КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-23-01168
НазваниеМикроструктура, локальная динамика и молекулярный транспорт в водонефтяных эмульсиях
Руководитель Морозов Евгений Владимирович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" , Красноярский край
Конкурс №118 - Конкурс на получение грантов РНФ по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка проведения научных исследований и развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенных областях науки»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-406 - Химическая термодинамика. Физическая химия поверхности и межфазных границ. Адсорбция
Ключевые слова Водонефтяные эмульсии, микроструктура, молекулярная подвижность, нефтяные отложения, диффузионный ЯМР, вязкость
Код ГРНТИ31.15.37
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Исчерпание разрабатываемых запасов углеводородного сырья активно стимулирует добывающую промышленность к более глубокому извлечению нефти из пласта. Одной из наиболее экономически доступных технологий интенсификации добычи является закачка воды в коллектор для поддержания пластового давления после окончания первичного этапа извлечения. Однако применение данной технологии приводит к смешиванию нефти и воды с последующим образованием устойчивых водонефтяных эмульсий в инженерном оборудовании и трубопроводах, что существенно удорожает производство. Также образование водонефтяных эмульсий снижает эффективность технологий ремедиации твёрдых отложений, образующихся на внутренней поверхности нефтепромыслового оборудования и представляющих серьёзную проблему для нефтяной промышленности.
С усовершенствованием технологий добычи становится все более очевидным, что эффективность борьбы с твёрдыми отложениями во многом определяется тем, насколько точно известны параметры массопереноса в системе. Однако практика показала, что очевидность проблемы не гарантирует достижение её быстрого решения. В частности, оценка скорости роста толщины отложений в водонефтяных эмульсиях с использованием значений молекулярной подвижности парафинов, полученных ранее для простых однофазных систем, приводит к переоценке, а с использованием значений вязкости – существенной недооценке динамики процесса. Дело в том, что для определения значений молекулярной подвижности используют косвенные подходы, которые позволяет оценить лишь усреднённые параметры массопереноса. В результате, к настоящему моменту разработка адекватных моделей, способных точно предсказывать динамику роста отложений в водонефтяных эмульсиях, лимитировано отсутствием прямых данных о молекулярной подвижности компонентов углеводородной фазы и ясного понимания её взаимосвязи с составом, микроструктурой, вязкостью систем.
Решение указанной проблемы не может быть достигнуто без использования набора современных высокоинформативных экспериментальных методов. Наиболее перспективным является использование методов на основе ядерного магнитного резонанса, позволяющих проводить прямые измерения коэффициентов молекулярной диффузии в многокомпонентных многофазных системах. В сочетании с такими экспериментальными методами, как оптическая микроскопия, динамическое светорассеяние и вискозиметрия, применение методов ЯМР позволит выявить взаимосвязь локальной динамики и молекулярной подвижности углеводородов с микроструктурой и вязкоупругими свойствами водонефтяных эмульсий в широком диапазоне изменения состава, включая наличие в системе микрокристаллических парафинов и асфальтеновых агрегатов. Также, решение конкретных задач в рамках проекта позволит получить принципиально новые, ранее недоступные знания о молекулярной подвижности в многокомпонентных многофазных системах, образованных присутствием геля микрокристаллических парафинов и микрокапель воды, влиянии степени обводненности на температуру точки помутнения при различном содержании твердых парафинов в эмульсии, фазовом составе асфальтеновых агрегатов в присутствии воды. Это позволит перейти на качественно новый уровень прогнозирования динамики роста твердых отложений в многофазных системах, что имеет важное практическое значение. В конечном счёте, решение обозначенной в проекте проблемы сделает поведение водонефтяных эмульсий более предсказуемым, а также создаст необходимый методический задел для разработки новых более эффективных методов и подходов их разрушения
Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта будут установлены взаимосвязи между молекулярной подвижностью компонентов углеводородной фазы и составом, микроструктурой, вязкостью водонефтяных эмульсий при различных значениях обводненности, концентрации парафинов и асфальтенов. Это будет достигнуто сочетанием различных инструментальных методов исследования в рамках единого подхода: с помощью диффузионного ЯМР будут получены прямые, ранее недоступные, данные о молекулярной диффузии углеводородов, с помощью оптической микроскопии и метода динамического светорассеяния будет установлена микроструктура эмульсий, а методом вискозиметрии будут определены их вязкоупругие свойства.
Решение основных задач проекта позволит установить взаимосвязи между обводненностью, микроструктурой, вязкостью эмульсий и молекулярной подвижностью компонентов углеводородной фазы как в глубоко модельных, так и более сложных по составу водонефтяных эмульсиях, близких к формируемым в нефтепромысловой практике. Так, будет установлена зависимость коэффициентов молекулярной диффузии компонентов дисперсионной среды от объёмного содержания воды в эмульсиях при различном содержании растворённых парафинов, моделируя ситуации низко-, средне- и высокопарафинистых нефтей. Впервые будут установлены искомые взаимосвязи в присутствии геля микрокристаллических парафинов ниже температуры начала их кристаллизации, а также в присутствии асфальтеновых агрегатов.
Полученные результаты позволят выйти на качественно новый уровень понимания процессов транспорта в водонефтяных эмульсиях: прямые и поэтому уникальные данные о молекулярной подвижности компонентов углеводородной фазы будут способствовать разработке адекватных моделей массопереноса, способных точно предсказывать динамику роста отложений. Получение принципиально новых, ранее недоступных знаний о молекулярной подвижности в многокомпонентных многофазных системах, образованных одновременным присутствием геля микрокристаллических парафинов, микрокапель воды, асфальтенов необходимо для создания научного задела для решения в последующем более масштабной проблемы - энергетически эффективного разрушения водонефтяных эмульсий под действием новых экономически привлекательных деэмульгаторов и поверхностно-активных веществ