Ультразвуковое деэмульгирование водонефтяных эмульсий: влияние реологических свойств
27 мая 2025 г.
В Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН и РХТУ им. Д. И. Менделеева изучили влияние реологического типа промысловых водонефтяных эмульсий на их разрушение при ультразвуковой обработке.
В работе также 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 опубликованы в 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 твердых примесей) и температуры. Низкая концентрация воды (9,7 мас.%), асфальтов, смол и твердых примесей в эмульсии характеризует ее как ньютоновскую жидкость при температуре 10–30 °C. Высокая концентрация асфальтенов, смол и твердых 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 твердых 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 и тем самым снизить 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.