Улучшение реологических свойств нефти гидроимпульсной кавитационной обработкой

UDK: 622.276.8
DOI: 10.24887/0028-2448-2022-3-94-98
Ключевые слова: вязкость, нефть, реологические свойства, гидродинамический кавитатор (ПГК), роторный импульсный аппарат (РИА), кавитация, кривая течения, удельная энергия течения, энергоэффективность
Авт.: С.Е. Кутуков (ООО «НИИ Транснефть»), д.т.н., М.А. Промтов (Тамбовский гос. технический университет), д.т.н., А.Н. Колиух (Тамбовский гос. технический университет), к.т.н., А.Ю. Степанов (Тамбовский гос. технический университет), к.т.н., Ф.С. Зверев (ООО «НИИ Транснефть»), к.т.н., М.В. Суховей (ООО «НИИ Транснефть»)

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



Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.