В статье представлен способ воздействия на нефть и нефтепродукты комплексом физических полей. Проведенные исследования показывают, что виброструйная магнитная активация нефти изменяет фракционный состав нефти, изменяются температура застывания и температура начала кипения, увеличивается выход «светлых» фракций до 20%. Увеличение объема конденсата напрямую зависит от количества энергии физических полей, переданной нефти, а удельная энергоемкость процесса зависит от физико-химических свойств и от группового состава нефти.
В настоящее время интенсифицировались научные разработки с применением нетрадиционных методов активации нефти, нефтяных остатков и донных отложений. Любое изменение реологических и физико-химических свойств нефтяных дисперсных систем (НДС) сопровождается сообщением в систему энергии посредством теплового, механического, электронного, электромагнитного, акустического, кавитационного, радиационного, химического воздействия. Эволюция структурного и химического состояний, устойчивости НДС зависит от вида воздействия, устройства, посредством которого передается энергия, от времени передачи энергии и от количества энергии, сообщенной среде.
В последнее время из многочисленных способов изменения реологических свойств НДС находит широкое применение такой вид комплексного физического воздействия, как метод виброструйной магнитной активации (ВСМА). ВСМА создает комплексное воздействие на среду: высокие сдвиговые скорости; акустическое поле; мощное магнитное поле; знакопеременное компрессионное воздействие. Применение таких видов физических воздействий создает условия для достижения предельного уровня разрушения структуры молекулярных кристаллов парафиновых углеводородов и поддержания этого уровня в течение времени, необходимого для осуществления массообменных процессов. Вибрационное воздействие с определенной энергией вследствие разрушения кристаллических структур может привести к сильному изменению структурно-вязкостных свойств нефти и даже изменить групповой и фракционный состав.
К настоящему времени достаточно глубоко изучена зависимость реологических свойств высокопарафинистых нефтей от влияния вибрационных воздействий [1, 2, 3, 4]. Научно-исследовательские работы в области механики полимеров показали, что, варьируя интенсивностью внешних механических воздействий, можно в широком диапазоне управлять реологическими свойствами структурированных систем. Это можно использовать при решении таких актуальных вопросов трубопроводного транспорта, как откачка высокопарафинистой нефти из нефтехранилищ, пуск нефтепроводов после длительных остановок и уменьшение парафинизации трубопроводов.
Колебательная система, состоящая из вибрирующего конфузора (активатора), упругих элементов и моторной части, погружена в среду, которая является объектом воздействия. Энергия, необходимая для поддержания устойчивых возвратно-колебательных движений активатора, передается в систему магнитным полем. Воздействие осуществляется на частоте собственных колебаний механической системы, зависящей в том числе и от механических свойств среды: плотности, вязкости, статического напряжения сдвига. Высокая эффективность данной технологии определяется интенсивным комплексным воздействием физических полей на среду и резонансным режимом работы системы, даже при относительно невысоких значениях частоты воздействия (f = 50 Гц).
В процессе виброструйной обработки механическое воздействие разрушает надмолекулярную структуру среды (нефти), а мощное импульсное электромагнитное поле сообщает частицам нефти кинетическую и потенциальную энергию и переводит их в возбужденное метастабильное состояние. Высокая сдвиговая скорость протекания нефти через магнитный поток, высокие удельные магнитные параметры магнитной системы позволяют воздействовать на среду с высокими энергиями. Колебательная система настраивается на резонансную частоту, равную промышленной частоте электрической сети 50 Гц.
Область механических, электромеханических и акустических воздействий устройства на среду, образованная поверхностью моторной части и активатором.
Данная область характеризуется следующим комплексом физических воздействий: знакопеременным давлением под активатором, сдвиговой скоростью, магнитным полем, акустическим полем. Физическая картина процесса описывается следующими параметрами:
электромагнитная сила притяжения рабочего органа — Fэм;
направленное движение частиц среды со скоростью v (t);
скорость движения среды при выходе из сопла активатора Vc (t);
знакопеременное давление в зоне активации
Автор: С. В. Рикконен, А. И. Теплов, В. А. Данекер
