Выпуск:
2018. Том 4. №3Об авторах:
Семихина Людмила Петровна , доктор физико-математических наук, директор центра «БИО и ПАВ», Тюменский государственный университет; semihina@mail.ruАннотация:
На примере семи нефтей различных месторождений России с помощью ротационного вискозиметра Brookfield DV-II+Pro проведено исследование вязкости нефтяных дисперсных систем в диапазоне температур 20-70°C при различных скоростях сдвига. По полученным экспериментальным данным по уравнению Эйринга — Френкеля рассчитаны энергии активации вязкого течения E и изменения энтропии ∆S в исследованных условиях. Обнаружено, что повышение скорости сдвига приводит к постепенному исчезновению различия между значениями Е1 и Е2 в области низких (T < T*) и высоких (T > T*) температур нефтей, где Т* ≈ 40-50°С — температура фазового перехода, близкая к температуре плавления содержащихся в нефтях парафинов. На этом основании выдвинута гипотеза, что эффект, происходящий при нагреве нефтей до T = T*, можно обеспечить и механическим способом при T < T*, подвергая нефти сдвиговым деформациям при высоких скоростях сдвига. Гипотеза подтверждена независимым методом по измерению размеров частиц наноагрегатов в нефти с помощью лазерного анализатора Zetatrac при T < T* и T > T* до и после воздействия сдвиговых деформаций на ее тонкий слой (2,1 мм) внутри измерительной ячейки ротационного вискозиметра. Впервые установлено, что при фазовом переходе при температуре T* происходит многократное уменьшение размеров частиц наноагрегатов в нефтях, причем подобного эффекта можно достичь и при T < T*, подвергая нефти сдвиговым деформациям. Оценена величина напряжения сдвига τ* ≈ 10 Па, при которой происходит разрушение частиц наноагрегатов в нефтях. Показано, что наблюдаемое в эксперименте снижение вязкости нефтей при повышении скорости сдвига обусловлено ростом энтропии вследствие разрушения коагуляционных структур и частиц дисперсной фазы нефтяных дисперсных систем. Причем эффект от изменения энтропии превышает вклад от увеличения энергии активации вязкого течения из-за разрушения наноагрегатов в нефтях.
Ключевые слова:
Список литературы:
