ів. Однорідна суміш виходить, якщо змішання проводиться при температурі на 3-5 градусів вище температури застигання вузького компонента. При несприятливих умовах змішання ефективність розріджувача в значній мірі зменшується і може статися навіть розшарування суміші.
2. Гідротранспорт високоязкіх нафт
Гідротранспорт високов'язких і високозастивающіх нафт може здійснюватися кількома способами:
перекачування нафти всередині водяного кільця;
перекачування водонефтяной суміші у вигляді емульсії типу «нафта у воді»;
послойная перекачування нафти і води.
Малюнок 1 - Гідроперекачка нафти всередині водяного кільця:
а - із застосуванням гвинтової нарізки; б - із застосуванням кільцевих муфт; в - з використанням перфорованого трубопроводу.
нафту перекачування кавітаційний вуглеводневий
Ще в 1906 г І. Д.Ісаак здійснив у США перекачку високов'язкої (п=25102/c) каліфорнійської нафти з водою по трубопроводу діаметром '6 мм на відстань 800 м. До внутрішньої стінці труби була приварений спірально згорнута дріт, що забезпечує закрутку потоку (малюнок 1). У результаті більш важка вода відкидалася безпосередньо до стінки, а потік нафти рухався всередині водяного кільця, випробовуючи мінімальне тертя. Було встановлено, що максимальна продуктивність трубопроводу при постійному перепаді тиск досягалася при співвідношенні витрат нафти і води, равном9: 1. Результати експерименту були використані при будівництві промислового нафтопроводу діаметром 203 мм протяжністю 50 км. Гвинтова доріжка в ньому мала висоту 24 мм і крок близько 3 м.
Однак широкого поширення даний спосіб транспорту не отримав через складності виготовлення гвинтових нарізок на внутрішній поверхні труб. Крім того, в результаті відкладення парафіну нарізка засмічується, водяне кільце біля стінки не формується, що різко погіршує параметри перекачування.
Сутність іншого способу гідротранспорту полягає в тому, що високов'язка нафта і вода змішуються перед перекачуванням в такій пропорції, щоб утворилася емульсія типу «нафта у воді» (малюнок 2). У цьому випадку краплі нафти оточені водяною плівкою і тому контакту нафти зі стінкою труби не відбувається.
Малюнок 2 - Гідроперекачка у вигляді емульсії:
а - типу «нафта у воді»; б - типу «вода в нафті»
Для стабілізації емульсій і додання стінок трубопроводу гідрофільних властивостей, тобто здатності утримувати на своїй поверхні воду, в них додають поверхнево - активні речовини (ПАР). Стійкість емульсії типу «нафта у воді» залежить від типу і концентрації ПАР, температури, режиму течії потоку, співвідношення води і нафти в суміші.
Зменшення обсягу слюди в суміші погіршує стійкість емульсії. В результаті експериментів встановлено, що мінімально допустимий вміст води 1авно 30%.
Недоліком даного способу гідротранспорту є небезпека інверсії фаз, т. е. перетворення емульсії «нафта у воді» в емульсію «вода в нафті» при зміні швидкості або температури перекачування. Така емульсія має в'язкість навіть більшу, ніж в'язкість початкової нафти. Крім того, при проходженні емульсії через насоси вона дуже інтенсивно перекачується і згодом її складно розділити на нафту і воду.
Нарешті, третій спосіб гідротранспорту - це пошарова перекачування нафти і води (малюнок 3). У цьому випадку вода, як більш важка рідина, займає положення біля нижньої твірної труби, а нафта - у верхній. Поверхня розділу фаз в залежності від швидкості перекачування може бути як плоскої, так і криволінійної. Зменшення гідравлічного опору трубопроводу в цьому випадку відбувається у зв'язку з тим, що частина нафти контактує ні з нерухомою стінкою, а з рухомою водою. Даний спосіб перекачування також не може бути застосований на трубопроводах з проміжними насосними станціями, тому це призвело б до утворення стійких водонафтових емульсій.
Малюнок 3 - Структурні форми водонефтяного потоку при пошарової перекачуванні нафти і води: а - лінзова; б - роздільна з плоскою межею; в - роздільна з криволінійної кордоном; г - кільцева ексцентрична; д - кільцева концентричність
Кожна структурна форма перебігу встановлюється мимовільно, як тільки досягаються умови для її існування.
Зв'язок структурних форм водонефтяного потоку з величиною гідравлічного ухилу. Згідно з експериментальними дослідженнями Ф.М.Галіна, вона така (малюнок 4).
Малюнок 4 - Залежність гідравлічного ухилу від витрати при перекачуванні суміші нафти і води
