Wpływ ultradźwięków na parametry cieczy węglowodorowych

• Autorzy: Bieszczak, Hanna , Halat, Zbigniew , Szpilman, Sylwia , Kowalaszek, Anna , Gramatyka, Grażyna

Warianty tytułu

EN

Effect of ultrasound on the parameters of hydrocarbon liquids

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki prac prowadzonych w ramach projektu pt. Innowacyjna technologia monitoringu sejsmoakustycznego oraz sejsmostymulacji (M2S), nr POIR.01.01.01-00-0015/17-00. Opisano wpływ ultradźwięków na parametry fizykochemiczne dwóch różnych cieczy węglowodorowych – ropy naftowej i oleju transformatorowego. Na każdą badaną próbkę cieczy działano falami ultradźwiękowymi o gęstości mocy akustycznej w zakresie 4–15 W/cm2 , po czym analizowano gęstość i lepkość kinematyczną. W ramach prowadzonych badań pomiary gęstości wykonywano za pomocą szklanych areometrów, natomiast badania lepkości kinematycznej przeprowadzono z wykorzystaniem automatycznego lepkościomierza HVM 472. Badania parametrów fizykochemicznych wykazały zmienność właściwości ropy naftowej i oleju transformatorowego po zastosowaniu ultradźwięków. Pod wpływem działania ultradźwięków nastąpiło zmniejszenie gęstości i lepkości kinematycznej badanych cieczy węglowodorowych. Dzięki tym badaniom ustalono charakterystykę fali ultradźwiękowej, która może najlepiej wpływać na parametry ropy naftowej w przypadku jej wydobycia ze złoża. Charakteryzująca falę ultradźwiękową gęstość mocy akustycznej na poziomie 12 W/cm2 najkorzystniej wpływa na zmniejszenie lepkości oleju transformatorowego. W przypadku ropy naftowej najkorzystniejszą gęstością mocy akustycznej pozwalającą na największe obniżenie lepkości jest 11 W/cm2 . Takie parametry fali akustycznej okazały się najbardziej optymalne ze względu na maksymalny spadek lepkości badanych cieczy przy najbardziej ekonomicznych nastawach symulatora rozkładu faz. Zarówno w badaniach oleju transformatorowego, jak i ropy naftowej stopniowe zwiększanie gęstość mocy akustycznej ultradźwięków nie powodowało przegrzania układu w badanym przedziale czasowym.

EN

This article presents the results of work carried out within the framework of the Innovative seismoacoustic monitoring and seismostimulation (M2S) technology, project, No. POIR.01.01.01-00-0015/17-00. The effect of ultrasound on the physicochemical parameters of two different hydrocarbon liquids – crude oil and transformer oil – is described. Ultrasonic waves with acoustic power density in the range of 4–15 W/cm2 were applied to each test sample, after which the density and kinematic viscosity were analysed. As part of the research, density measurements were carried out using glass areometers, while kinematic viscosity tests were carried out using an automatic viscosity meter HVM 472. The study of physicochemical parameters showed the variation in the properties of crude oil and transformer oil after application of ultrasound. Under the influence of ultrasound, the density and kinematic viscosity of the hydrocarbon liquids studied decreased. Thanks to these studies, the characteristics of the ultrasonic wave that best affects the parameters of crude oil, conducive to its extraction from the reservoirs, were established. The acoustic power density of 12 W/cm2 , which characterizes the ultrasonic wave, has the most favourable effect on reducing the viscosity of transformer oil. For crude oil, the most favourable acoustic power density allowing the greatest viscosity reduction is 11 W/cm2 . Such acoustic wave parameters proved to be the most optimal due to the maximum viscosity reduction of the studied fluids at the most economical settings of the phase distribution simulator. In both transformer oil and crude oil tests, the gradual increase of the acoustic power density of ultrasound did not cause overheating of the system in the studied time interval.

