубопроводе . . . . . . . . . . . .
147

6.4. Вытеснение нефти из пласта (фильтрация). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
152

Вопросы и задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
155

Глава 7. Реологические свойства основных нефтепродуктов . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
157

7.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  157
7.2. Горюче-смазочные материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
158

7.3. Консистентные (или пластичные) смазки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
163

7.4. Битумы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
167

7.5. Пеки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
170

Вопросы и задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
170

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

ПРЕДИСЛОВИЕ

К  настоящему моменту появилась новые значимые данные  в области физико-

химической механики и реологии нефтяных дисперсных систем (НДС), получен-
ные как  на основе собственных исследований, так и анализа работ зарубежных 
авторов. Потребность передать структурированную информацию в стройном виде 
новому поколению будущих специалистов нефтяной отрасли – это главный мотив 
написания данной книги. 

Проведем ретроспективный анализ значимых книг в области физико-хими-

ческой механики и реологии нефтяных систем. Одними из первых, кто обратил 
внимание на нелинейное поведение пластовых нефтей, были российские авторы 
во главе с профессором В. В. Девликамовым, издавшие книгу с отличным по ме-
дийным меркам  названием «Аномальные нефти» (1975). Профессор Г. И. Фукс 
описал в книге «Коллоидная химия нефти и нефтепродуктов» реологию пластич-
ных смазок (1971). Профессор З. И. Сюняев в учебном пособии «Прикладная 
физико-химическая механика нефтяных дисперсных систем» (1982) рассмотрел 
как типичные реологические объекты широкий круг тяжелых нефтепродуктов, 
включая профилактические средства, пеки и коксы. В учебном пособии  «Реология 
нефти и нефтепродуктов» (авторы: М. К. Рогачев, Н. К. Кондрашева, 2000) подробно 
были рассмотрены вопросы реологии судовых топлив и профилактических 
средств.  Не так давно была издана и переиздана монография «Реология нефти» 
(авторы: В. В. Тетельмин, В. А. Язев, 2009, 2015). Книга «Механика и реология 
нефтяных дисперсных систем» (Г. И. Келбалиев с соавторами) вышла в 2017 году. 
Таким образом, важнейший раздел науки о нефти с позиций коллоидной химии 
дисперсных систем – реология и физико-химическая механика НДС – уже почти 
50 лет находится в поле зрения научной общественности. 

Действительно, большинство практических решений технических задач в 

нефтяной отрасли базируется на знаниях этого раздела науки о нефти.  К таким 
задачам в области нефтепереработки относятся задачи обеспечения соответствия 
структурно-механических свойств некоторых готовых нефтепродуктов (пластичных 
смазок, битумов, коксов, углеродных волокон и др.) техническим требованиям. 
В области добычи и транспортировки нефти – это задачи  организации устойчивого 
режима движения нефтяных флюидов в пласте, а также нефти и нефтепродуктов 
в трубе с  соблюдением технических норм эксплуатации и промышленной без-
опасности. В зарубежной литературе для характеристики практически всевоз-
можных случаев осложнений, возникающих при течении нефтей, что особенно 
важно при организации их морской добычи,  используется понятие «Устойчивый 
поток», введенное первоначально как экономическая категория. Несмотря на 
кажущееся различие указанных задач, в основе эффективных сильных решений 
лежат теоретические и практические знания  о составе, свойствах и реологическом 
поведении  НДС.   

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Предисловие

Сложность и многокомпонентность состава, иерархичность структуры НДС и 

возможность протекания в них фазовых превращений необходимо принимать во 
внимание при создании новых нефтепродуктов и при организации оптимального 
гидродинамического режима  течения нефтяных жидкостей в пласте и/или трубе. 
Роль материалов, которые взаимодействуют с нефтяными системами, в данном 
учебном пособии не рассматривается, только в разрезе возможного влияния сте-
пени гидрофобности контактирующих поверхностей на режим их течения.

