АНАЛИЗ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВЯЗКОСТИ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ НЕФТИ НА ОСНОВЕ ФРАКТАЛЬНОЙ ТЕОРИИ

Виктор Иванович Лесин, Сергей Викторович Лесин

Аннотация


Проведен анализ фрактальной теории с точки зрения соответствия ее выводов известным экспериментальным данным по изменению вязкости путем добавления химических соединений и воздействию физических полей. Дано обоснование использования химических реагентов различного типа, постоянных и переменных электромагнитных полей и механических воздействий для снижения вязкости нефти путем разрушения агрегатов коллоидных частиц фрактального строения. Показано, что значительное снижение вязкости может быть достигнуто как результат полного разрушения фрактальных агрегатов на мелкие частицы, так и как результат формирования плотных фрактальных агрегатов, устойчивых к внешним воздействиям. На основе особенностей процессов разрушения и роста фрактальных агрегатов предложен общий подход к снижению вязкости путем варьирования во времени воздействия напряжением сдвига (скорости сдвига). Экспериментально продемонстрировано, что воздействием напряжения сдвига по предложенной в статье программе можно достичь многократного снижения вязкости и получить нефть, вязкость которой слабо зависит от скорости сдвига. Предложенный подход не требует получения информации о химическом составе нефти и базируется на измерении зависимости вязкости от скорости сдвига.

Ключевые слова


нефть;вязкость;скорость сдвига;фрактальная теория;методика снижения вязкости;воздействие напряжением сдвига;коллоидные частицы;oil;viscosity;shear rate;fractal theory;viscosity reducing methods;shear stress effect;colloidal particles;

Полный текст:

PDF

Литература


Roldughin V.I. The Characteristics of Fractal Disperse System // Russian Chemical Review. 2003. Vol. 72. Nо. 11. P. 913-937. DOI: 10.1070/RC2003v072n11ABEH000829.

Bushella G.C., Yan Y.D., Woodfield D., Raper J., Amal R. On Techniques for the Measurement of the Mass Fractal Dimension of Aggregates // Advances in Colloid and Interface Science. 2002. Vol. 95. P. 1-50. DOI: 10.1016/s0001-8686(00)00078-6.

Лесин В.И., Лесин С.В. Фрактальная теория и экспериментальные исследования вязкости коллоидных систем при скоростях сдвига, близких к нулю // Нефтяное хозяйство. 2013. № 7. C. 111-113.

Лесин В.И., Клепиков И.А. Применение фрактальной теории вязкости дисперсных систем к аномальной зависимости вязкости от скорости сдвига // Нефтяное хозяйство. 2015. № 2. C. 38-41.

Лесин В.И., Лесин С.В. Влияние колебаний давления на вязкость нефти, содержащей коллоидные частицы // Научное сетевое издание «Актуальные проблемы нефти и газа». 2019. Вып. 1 (24). URL: http://oilgasjournal.ru/issue_24/lesin.html (дата обращения: 20.08.2019). DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2019-24.art11.

Сюняев З.И., Сафиева Р.З., Сюняев Р.З. Нефтяные дисперсные системы. М.: Химия, 1990. 226 c.

Башкирцева Н.Ю., Сладовская О.Ю. Особенности применения ПАВ в процессах транспортировки высоковязких нефтей // Вестник технологического университета. 2014. Т. 17. Вып. 14. С. 449-451.

Ершов М.А., Баранов Д.А., Муллакаев М.С. Снижение вязкости парафинистых нефтей обработкой в гидродинамическом реакторе // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2011. № 7. С. 16-19.

Lesin V.I., Koksharov Yu.A., Khomutov G.B. Viscosity of Liquid Suspensions with Fractal Aggregates: Magnetic Nanoparticles in Petroleum Colloidal Structures // Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects. 2011. Vol. 392. P. 88-94. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2011.09.038.

Лесин В.И., Лесин С.В. Фрактальная формула зависимости вязкости неньютоновской жидкости от градиента скорости // Нефтяное хозяйство. 2012. № 3. С. 46-48.

Лесин В.И. Математическая модель вязкости тяжелой нефти, содержащей примеси коллоидных наночастиц оксидов металлов // Сетевое издание «Нефтегазовое дело». 2019. № 2. C. 200-227. URL: http://ogbus.ru/files/ogbus/issues/2_2019/ogbus_2_2019_p199-216.pdf (дата обращения: 13.08.2019). DOI: 10.17122/ogbus-2019-2-199-216.

