Effectiveness criteria for physical actions on oil with complicated rheological characteristics
Authors: Промтов Максим Александрович , Сунагатуллин Рустам Зайтунович , Кутуков Сергей Евгеньевич , Колиух Александр Николаевич , Шеина Ольга Александровна , Зверев Федор Сергеевич 
Published: May 2022

Для улучшения реологических параметров тяжелых и вязких нефтей, транспортировка которых по магистральным трубопроводам требует дополнительных эксплуатационных затрат, могут применяться физические методы воздействия. В настоящее время отсутствуют критерии и методики оценки эффективности методов физического воздействия на нефть. Авторами настоящей статьи предложены подходы и критерии, позволяющие оценить эффективность методов физического воздействия на вязкие и тяжелые нефти со сложными реологическими характеристиками. На основе анализа факторов, влияющих на реологию нефти, в качестве критериев эффективности обработки нефти предложены безразмерные коэффициенты, показывающие соотношения динамической вязкости, удельной мощности для поддержания течения в нефти до и после физического воздействия, а также отношение изменения энергии тиксотропии нефти к удельным затратам энергии для реализации физического воздействия на нефть. Методика расчета коэффициентов апробирована на примере роторно-импульсного воздействия на образцы нефти со сложными реологическими характеристиками. Обработку нефти проводили в роторном импульсном аппарате, в котором в потоке нефти генерируются пульсации давления, кавитация, развитая турбулентность, вихреобразование, большие сдвиговые нагрузки. По результатам экспериментов установлено, что реологические параметры высокосмолистой, малопарафинистой нефти остались практически неизменными. Для высокопарафинистых нефтей отмечено снижение динамической вязкости в среднем на 35 %, энергии тиксотропии - на 68 %. Величина изменения энергии тиксотропии за счет разрушенных внутренних связей нефти может многократно (до 70 раз) превышать величину энергии, затраченной на обработку нефти. Коэффициенты, характеризующие эффективность метода воздействия, значительно больше единицы, что показывает хорошую технологическую эффективность метода роторно-импульсного воздействия для высокопарафинистой нефти.
To improve rheological parameters of heavy and viscous oils, transportation of which through main pipelines requires additional operating expenses, physical actions methods could be applied. Presently there are no criteria and methodologies for assessing effectiveness of methods of physical actions on oil. The authors of this paper offer approaches and criteria that permit to assess effectiveness of methods of physical actions on heavy and viscous oils with complicated rheological characteristics. Based on the analysis of factors that affect the oil rheology, dimensionless coefficients, which indicate ratios between oil dynamic viscosity, specific power for supporting oil flow before and after physical actions, as well as ratios of thixotropy energy variation to specific energy spent for realization of physical actions on the oil, were offered as oil treatment effectiveness criteria. The methodology for coefficients calculation was tested for an example of rotor-pulse action on oil specimens with complicated rheological characteristics. The oil was treated in a rotor pulse device, in which pressure pulsation, cavitation, developed turbulence, vortex formation, high shear loads are generated in the oil flow. It was established by the experimental results that rheological parameters of highly resinous, low in paraffin oil practically did not change. For high-paraffin crudes decrease of dynamic viscosity, in average, by 35 %, thixotropy energy by 68 % was found. The value of thixotropy energy variation due to rupture of oil inner connections could repeatedly (up to 70 times) exceed the energy spent for oil treatment. Coefficients, which characterize action method effectiveness are considerably greater than one, that demonstrates good process effectiveness of the method of rotor-pulse action for high-paraffin crudes.