В отличие от уже изданных книг в этом учебнике, который также можно на-

звать задачником, авторы ставят своей главной задачей сформировать професси-
ональные компетенции современного выпускника нефтегазового вуза, обучаю-
щегося прежде всего по инженерным специальностям направлений подготовки 
бакалавриата, специалитета и магистратуры: «Нефтегазовое дело» и «Химическая 
технология». Поэтому авторы в каждой главе уточнили конкретные требования к 
профессиональным компетенциям студентов. В начале главы приводятся теоре-
тические вопросы, обеспечивающие формирование знаний, а затем эти знания 
используются для совершенствования практических навыков студентов, которые 
возникают при поиске ответов на вопросы и решении прикладных задач, приве-
денных в конце каждой главы. 

Учебник начинается первой главой, посвященной составу и свойствам НДС, 

и заканчивается седьмой  главой, описывающей реологические и структурно-меха-
нические характеристики нефтепродуктов, утвержденные в различных технических 
условиях, регламентах и государственных стандартах. В главах 2–6 последователь-
но раскрывается содержание основных понятий реологии и физико-химической 
механики дисперсных систем (главы 2–3), раздельно рассматриваются вопросы 
реологии легких (глава 4) и высоковязких (глава 5) нефтей, в отдельную главу 6-ю 
вынесены вопросы реологии как основы решения задач течения нефти. Первая 
глава написана проф. Р. З. Сафиевой, главы 2–7 – проф. А. Я. Малкиным. 

Учебник, в первую очередь, предназначен для студентов магистратуры и аспи-

рантуры технических университетов, обучающихся по программам нефтегазового 
профиля, включающим соответствующие дисциплины нефтегазового дела и 
химической технологии переработки  топлив и высокоэнергетических ресурсов, 
также он будет полезен специалистам нефтегазовых компаний, проходящих об-
учение по программам ДПО. 

Авторы с благодарностью примут замечания, уточнения и пожелания читателей 

данного учебника.

 
 

А. Я. Малкин, проф., д.ф.-м.н., 

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Р. З. Сафиева, проф., д.т.н., 

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Разрешения

Авторы выражают владельцам авторских прав благодарность за разрешение 

использовать их рисунки, а именно:

Рис. 4.13.  Reproduced with permission from . R.M. Webber, Low temperature rheology 

of lubricating mineral oils: Effects of cooling rate and wax crystallization on flow properties 
of base oils, Journal of Rheology 43 , 911 (1999); Fig. 12. doi.org/10.1122/1.551045.

Copyright 1999, The Society of Rheology.
Риc. 3.19. Jason R. Stokes , Julia H. Telford , Ann-Marie Williamson , The flowability 

of ice suspensions. Journal of Rheology , 49 , 139 (2005); Fig. 4

doi.org/10.1122/1.1835339
Copyright 2005, The Society of Rheology.
Рис. 4.17. Rafael Mendes, Guillaume Vinay, Guillaume Ovarlez, Philippe Coussot 

Modeling the rheological behavior of waxy crude oils as a function of flow and temperature 
history, Journal of Rheology , 59 , 703 (2015); Fig. 9b. 

doi.org/10.1122/1.4916531
Copyright 2015, The Society of Rheology
Fig. 4.8. Michela Geri, Ramachandran Venkatesan, Krishnaraj Sambath, and Gareth 

H. McKinley, Thermokinematic memory and the thixotropic elasto-viscoplasticity of 
waxy crude oils, Journal of Rheology 61, 427 (2017);  Fig. 12

doi.org/10.1122/1.4978259.
Copyright 2017, The Society of Rheology.
Рис. 4.15. Hyun Su Lee, Probjot Singh, William H. Thomason, and H. Scott 

Fogler,Waxy Oil Gel Breaking Mechanisms: Adhesive versus Cohesive Failure, Energy 
Fuels, 22, 480–487 (2008), Fig. 7. 

doi: 0.1021/ef700212v
Copyright ACS.
Рис. 4.16, 4.17 и 4.18. Rafael Mendes, Guillaume Vinay, and Philippe Coussot, On 

the yield stress and minimum pressure for simulating the flow restart of a waxy crude oil 
pipeline, Energy Fuels, 31, 395 (2017) Fig. 1 and Fig. 3.

doi: 10.1021/acs.energyfuels.6b02576.
Copyright ACS.
Рис. 5.3. Hart A., A review of technologies for transporting heavy crude oil and bitumen 

via pipelines. J Petrol Explor. Prod Technol (2014) 4:327–336. Fig. 1.

