Интенсификация процессов скоростной транспортировки нефтяных эмульсий присадками из водорастворимых полимеров

Шамсуллин, Айрат Инсафович

Интенсификация процессов скоростной транспортировки нефтяных эмульсий присадками из водорастворимых полимеров тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

Шамсуллин, Айрат Инсафович АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2008 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.11 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Интенсификация процессов скоростной транспортировки нефтяных эмульсий присадками из водорастворимых полимеров»

Автореферат диссертации на тему "Интенсификация процессов скоростной транспортировки нефтяных эмульсий присадками из водорастворимых полимеров"

На правах рукописи

Шамсуллин Айрат Инсафович

Интенсификация процессов скоростной транспортировки нефтяных эмульсий присадками из водорастворимых полимеров

02.00.11 - коллоидная химия и физико-химическая механика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

! иоз45В55В Казань - 2008

003458556

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет».

Научный руководитель: доктор химических наук,

профессор Мягченков Виталий Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Коробков Александр Михайлович

доктор химических наук,

профессор Ланцов Владимир Михайлович

Ведущая организация: государственное унитарное предприятие

«Институт нефтехимпереработки» АН РБ г. Уфа

Защита состоится «29 января» 2009 г. в 14А часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.05 при ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68 (зал заседаний Ученого совета)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан « » декабря 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, кандидат химических наук

Потапова М.В.

Общая характеристика работы Актуальность работы. Трубопроводный транспорт, несомненно, является одним из наиболее важных элементов нефтехимического комплекса нашей страны. В настоящее время в связи с постоянно растущими объемами транспортируемых по магистральным и промысловым трубопроводам водонефтя-ных жидкостей, актуальной остается проблема снижения гидравлического сопротивления и энергозатрат при их скоростной транспортировке. Одно из оригинальных и доступных решений данной проблемы связано с введением в турбулентные потоки с функцией присадок небольших добавок высокомолекулярных соединений, что приводит к снижению гидравлических сопротивлений транспортируемых жидкостей (эффект Томса). Эффект Томса (ЭТ) проявляется как в водных, так и в органических средах. Он нашел широкое применение в самых различных областях промышленности, в частности, при скоростной транспортировке нефти и нефтепродуктов, для увеличения скорости движения надводных и подводных объектов, в медицине и биологии, для увеличения дальнобойности водных струй при тушении сильных пожаров, измельчения руды и устранения отложений в паровых котлах, трубах и др. Несмотря на очень широкий спектр областей применения ЭТ остается в настоящее время по многим позициям недостаточно изученным, особенно по проблеме, связанной с механизмом этого явления. По этой причине остается много нерешенных вопросов при поиске наиболее доступных и эффективных способов снижения гидравлического сопротивления в турбулентных потоках реальных, сложных по составу жидкостей. Особо отметим, что основное количество теоретических и экспериментальных исследований, посвященных изучению данного явления, проведено либо в чисто водных, либо в относительно простых органических средах. Гораздо менее изученными остались такие сложные многокомпонентные системы, как прямые и обратные эмульсии. Наличие дисперсной фазы в виде частиц нефти вносит дополнительные осложнения, учет которых в принципе необходим для разработки и внедрения в промышленном масштабе эффективных технологий введения полимерных присадок при скоростной транспортировке водонефтяных жидкостей по трубопроводам. Помимо недостаточной изученности механизма действия полимерной присадки и влияния природы и характеристик дисперсной фазы на величину ЭТ имеется крайне ограниченное число работ по исследованию взаимосвязи эффекта Томса с энергозатратами в процессе трубопроводной перекачки жидкостей. Работа выполнялась

в рамках приоритетных направлений развития науки, технологий и техники -энергетика и энергосбережение (утверждены Президентом Российской Федерации 21 мая 2006 г. Пр-842.).

Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлось углубленное изучение основных закономерностей физико-химических процессов в турбулентных потоках водонефтяных жидкостей в присутствии водорастворимых полимерных присадок с целью отыскания действенных рычагов управления процессами скоростной транспортировки жидкости по трубопроводам.

В работе поставлены следующие задачи:

1. Создать лабораторную экспериментальную установку, позволяющую проводить совместную оценку как реологических, так и энергетических параметров турбулентных потоков жидкостей в присутствии полимерных присадок и разработать методику количественной оценки этих показателей.

2. Оценить влияние природы, концентрации, молекулярных параметров (молекулярная масса, полидисперсность по молекулярной массе) полимерной присадки в водных и водонефтяных средах на величину ЭТ (ВЭТ) и энергопотребление насосной установки. Для достижения этого потребовалось получение образцов анионных сополимеров акриламида с различной молекулярной массой.

3. Изучить влияние природы и концентрации ПАВ в турбулентных потоках жидкостей на величину эффекта Томса и энергопотребление насосной установки в присутствии бинарных добавок из водорастворимых сополимеров акриламида и ПАВ.

4. Проанализировать влияние параметров дисперсной фазы прямой эмульсии нефти, концентрации и молекулярных параметров водорастворимых полимерных присадок на ВЭТ в замкнутых контурах при различных кратностях циркуляции жидкости.

Научная новизна и значимость работы. Выявлены основные закономерности ЭТ в водных средах и прямых эмульсиях нефти, включая оценку на количественном уровне влияния природы дисперсионной среды, размеров и вязкости частиц дисперсной фазы, концентрации и молекулярных параметров полимерных присадок. Проанализированы причины меньших значений ВЭТ в водонефтяных средах по сравнению с водой для одних и тех же полимерных присадок при одинаковых концентрациях их и фиксированных сдвиговых напряжениях в турбулентных потоках жидкостей. Сделана оценка влияния на энергопотребление насосных агрегатов концентрации и молекулярных параметров по-

лимерных присадок в бинарных композициях полимер - ПАВ при различных кратностях циркуляции.

