Исследована возможность изменения реологических свойств высокопарафинистой малосмолистой нефти за счет гидроимпульсной кавитационной обработки (ГКО). Предложен механизм, объясняющий изменение структуры нефти при ГКО. Выполнено моделирование течения потока нефти в программном комплексе ANSYS CFX для определения гидродинамических параметров и чисел кавитации в проточном гидродинамическом кавитаторе (ПГК) с трубками Вентури и роторном импульсном аппарате (РИА) радиального типа, реализующих ГКО в жидкостях. Расчет числа гидродинамической кавитации по результатам моделирования указывает на развитую кавитацию в потоке нефти как в ПГК, так и в РИА. Удельные энергозатраты на обработку нефти в ПГК в 1,5 раза ниже, чем в РИА. Сделано предположение, что эффекты ГКО приводят к разрушению надмолекулярных связей между сложными структурными единицами (ССЕ), а также разрушают ССЕ. При разрушении кристаллов парафина происходит увеличение их удельной поверхности и, следовательно, повышение поверхностной энергии. Парафины формируют ядро ССЕ, а ГКО нефти вызывает разрушение кристаллов парафинов, смолы распределяются между твердыми частицами, разрыхляют кристаллическую структуру, адсорбируются на поверхностях зерен и изменяют строение ассоциатов кристаллов парафина. Адсорбция на разрушенных кристаллах парафина предотвращает агрегацию смол. Обработка высокопарафинистой малосмолистой нефти в ПГК и РИА обеспечила улучшение ее реологических характеристик и показала высокую эффективность. После однократной обработки нефти в РИА и ПГК энергия тиксотропии и вязкость нефти снизились в среднем соответственно в 1,5 и 2,0 раза. При применении РИА и ПГК удельные затраты энергии на обработку нефти значительно меньше по сравнению с изменением энергии тиксотропии.
Список литературы
1. Управление реологическими характеристиками нефтей физическими методами воздействия / Р.З. Сунагатуллин [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2021. – № 1. – С. 92–97. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2021-1-92-97
2. Investigation of amplification process of heavy oil viscosity reduction device based on jet cavitation using lab experimental and numerical simulation method / Xuedong Liu [at al.] // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. – 2021. – 18 Juny. – 21 p. – https://doi.org/10.1080/15567036.2021.1940388
3. Омельянюк М.В., Уколов А.И., Пахлян И.А. Исследование процессов кавитационного истечения для энергосберегающих и экологически чистых технологий нефтегазовой отрасли // Нефтяное хозяйство. – 2021. – № 12. – C. 128–130. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2021-12-128-130
4. Влияние гидроимпульсной обработки на реологические параметры нефти / М.А. Промтов [и др.] // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2020. – Т. 26. – № 2. – С. 243–253. – https://doi.org/10.17277/vestnik.2020.02.pp.243-253
5. Изменение реологических параметров высокопарафинистой нефти при многофакторном воздействии в роторном импульсном аппарате / М.А. Промтов [и др.] // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2020. – Вып. 5 (127). – С. 76–88. – https://doi.org/10.17122/ntj-oil-2020-5-76-88
6. Оценка энергозатрат при обработке парафинистой нефти в роторном импульсном аппарате / М.А. Промтов [и др.] // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2021. – Т. 27. – № 4. – С. 576–584. – https://doi.org/10.17277/vestnik.2021.04.pp.576-584
7. Превращение короткоцепных н-алканов под действием гидродинамической кавитации / В. Н. Торховский [и др.] // Тонкие химические технологии. – 2017. – Т. 12. – № 5. – С. 65–70. – https://doi.org/10.32362/2410-6593-2017-12-5-65-70
8. Превращение алканов под действием единичного импульса гидродинамической кавитации. Ч. II. Поведение среднецепных алканов С21 – С38 / В.Н. Торховский [и др.] // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова. – 2014. – Т. 9. – № 4. – С. 59–69.
9. Якименко К.Ю., Венгеров А.А., Бранд А.Э. Применение технологии гидродинамической кавитационной обработки высоковязких нефтей с целью повышения эффективности транспортировки // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 5–3. – С. 531–536.
10. Волкова Г.И., Ануфриев Р.В., Юдина Н.В. Влияние ультразвука на состав и свойства парафинистой высокосмолистой нефти // Нефтехимия. – 2016. – Т. 56. – № 5. – С. 454–460.
11. Кондрашева Н.К., Батайлов Ф.Д., Бойцова А.А. Сравнительная оценка структурно-механических свойств тяжелых нефтей Тимано-Печорской провинции // Записки Горного института. – 2017. – Т. 225. – С. 320–329.
12. Кутуков С. Е., Четверткова О. В., Гольянов А.И. Гидравлическая характеристика трубопровода на высоковязкой нефти // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2021. – Т. 11. – № 1. – С. 32–39. – https://doi.org/10.28999/2541-9595-2021-11-1-32-39