DOI 10.1007/s13202-013-0086-6
Copyright Springer

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Глава 1. Нефтяные дисперсные системы

Целое больше суммы своих частей.

Аристотель

Что должен знать студент, закончив изучение этой главы

Какие типы нефтяных дисперсных систем (НДС) формируются в не-
фтетехнологических процессах добычи, транспортировки и переработки 
нефти?
Каковы современные тенденции развития направлений переработки 
нефти?
Какие подходы существуют при исследовании свойств нефтяных систем?
Как происходило формирование современных представлений о строении 
асфальтенов на основе развития физических теорий?
Как охарактеризовать аналитический и коллоидно-химический подходы 
к исследованиям нефтяных систем и каковы их основные достижения?
В чем особенности описания НДС с позиций теории растворимости?
Как охарактеризовать модельный подход к исследованию НДС?
Как может быть реализован информационный подход при исследовании 
нефтяных систем?
Что такое петролеомика и петроинформатика? 
Какие известны классификации нефтей и для каких целей они созданы?
Какие типы фазовых переходов реализуются в нефтетехнологических 
процессах?
Как регистрируются начальные стадии фазовых превращений в нефтяных 
системах?
Что означает понятие «Устойчивый поток»?
Что такое синтетическая нефть?
Каковы перспективы дальнейших исследований в области нефтяных 
дисперсных систем и каково их практическое значение?

1.1. Общие сведения и комментарии к главе 1

 
Известно, что углеводородное сырье является энергетическим ресурсом 4-го 

технологического уклада, который по периодизации Н. Д. Кондратьева—Шумпе-
тера приходится на 1930–1970 гг., а мы с Вами, дорогой читатель, живем в эпоху 
6-го технологического уклада (нано-, био-, информационных, когнитивных и 
социальных технологий, сокращенно — НБИКС-технологии). И этому укладу 

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Нефтяные дисперсные системы

соответствуют НБИКС-технологии, связанные с развитием микроэлектроники и 
элементной базы (от микро- до наноуровня) — миниатюрных носителей цифровой 
информации и эффективных преобразователей солнечной энергии. Однако в со-
временном гибридном мире реальных и виртуальных технологий до сих пор нет 
достойной замены «черному золоту» и в литературе различных жанров (научной, 
технической, учебной, политической, экономической, справочной, художественной) 
этому ресурсу по-прежнему уделяется много внимания. Во-первых, нефть 
и газ — это высокорентабельное природное сырье, на основе которого можно 
получать новые продукты с высокой добавленной стоимостью на благо человека 
и человечества, а во-вторых, — это источник обогащения и наживы различных 
финансовых групп, что продолжает оказывать мощное влияние на мотивацию 
деятельности этих групп и геополитику в целом. Следует сразу подчеркнуть, что 
магистральной линией мирового развития направлений использования нефти 
является переработка нефти по нефтехимическому варианту или выработка 
продуктов нефтехимии, что гарантирует выпуск востребованной технологичной 
продукции с высокой добавленной стоимостью (табл. 1.1). Нельзя забывать, что 
важнейшим фактором современности становится формирование экологического 
мышления потребителей и стремительное развитие производства электромоби-
лей, что приведет в ближайшей перспективе к вытеснению с рынка автомобилей 
с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), по оценкам экспертов: к 2030 году — до 
50 %, а к 2050 — на все 100 %. Таким образом, потребление нефти для производства 
моторных топлив (бензинов и дизельного топлива) будет неуклонно сокращаться 
даже с учетом выпуска автомобилей гибридного типа. Консервативный сценарий 
развития сектора электромобилей и гибридных двигателей отличается только 
динамикой развития этих тенденций во времени, что, по-видимому, приведет к 
сокращению добычи и переработки нефти по топливному варианту, снижению 
стоимости нефти на мировых торговых площадках, а это, в свою очередь, может 

Таблица 1.1 

Характеристика нефтехимического варианта переработки нефти

Продукт
Число технологических 
переделов

Стоимость 

одной тонны, 

отн. ед.

