Ультразвуковой кавитационный генератор УЗКГ
Кавитация — это процесс образования и схлопывания пузырьков пара или газа в жидкости при резких перепадах давления.
Ультразвуковая кавитация является менее эффективной, чем гидродинамическая, однако она лишена таких недостатков, как опасность кавитационного разрушения технологического оборудования и рабочих элементов установки.
Кавитация оказывает значительное влияние на структурный состав нефти, особенно на её углеводородные компоненты (парафины, смолы, асфальтены) и коллоидную систему.
Ультразвуковая кавитация является менее эффективной, чем гидродинамическая, однако она лишена таких недостатков, как опасность кавитационного разрушения технологического оборудования и рабочих элементов установки.
Кавитация оказывает значительное влияние на структурный состав нефти, особенно на её углеводородные компоненты (парафины, смолы, асфальтены) и коллоидную систему.
Ключевые изменения структурного состава нефти:
Разрушение длинноцепочечных углеводородов
- Парафины (алканы): Кавитационные ударные волны и локальный нагрев (до 5000°C в момент схлопывания пузырьков) разрывают длинные углеводородные цепи парафинов (C₁₈–C₃₅) → Образуются более короткие алканы (C₅–C₁₅), что снижает вязкость и температуру застывания нефти.
- Асфальтены: Высокомолекулярные структуры асфальтенов (полициклические ароматические ядра) частично разрушаются, образуя свободные радикалы и фрагменты с меньшей молекулярной массой.
Дестабилизация коллоидной системы нефти
Нефть — это коллоидный раствор, где асфальтены удерживаются в растворе слоем смол. Кавитация нарушает этот баланс.
- Агрегация асфальтенов: Ударные волны разрушают защитный слой смол, вызывая слипание асфальтенов в крупные частицы.
- Смолы могут окисляться, превращаясь в более полярные соединения, что нарушает их стабилизирующую роль в коллоидной системе.
- Выпадение осадков: Образовавшиеся агрегаты выпадают в виде твёрдых отложений.
- Переход воды из связанного состояния в свободное: Кавитация оказывает значительное влияние на переход воды из связанного состояния в свободное в нефти, воздействуя как на физические, так и на химические свойства эмульсии, ускоряя разделение фаз.
Кавитационные пузырьки, схлопываясь, создают ударные волны и микроструи, которые разрушают защитные слои вокруг капель воды (ПАВ, частицы асфальтенов). Это приводит к коалесценции (слиянию) мелких капель в крупные, облегчая их отделение от нефти.
Изменение физических свойств нефти
- Снижение вязкости: За счёт разрушения длинных цепей парафинов и асфальтенов.
- Повышение плотности: Из-за выпадения осадков и изменения фракционного состава.
- Ухудшение стабильности: Нефть становится склонной к расслоению.
По результатам проведенных экспериментов установлено, что использование УЗКГ позволяет:
Разрушение длинноцепочечных углеводородов
- Парафины (алканы): Кавитационные ударные волны и локальный нагрев (до 5000°C в момент схлопывания пузырьков) разрывают длинные углеводородные цепи парафинов (C₁₈–C₃₅) → Образуются более короткие алканы (C₅–C₁₅), что снижает вязкость и температуру застывания нефти.
- Асфальтены: Высокомолекулярные структуры асфальтенов (полициклические ароматические ядра) частично разрушаются, образуя свободные радикалы и фрагменты с меньшей молекулярной массой.
Дестабилизация коллоидной системы нефти
Нефть — это коллоидный раствор, где асфальтены удерживаются в растворе слоем смол. Кавитация нарушает этот баланс.
- Агрегация асфальтенов: Ударные волны разрушают защитный слой смол, вызывая слипание асфальтенов в крупные частицы.
- Смолы могут окисляться, превращаясь в более полярные соединения, что нарушает их стабилизирующую роль в коллоидной системе.
- Выпадение осадков: Образовавшиеся агрегаты выпадают в виде твёрдых отложений.
- Переход воды из связанного состояния в свободное: Кавитация оказывает значительное влияние на переход воды из связанного состояния в свободное в нефти, воздействуя как на физические, так и на химические свойства эмульсии, ускоряя разделение фаз.
Кавитационные пузырьки, схлопываясь, создают ударные волны и микроструи, которые разрушают защитные слои вокруг капель воды (ПАВ, частицы асфальтенов). Это приводит к коалесценции (слиянию) мелких капель в крупные, облегчая их отделение от нефти.
Изменение физических свойств нефти
- Снижение вязкости: За счёт разрушения длинных цепей парафинов и асфальтенов.
- Повышение плотности: Из-за выпадения осадков и изменения фракционного состава.
- Ухудшение стабильности: Нефть становится склонной к расслоению.
По результатам проведенных экспериментов установлено, что использование УЗКГ позволяет:
- Снизить вязкость продукта;
- Преобразовать промслой;
- Нагреть жидкость;
- Ускорить и качественно улучшить процесс отделения воды;
- Значительно снизить процесс отложения АСПВ.
Слева исходный образец нефти из скважины:
Вязкость 244 мПа*с
Свободная вода 10%
Справа - та же нефть после обработки УЗКГ и отстоя в течение 5 часов:
Вязкость 21 мПа*с
Свободная вода 87%
Вязкость 244 мПа*с
Свободная вода 10%
Справа - та же нефть после обработки УЗКГ и отстоя в течение 5 часов:
Вязкость 21 мПа*с
Свободная вода 87%
Общество с ограниченной ответственностью
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
(ООО «Центр ИТ»)
614016, г. Пермь, ул. Краснофлотская, 28
Тел. (342)206-31-95, 206-31-96
Моб. 8-912-88-98-331
E-mail: center.perm@mail.ru
www. entechcenter.ru
Директор Вдовин Эдуард Юрьевич
Tfor Elias Arts.