Лесин В.И. Агрегация коллоидных частиц, регистрируемая по изменению вязкости // Научное сетевое издание «Актуальные проблемы нефти и газа». 2016. Вып. 2 (14). URL: http://www.oilgasjournal. ru/issue_14/lesin.html (дата обращения: 22.08.2019). DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2016-14.art16.

Лесин В.И., Алексеева Ю.В. Эволюция структуры фрактальных агрегатов нефти под действием напряжения сдвига // Научное сетевое издание «Актуальные проблемы нефти и газа». 2018. Вып. 3 (22). URL: http://oilgasjournal.ru/issue_22/lesin.html (дата обращения: 12.08.2019). DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2018-22.art28.

Sonntag R.C., Russel W.B. Structure and Breakup of Flocs Subjected to Fluid Stresses.1. Shear Experiments // Journal of Colloid and Interface Science. 1986. Vol. 113. P. 399-413.

Sonntag R.C., Russel W.B. Structure and Breakup of Flocs Subjected to Fluid Stresses.1. Theory // Journal of Colloid and Interface Science. 1987. Vol. 115. No. 2. P. 378-389.

Guozhong C., Ying W. Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties, and Applications. Singapore: World Scientific Publishing Company, 2004. 596 p.

Лесин В.И., Лесин С.В. Физико-химический механизм воздействия колебаний давления жидкости на фильтрационные свойства нефти и пористой среды // Бурение и нефть. 2003. № 1. С. 24-27.

Яковец Н.В., Опанасенко О.Н., Крутько Н.П. Модифицирование нефтяных смолисто-асфальтеновых дисперсий оксиэтилированными поверхностно-активными веществами // Весци нацыональной академии навук Беларуси, серыя химичных навук. 2013. № 2. С. 10-15.

Pastor-Satorras R., Rubi J.M. Fractal Properties of Cluster of Colloidal Magnetic Particles // Progress in Colloid and Polymer Science. 1998. Vol. 110. P. 29-33. DOI: 10.1007/BFb0118043.

Aristizabal-Fontal J.E., Cortes F.B., Franco C.A. Viscosity Reduction of Extra Heavy Crude Oil by Magnetite Nanoparticle-Based Ferrofluids // Adsorption Science and Technology (Special Collection: III Workshop on Adsorption, Catalysis and Porous Materials). 2017. P. 1–23. DOI: 10.1177/0263617417704309.

Nassar N.N, Betancur S., Acevedo S. Development of a Population Balance Model to Describe the Influence of Shear and Nanoparticles on the Aggregation and Fragmentation of Asphaltene Aggregates // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2015. Vol. 54. P. 8201-8211.

Лоскутова Ю.В., Юдина Н.В. Влияние постоянного магнитного поля на реологические свойства высокопарафинистых нефтей // Коллоидный журнал. 2003. Т. 65. № 4. С. 510-515.

Evdokimov I.N., Kornishin K.A. Apparent Disaggregation of Colloids in a Magnetically Treated Crude Oil // Energy and Fuels. 2009. Vol. 23. Issue 8. P. 4016-4020. DOI: 10.1021/ef900296e.

Лесин В.И. Физико-химические основы нетеплового воздействия электромагнитных и акустических полей на нефть для предотвращения отложений парафина // Нефтяное хозяйство. 2004. № 1. C. 68-70.

Лесин В.И. Область наиболее эффективного применения магнитных депарафинизаторов при защите от отложений насосно-компрессорных труб добывающих скважин // Бурение и нефть. 2003. № 1. C. 24-27.

Tao R., Tang H. Reducing Viscosity of Paraffin Based Crude Oil with Electric Field for Oil Production and Transportation // Fuel. 2014. Vol. 118. P. 69-72. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.10.056.

Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю. Долгоживущие метастабильные состояния коллоидных структур нефтяных остатков // Химия и технология топлив и масел. 2005. № 3. C. 45-47.

Лесин В.И., Еремин Н.А. Природные и синтезированные наноразмерные окислы железа – нанороботы в процессах управления с помощью магнитного поля извлечением, транспортировкой, подготовкой и переработкой нефти // Нефть. Газ. Новации. 2018. № 1. C. 18-22.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2019-6-212-237

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.