Применение

Нефть
0
1
Квота на экспорт

Топлива моторные
2–3
2
Внутреннее потребление

мономеры
3
3
Внутреннее потребление

Основной органический 
синтез

4–5
4
Внутреннее 

потребление+экспорт

Полимеры
5
5–6
Внутреннее 

потребление+экспорт

Полимерные материалы
6
7–9
Внутреннее 

потребление+экспорт

Тонкий органический 
синтез

7–10
Более 20
Внутреннее 

потребление+экспорт

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Нефтяные дисперсные системы

отрицательно отразиться на экспорте и доходах сырьевых экономик, в том числе, 
российской. 

Знание относительно себестоимости добычи различных типов нефти в зависимости 
от региона дает читателю дополнительную пищу для размышлений (табл. 1.2) 
на экономические темы. Обратимся к известной цитате: «Капитал боится отсутствия 
прибыли или слишком маленькой прибыли, как природа боится пустоты. 
Но раз имеется в наличии достаточная прибыль, капитал становится смелым... 
при 100 процентах он попирает все человеческие законы, при 300 процентах нет 
такого преступления, на которое он не рискнул бы, хотя бы под страхом виселицы» 
(цитата по: К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения. Изд. 2-е. Т. 23, С. 770).

Полезно представлять как изменятся нефтяные запасы отдельных стран при 

включении в нефтяные запасы битуминозных высоковязких нефтей (ВВН) 

Таблица 1.2 

Себестоимость добычи нефти различных типов в зависимости от региона мира

Регион добычи/вид нефти
Себестоимость барреля нефти, 

доллар

Ближний Восток/континентальная нефть
10–17

Россия/ континентальная нефть
15–21

Центральная и Южная Америка
29–35

Северное море
46–53

Глубоководная шельфовая нефть
54–60

США/сланцевая нефть
70–77

Нефтеносные пески
89–96

Арктика
115–122

 (http://rusrand.ru/analytics/tsena-nefti-mezhdu-ekonomikoj-i-politikoj. Дата обращения 01.05.2019). 

Рис. 1.1. Изменения в распределении запасов нефти по странам при учете битуминозных нефтей [Левин-

бук М. И. и др. Мир нефтепродуктов № 1, 2012. с. 3–11]

300

250

200

150

100

50

0

Саудовская Аравия

Иран

Ирак

Кувэйт

ОАЭ 

Венесуэла

Казахстан

Россия

Ливия

Нигерия

США

Канада

Китай

Бразилия

Алжир

Мексика

Норвегия

млн барр.

Венесуэла 

Канада 

Саудовская Аравия

Россия

Иран
Ирак

Кувэйт

ОАЭ 

Казахстан

Ливия
США 

Нигерия

Китай

Мексика 

Алжир

Норвегия

Нефть
Битуминозная нефть

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Нефтяные дисперсные системы

(рис. 1.1). Гистограммы по запасам нефти различных стран показывают, что по 
подтвержденным запасам традиционной нефти (такую нефть можно добывать 
известными современными технологиями) Россия занимает 8-е место, однако при 
включении тяжелых нефтей в подтвержденные запасы картина резко меняется и 
Россия выходит на 4-е место. Поэтому поиск эффективных технологий разработки, 
добычи и глубокой переработки тяжелых нефтей очень актуален для всех стран, 
включая Россию. Заметим, что в связи с увеличением доли сложных в транспор-
тировке и переработке ВВН и природных битумов идет полным ходом разработка 
технологий получения синтетической нефти и модернизация трубопроводной 
системы США для снабжения существующих НПЗ (без изменения их структуры) 
битумными нефтями и продуктами их облагораживания. В этом случае на первый 
план выходят вопросы устойчивости синтетических нефтей, которые образуются 
при смешении исходных ВВН и продуктов их переработки на промыслах (см. 
комментарий 1 и раздел 1. 4).

А в научной среде продолжается полемика относительно состава, строения и 

структуры нефтяных асфальтеносодержащих систем, и их возможных изменений 
при фазовых переходах. 

