Реологические свойства нефти существенно зависят от ее внутренней структуры, управление которой – перспективное направление исследований. Технологии, использующие различные физические поля (акустические, вибрационные, магнитные, кавитационные и др.), позволяют управлять вязкостно-температурными свойствами нефти и являются наиболее перспективными ввиду их эффективности и экономичности. Показано, что обратимые процессы разрушения нативной внутренней структуры нефтяных дисперсных систем с тиксотропными свойствами лежат в основе феномена «памяти». Этот феномен целесообразно использовать в технологиях управления реологическими свойствами нефтей с помощью физическо-механических воздействий. В статье дано обоснование критерия эффективности методов физическо-механического воздействия на надмолекулярные структуры нефтей, в качестве которого предложено использовать отношение приращения энергии тиксотропии за счет разрушенных межмолекулярных связей структуры нефтяных дисперсных систем к энергии, затраченной на процесс обработки нефти. По экспериментальным данным апробации получены следующие коэффициенты эффективности для пяти перспективных методов физико-механического воздействия: плазменно-импульсное – более 3000, роторно-пульсационное – 400, кавитации в гидродинамическом трансзвуковом струйно-форсуночном аппарате – 300, микроволновая обработка нефти и обработка вращающимся электромагнитным полем – не более 50. К преимуществам наиболее эффективного метода импульсно-плазменного воздействия (метода Юткина) относятся низкие энергозатраты. В то же время его применение требует повышенных мер безопасности. Роторно-пульсационное воздействие не уступает по уровню снижения вязкости, но оборудование потребляет в 7 раз больше энергии. Разовая обработка в гидродинамическом трансзвуковом струйно-форсуночном аппарате дает сравнительно небольшое снижение вязкости (менее 5 %), но при этом показывает низкое потребление энергии в процессе обработки.
Применение технологий управления реологическими характеристиками перекачиваемых нефтей в перспективе позволит увеличивать пропускную способность технологического участка нефтепровода; поддерживать заданную производительность перекачки на пониженных режимах работы во время проведения планового технического обслуживания; увеличивать коэффициент полезного действия насосных агрегатов; стабилизировать парафины во взвешенном (растворенном) состоянии; снизить потребление депрессорных и противотурбулентных присадок, ингибиторов парафиноотложения. Совмещение различных физико-механических методов воздействия и обработки нефти химическими реагентами открывает широкие возможности для совершенствования технологии обработки тяжелой нефти.
Список литературы
1. Сравнительная оценка эффективности «горячей» перекачки / А.И. Гольянов [и др.] //Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2018. – Т.8. – № 6. – С. 642–649.
2. Абрамзон Л.С., Исхаков Р.Г., Тугунов П.И. Рациональная перекачка вязких и застывающих нефтей совместно с разбавителем. – М.: ВНИИОЭНГ, 1977. – 59 с.
3. Кутуков С.Е., Брот Р.А. Определение ударного давления в нефтепроводе с газонасыщенной нефтью при переходных режимах // Нефтегазовое дело. – 2005. – № 3. – С. 199–205.
4. Оценка эффективности технологии перекачки нефти с применением противотурбулентных присадок / П.А. Ревель-Муроз [и др.] // Нефтяное хозяйство, 2020. – № 1. – С. 90–95.
5. Снижение гидродинамического сопротивления при течении углеводородных жидкостей в трубах противотурбулентными присадками. Научный обзор истории вопроса / А.И. Гольянов [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2012. – № 2 (6). – С. 80–87.
6. Жуйко П.В. Разработка принципов управления реологическими свойствами аномальных нефтей: дис. ... д-ра техн. наук. – Ухта, 2003. – 315 с.
7. Ануфриев Р.В., Волкова Г.И., Юдина Н.В. Влияние ультразвука на состав и свойства парафинистой высокосмолистой нефти / Нефтехимия. – 2016. – Т. 56. – № 5. – С. 454–460.
8. Лоскутова Ю.В. Влияние магнитного поля на реологические свойства нефтей: дис. ... канд. хим. наук. – Томск, 2003. – 138 с.
9. Сюняев З.И. Физико-химическая механика нефтей и основы интенсификации процессов их переработки. – М.: МИНХ и ГП им. П.М. Губкина, 1979. – 39 с.
10. Шарафутдинов З.З. Обзор положений теории растворов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2017. – № 1 (28). – С. 70–81.
11. Унгер Ф.Г., Андреева Л.Н. Фундаментальные аспекты химии нефти. Природа смол и асфальтенов. – Новосибирск: Наука. 1995. – 192 с.
12. Расчет энергетических параметров гидромеханического разрушения структуры нефтей / Ю.В. Лоскутова [и др.] // Сб. Проблемы химии нефти и газа. – Томск: Изд-во ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2004. – С. 235–237.
13. Бойцова А.А., Кондрашева Н.К. Исследование реологических свойств углеводородных систем с высоким содержанием смол и асфальтенов // ИФЖ. –2018. – Т. 91. – № 4. – С. 1098–1105.
14. Экспериментальные исследования плазменно-импульсного воздействия. Интенсивность пульсаций давления в обрабатываемой среде / П.Г. Агеев [и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2019. – № 2. – С. 106–112.
15. Промтов М.А. Степанов А.Ю., Алешин А.В. Методы расчета характеристик роторного импульсного аппарата. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2015. – 148 с.
