Влияние ультразвуковой обработки на реологические свойства парафинистой нефти
Authors: Евгений Александрович Марфин , Алия Ринатовна Галимзянова , Рустем Наилевич Гатауллин , Руслан Альбертович Натфуллин 
Published: November 2024

яжелая, высоковязкая нефть с учетом растущего глобального спроса на энергоносители и истощения традиционных запасов нефти является энергетическим ресурсом будущего. При этом добыча и транспортировка таких нефтей требует применения специальных технологий извлечения и перекачки. В последние годы все более широкое распространение получает ультразвуковое воздействие на нефть с целью улучшения ее реологических характеристик. Однако известно, что интенсивность влияния ультразвука на свойства нефти значимо зависит от ее типа и состава. В настоящей статье с использованием ультразвуковой обработки высоковязкой нефти исследуются закономерности изменения ее вязкости при различном содержании парафина (по массе от 0 до 1,5 %). Для получения температурных зависимостей вязкости применялся вибрационный вискозиметр, для измерения вязкости в условиях постоянной температуры, но на различных скоростях сдвига – реометр. Установлено, что после ультразвуковой обработки вязкость нефти, не содержащей парафин, снизилась на 20 %. При растворении парафина наблюдался отрицательный эффект воздействия ультразвука: вязкость образцов нефти увеличилась. По температурным зависимостям вязкости рассчитаны коэффициенты, зависящие от энергии активации вязкого течения. Ультразвуковое воздействие приводит к увеличению этой энергии – и тем сильнее, чем больше концентрация парафина в нефти. Хромато-масс-спектрометрическое исследование химического состава показало, что содержание легких компонентов нефти после ультразвукового облучения возрастает, что говорит о наличии кавитационного, механического и теплового механизма ультразвукового воздействия. Полученные результаты могут быть использованы при выборе режима ультразвукового воздействия на высоковязкие нефти как при добыче, так и ее транспортировке.

The depletion of conventional oil reserves and the growing global demand for energy have made heavy, highviscosity oil a potential energy resource for the future. However, the production and transportation of such oils require special extraction and pumping technologies. The use of ultrasonic technology to improve the rheological characteristics of oil has become increasingly widespread in recent years. The influence of ultrasound on oil properties is known to depend significantly on its type and composition. This paper confidently investigates the patterns of change in viscosity of high-viscosity oil under ultrasonic treatment at different paraffin contents (by weight from 0 to 1.5 %). Temperature dependences of viscosity were obtained using a vibrating viscometer, and viscosity at different shear rates was measured using a rheometer at constant temperature. Ultrasonic treatment was found to reduce the viscosity of paraffin-free oil by 20 %. However, in the presence of paraffin dissolution, the ultrasound had a negative impact, causing an increase in oil viscosity. The coefficients, calculated from the temperature dependences of viscosity and dependent on the activation energy of viscous flow, were determined. Ultrasonic treatment was observed to increase this energy, with a more pronounced effect at higher concentrations of paraffin in the oil. Chromato-mass spectrometry was used to analyze the chemical composition of oil. The results clearly demonstrated that ultrasonic irradiation increases the content of light components of oil, indicating the presence of cavitation, mechanical, and thermal mechanisms of ultrasonic action. These findings are highly valuable in selecting the appropriate mode of ultrasonic exposure for high-viscosity oil in both production and transportation.