Целью авторов данной книги является формирование у читателя представлений 

о нефти и ее производных (примечание: или о нефтяных дисперсных системах, видимо, 
термин НДС у вас уже не ассоциируется с экономическим понятием — налог 
на добавленную стоимость) как природных аналогов природных полимерных систем 
с учетом современного уровня знаний об их составе на фоне эволюции развития 
физических теорий и близких перспектив развития в этой области. Постоянное совершенствование 
современных аналитических методов исследований, их применение 
для анализа нефтяных систем и интерпретация результатов таких исследований 
дают основания сделать несколько важных, с точки зрения авторов, комментариев 
уже в первой главе, значимых для последующего изложения материала.

Комментарий 1
Нефтяные системы часто неточно называют углеводородными. Действительно, 
кроме углеводородных соединений, которые в большинстве случаев надежно 
идентифицируются и количественно определяются методами физической и 
аналитической химии, давно известно, что в нефти присутствуют гетероатомные 
вещества. Они относятся к высокомолекулярным соединениям (ВМС), содержание 
которых драматически возрастает при переходе от легких ньютоновских нефтей (их 
реологическое поведение отвечает закону Ньютона и режим течения подчиняется 
закону Дарси) к ВВН. Абрахам почти 100 лет тому назад отметил эту особенность 
в одной из первых классификаций нефтей (табл. 1.3). Состав этих ВМС определяется 
менее однозначно, чем в случае углеводородных соединений, но именно их 
присутствие является причиной нелинейного поведения НДС особенно в условиях 
фазовых превращений. По действующей в настоящее время классификации 
вязкие, сверхтяжелые или ВВН и битумы различаются по плотности, выраженной 
в единицах API, и кинематической вязкости при стандартных условиях (рис. 1.2). 

Общепризнанным является условное деление нефтяных систем на групповые 

компоненты. Одни компоненты относят к классу углеводородов: насыщенных 
(парафиновых или алканов и циклоалканов — S) и ароматических (A); другие — 

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Нефтяные дисперсные системы

Рис. 1.2.  Вязкие, высоковязкие нефти,  битумы  (по классификации 

International Energy Agency — IEA)

20 API

10 API

<10 000 сПз                                Вязкость                               >100 000 cGp

Плотность

Тяжелые 

нефти

Сверхтяжелые 

нефти
Битумы

Таблица 1.3

Характеристика различных видов углеводородного сырья [Abraham H. Asphalts and allied substances their 
occurrence, modes of production, uses in the arts and methods of testings//Asphalts and allied substances their 

occurrence, modes of production, uses in the arts and methods of testings. – D. Van Nostrand, 1929]

Углеводородное 

сырье

Коксуе-
мость, % 

масс.

Плотность

кг/м3

Кинематическая 

вязкость 

при 20 С, мм2/с

Содержание, % (мас).

САВ
Асфаль-

тенов

Обычные нефти
< 8
<0,91
8–450
10–20
 <5–6

Тяжелые нефти
8–12
0, 91–0,98
450–850
20–35
4–10

Мальты*
13–25
0,98–1,038
850
35–60
10–25

Природные 
битумы

>25
>1,03
–
60–98
>25

*Мальта — это окисленная нефть, представляющая собой полутвердое вещество с повышенным со-

держанием САВ; встречается в коллекторах, приближенных к зоне водонефтяного контакта.

к гетероатомным соединениям: (смолам R) и асфальтенам (A). Групповой состав 
нефти известен под аббревиатурой SARA. 

Если соединения (S и A), входящие в дистиллятные фракции, надежно опре-

деляются разнообразными аналитическими методами, то последние (R и А) пред-
ставляют собой ВМС нефти, выделение которых из нефти основано на их способ-
ности к избирательной растворимости в органических средах. Выбор растворителя 
и осадителя и предопределяет результат анализа. Хотиер в 1983 году предложил 
шкалу осадителей и растворителей асфальтенов (рис. 1.3, а).

Согласно этой шкале растворители располагаются в ряд по степени возраста-

ния растворимости в них асфальтенов : циклогексан <ксилол < толуол < бензол < 
хлороформ < пиридин. Порядок расположения осадителей по мере возрастания 
их способности выделять асфальтены в осадок следующий: н-декан < н-гептан < 
н-додекан < н-гексадекан < сквалан.

В частности, в аналитической практике принят стандартный метод в соот-

ветствии с ASTM D6560 – IP 143 «Определение асфальтенов (нерастворимых в 

© ЭБС «Нефть и Газ», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru