Сотрудниками лаборатории концентрирования Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН совместно с Российским химико-технологичесим университетом им. Д.И. Менделеева, изучено влияние реологического типа промысловых водонефтяных эмульсий на их разрушение при ультразвуковой обработке и показано различие в эффекте ультразвукового деэмульгирования ньютоновских и неньютоновских эмульсий.

Выполненные исследования подтверждают, что для совершенствования технологий разрушения нефтяных эмульсий с использованием ультразвуковой обработки необходимо учитывать не только состав эмульсий, но их реологические свойства. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering and Processing - Process Intensification.

Стационарный анализ с использованием сдвиговых реологических измерений в диапазоне температур от 10 до 30 °C показал, что характер течения нефтяных эмульсий варьируется от ньютоновских (вязкость не зависит от скорости сдвига) до неньютоновских (вязкость зависит от скорости сдвига) в зависимости от содержания воды, состава (количества природных эмульгаторов и твёрдых примесей) и температуры.

Низкая концентрация воды (9,7 мас.%), асфальтов, смол и твёрдых примесей в эмульсии характеризует ее как ньютоновскую жидкость при температуре 10—30°C. Высокая концентрация асфальтенов, смол и твёрдых примесей в эмульсии с 15,0 мас.% воды привела к изменению реологического поведения с ньютоновского при 20—30 °C на неньютоновское при 10°C. Высокая концентрация воды (37,5 и 54,0 мас.%), асфальтов, смол и твёрдых примесей, а также микроструктура с сетью флокулированных капель в эмульсиях характеризуют их как неньютоновские псевдопластичные жидкости. Однако при повышении температуры с 10 до 30 °C характер течения становится близким к ньютоновским жидкостям.

На эффективность разделения влияли не только параметры ультразвуковой обработки (мощность и время воздействия), но и реологический тип эмульсий: ультразвуковое деэмульгирование ньютоновских эмульсий оказалось неэффективно, ультразвуковое деэмульгирование неньютоновских эмульсий привело к эффективности разделения 46—61 %.

С точки зрения перспектив применения предлагаемого подхода, ультразвуковая обработка неньютоновских эмульсий типа «вода в нефти» позволит интенсифицировать процесс их разделения на фазы, многократно сократить время отстаивания и расход деэмульгаторов, тем самым снизив себестоимость обезвоживания нефти. Таким образом, результаты, полученные в ходе исследования, служат важным ориентиром для практического применения ультразвуковой обработки для разрушения промысловых эмульсий.

Источник: ГЕОХИ РАН.