Пермь, 16 ноя - ИА Neftegaz.RU. Ученые из Пермского Политеха и Института механики сплошных сред УрО РАН нашли способ повысить эффективность очистки нефти от воды и других примесей.
Об этом сообщила пресс-служба Пермского Политеха.
Математическая модель позволит изучить физические процессы на молекулярном уровне, которые происходят под влиянием электрического поля.
Нефть - это сложная смесь углеводородов с различными молекулярными массами и другими химическими соединениями, и при извлечении из пласта она содержит в т.ч. воду, что нежелательно для дальнейшей обработки, поэтому важно разделять эти жидкости.
Для решения этой проблемы часто используют методы, основанные на действии электрического поля.
Нефть и содержащиеся в ней примеси обычно слабо проводят ток.
Результаты одного из этапов исследования разработчики представили в журнале «Вычислительная механика сплошных сред» (2022).
Оно выполнено при паритетной финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования и науки Пермского края в рамках работы Пермского НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование».
Основной целью проекта является создание методов очистки нефти от примесей и воды.
Одной из проблем добычи и первичной переработки нефти является очистка нефти от воды.
Вода содержится в добываемой смеси в виде эмульсии, поэтому она трудно отделяется от нефтяных масел.
Поэтому смесь часто разделяют с помощью методов, основанных на применении электрического поля.
Капли смеси под действием неоднородного электрического поля отклоняются от направления общего потока эмульсии, поэтому микроскопические капли воды сливаются в более крупные, и затем их извлекают из нефти.
Это возможно за счет неоднородного электрического поля.
Причем переменное электрическое поле работает не менее эффективно, чем постоянное.
Однако в переменном электрическом поле этому процессу могут сопутствовать другие физические процессы и явления.
Некоторые из них снижают эффективность разделения смеси.
Одной из причин, которая мешает каплям воды сливаться, является электроконвекция.
Электрическое поле может вызывать в нефти различные электрогидродинамические течения.
Основной механизм неустойчивости связан с накоплением заряда.
В слабопроводящей жидкости он возникает за счет разложения молекул на ионы или введения ионов с электродов.
Ранее считалось, что замена постоянного электрического поля переменным препятствует возникновению неустойчивости.
Но, по словам ученых, она может возникать из-за резонансных явлений при колебаниях поля.
Ученые из Пермского Политеха и Института механики сплошных сред УрО РАН провели экспериментальные исследования поведения смеси бензола и хлорбензола, которая имитировала свойства нефти.
Ее подвергли воздействию колеблющегося неоднородного электрического поля с частотой 50 Гц.
Разработчики выявили, что в смеси образуется конвекция, а неустойчивость обеспечивается за счет доли хлорбензола выше 0,4.
Ученые создали математическую модель конвекции, которая позволяет рассчитывать перемещение электронов и концентрацию ионов в жидкости.
Для возникновения конвекции нужен заряд в толще среды, который попадает туда с помощью электронов.
Также ученые провели численное моделирование, которое демонстрирует структуру конвективного течения.
Эта структура совпадает с данными, полученными в ходе экспериментов.
В результате исследований учеными была создана оригинальная физическая модель возникновения электроконвекции в диэлектрической жидкости в переменном электрическом поле.
Результаты работы пермских ученых можно использовать в процессе добычи и первичной обработки нефти.
Это позволит более эффективно очищать ее от воды и других примесей.
Автор: А. Шевченко
