Формирование и старение начальных тонкоплёночных воско-масляных гелей

Проведено фундаментальное исследование осаждения и старения тонкого начального воско-масляного геля, образующегося при течении парафинистых нефтей в охлаждаемых трубах. Растворимость высокомолекулярных парафинов в нафтеновых, ароматических или парафиновых растворителях очень низка и быстро уменьшается с понижением температуры. Это свойство парафинов приводит к образованию гелей сложной морфологии, осаждающихся на холодных стенках подводных трубопроводов при течении парафинистой нефти. Такое осаждение уменьшает диаметр трубы и снижает её пропускную способность. Воско-масляные гели содержат значительную долю нефти, удерживаемую в трёхмерной сетчатой структуре кристаллов воска, которая ведёт себя как пористая среда. После формирования начального геля молекулы воска продолжают диффундировать в эту структуру, увеличивая содержание воска. Для понимания процесса старения воско-масляных гелей, в результате которого восковой отложившийся слой со временем упрочняется, использовали модельную систему, состоящую из смеси воска и масла. Для выяснения физики старения начальных тонкоплёночных отложений была выполнена серия лабораторных экспериментов на циркуляционном стенде. Процесс старения представлял собой явление встречной диффузии с критическим числом атомов углерода: выше этого числа молекулы воска диффундируют в гелевое отложение, а ниже него молекулы масла диффундируют из отложения. Скорость старения гелевого отложения зависит от расхода масла и температуры стенки. Разработанная математическая модель предсказывала рост и содержание воска в гелевом отложении на внешне охлаждаемых стенках труб. Для тонких гелей теория превосходно согласовывалась с экспериментальными данными.