Słowa kluczowe

PL

ropa naftowa; gęstość; lepkość; fale ultradźwiękowe; badania laboratoryjne

EN

crude oil; density; viscosity; ultrasonic waves; laboratory studies

• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 80, nr 6
• Strony: 335--342
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Bieszczak, Hanna

• POLMAX S.A. S.K.A., Świebodzin ,

autor

Halat, Zbigniew

• POLMAX S.A. S.K.A., Świebodzin

autor

Szpilman, Sylwia

• POLMAX S.A. S.K.A., Świebodzin

autor

Kowalaszek, Anna

• POLMAX S.A. S.K.A., Świebodzin

autor

Gramatyka, Grażyna

• POLMAX S.A. S.K.A., Świebodzin

Bibliografia

• Bęben D., 2014. Ochrona rurociągów przed wytrącaniem się parafiny z ropy naftowej. Nafta-Gaz, 70(10): 684–689.
• Hua Q., 2020. Experimental Studies on Viscosity Reduction of Heavy Crude Oil by Ultrasonic Irradiation. Acoustical Physics, 66(5): 495–500. DOI: 10.1134/S106377102005005X.
• Kowalska E., 2018. Pomiary gęstości. Metrologia i Probiernictwo: Biuletyn Głównego Urzędu Miar, 1(20): 20–24.
• Li X., Pu C., Chen X., Huang F., Zheng H., 2021. Study on frequency optimization and mechanism of ultrasonic waves assisting water flooding in low-permeability reservoirs. Ultrasonics Sonochemistry, 70, 105291. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2020.105291.
• Luo X., Gong H., He Z., Zhang P., He L., 2021. Recent advances in applications of power ultrasound for petroleum industry. Ultrasonics Sonochemistry, 70, 105337. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2020.105337.
• Luo X., Gong H., Yin H., He Z., He L., 2020. Optimization of acoustic parameters for ultrasonic separation of emulsions with different physical properties. Ultrasonics Sonochemistry, 68, 105221. DOI:10.1016/j.ultsonch.2020.105221.
• Lv S., Peng S., Zhang R., Guo Z., Du W., Zhang J., Chen G., 2020. Viscosity reduction of heavy oil by ultrasonic. Petroleum Chemistry, 60(9): 998–1002. DOI: 10.1134/S0965544120090194.
• Mullakaev M.S., Volkova G.I., Gradov O.M., 2015. Effect of ultrasound on the viscosity-temperature properties of crude oils of various compositions. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 49(3): 287–296. DOI: 10.1134/S0040579515030094.
• Otumudia E., Hamidi H., Jadhawar P., Wu K., 2022. The Utilization of Ultrasound for Improving Oil Recovery and Formation Damage Remediation in Petroleum Reservoirs: Review of Most Recent Researches. Energies, 15: 4906. DOI: 10.3390/en15134906.
• Razavifar M., Qajar J., 2020. Experimental investigation of the ultrasonic wave effects on the viscosity and thermal behaviour of an asphaltenic crude oil. Chemical Engineering & Processing: Process Intensification, 153, 107964. DOI: 10.1016/j.cep.2020.107964.
• Sadatshojaie A., Wood D.A., Jokar S.M., Rahimpour M.R., 2021. Applying ultrasonic fields to separate water contained in mediumgravity crude oil emulsions and determining crude oil adhesion coefficients. Ultrasonics Sonochemistry, 70: 105303. DOI:10.1016/j.ultsonch.2020.105303.
• Tahmasebi-Boldaji R., Rajabi Kuyakhi H., Tahmasebi Boldaji N., Rajabzadeh M., Rashidi S., Torki M., Ghazanfari S., 2022. A comparative study of mathematical and ANFIS models to determine the effect of ultrasonic waves on the viscosity of crude oil. Petroleum Science and Technology, 40(2): 150–165. DOI:10.1080/10916466.2021.1990320.
• Wang H., Tian L., Zhang K., Liu Z., Huang C., Jiang L., Chai X., 2021. How is ultrasonic-assisted CO2 EOR to unlock oils from unconventional reservoirs? Sustainability, 13(18), 10010. DOI:10.3390/su131810010.
• Xu X., Cao D., Liu J., Gao J., Wang X., 2019. Research on ultrasoundassisted demulsification/dehydration for crude oil. Ultrasonics Sonochemistry, 57(3): 185–192. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2019.05.024.
• Yi M., Huang J., Wang L., 2017. Research on crude oil demulsification using the combined method of ultrasound and chemical demulsifier. Journal of Chemistry, 2017, 9147926.DOI: 10.1155/2017/9147926.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• Norma PN EN ISO 3104: Przetwory naftowe – Ciecze przezroczyste i nieprzezroczyste –Oznaczanie lepkości kinematycznej i obliczanie lepkości dynamicznej.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2024.06.02