Практическая ценность работы. Создана и апробирована лабораторная экспериментальная установка по изучению ЭТ, позволяющая осуществлять одновременный контроль расхода жидкости и энергопотребление насосного агрегата. В водных средах и 10% прямых эмульсиях нефти изучено влияние природы, концентрации, молекулярных параметров водорастворимых полимерных присадок на основе статистических сополимеров акриламида на ВЭТ и энергозатраты при транспортировке жидкостей в турбулентном режиме. Данные работы могут быть рекомендованы для использования при разработке прогрессивных технологий скоростной транспортировки по трубопроводам многокомпонентных жидкостей (включая нефтяные эмульсии) в присутствии полимерных присадок, что позволит увеличить скорость прокачки жидкостей и снизить энергопотребление на перекачивающих агрегатах.

Личное участие автора. Диссертант лично принимал участие в создании экспериментальных установок, разработке методик, постановке и выполнению экспериментов по изучению ЭТ (и всех сопутствующих экспериментов), обработке экспериментальных данных и обсуждении полученных результатов, а также в подготовке материалов и текстов печатных публикаций.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на: Всероссийской конференции «Большая нефть XXI» г. Альметьевск 2006 г; Baltic Polymer Symposium 2007 Druskininkai: Vilnius University, 2007; MIF-VI г. Минск 2008 и на отчетных научно-технических конференциях КГТУ в 2005-2008 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей, издано 7 тезисов докладов.

Объекты и методы исследования. В качестве агентов, снижающих гидравлическое сопротивление использовали водорастворимые полимеры как промышленного производства, так и лабораторные образцы: сополимеры акриламида, полиоксиэтилен, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, поли-N-бензил-Н,Ы,К-диметш1метакрилоилоксиэтиламмоний хлорид. Изучение ЭТ проводили в лабораторных условиях первоначально на модифицированном турбулентном реометре, а затем на установке по одновременной оценке реологических и энергетических параметров потоков жидкости. Эксперименты проводили в водных (на дистиллированной и высокоминерализованной воде) и водонефтяных средах (в 10% прямых эмульсиях нефти). ВЭТ оценивали по

разнице массовых (на модифицированном турбулентном реометре) и объемных (на установке по оценке энергозатрат) расходов жидкости, прошедшей через капилляр (или стеклянные трубки) соответственно с добавками Полимера и без него. Прямые эмульсии нефти готовили двумя способами: перемешиванием на магнитной мешалке, с последующей ультразвуковой обработкой жидкостей, а также циркуляцией смесей из расчетных количеств воды, нефти, стабилизатора через блок сетчатых мембран на созданной лабораторной установке. Разделение нефтяных эмульсий для определения величины адсорбции полимера на частицах дисперсной фазы проводили методом скоростного центрифугирования с последующим определением концентрации полимера в водной фазе по градуировочному графику зависимости удельной вязкости от концентрации (со)полимера. Размеры частиц дисперсной фазы в эмульсиях оценивали по данным оптической микроскопии.

Основное содержание работы

Эксперименты по изучению ЭТ осуществляли на модифицированной установке «Турбулентный реометр». В качестве количественных характеристик эффекта Томса служили параметры Т (ВЭТ) и у.

7 - т~т», где т и то — массы вытекших через капилляр жидкостей с добав-

Шц

кой и без добавки полимера соответственно, а приведенный ЭТ

у - т~тп 5 где С - концентрация полимерной присадки, кг/м3. т0-С

В экспериментах по изучению ЭТ использовали различные по химической природе водорастворимые (со)полимеры (см. табл. 1).

Таблица. 1 Основные харакгерисгнки использованных водорастворимых (со)полимеров.

Обозначение Марка полимера, производщсль Название н химическая формула м а, % мол

А, Alco flood 1175 А (Allied Colloids, Великобритания) Сополимеры акриламида с акрилатом натрия conh2 о=с—О" Na+ 10,8-106 21,5

л2 DP9-8I77 (Ciba Speciality Chemicals, Великобритания) 3,7-106 3,5

А, Лабораторный образец А-2015 1,6-10' 17,5

К Лабораторный образец ЛОЛ1 такр i-N-6eH3iui-N,N,N- димсп илоилоксиэтиламмоний (ПБДММАЭХ) СН, -CI I.-C- I п2м2 снл C-O-C-C-N-CH, С! 8 6' илме-слорид 2,3-10' 100

ПОЭ Новосибирский филиал Кемеровского НПО «Карболит» Полиоксиэтилен -fCH—сн2-о^- 2,2-10' 0

НКМЦ НПО «Тасма», г. Казань 1 1атриспая соль карбоксимеп люлозы (НКМЦ) НгС-О-СНгОО Nj" ~ он он лцел-П | 1,4-105 100

Здесь а - молярная концентрация ионогенных звеньев в (со)полимере

В разделе 3.1 дан анализ влияния концентрации и молекулярных параметров полимерных присадок на ВЭТ. На рис. 1 на примере 10% прямой эмульсии нефти представлены экспериментальные данные по концентрационным зависимостям ЭТ для гибкоцепных акриламидных сополимеров А), А2, полужёст-коцепного ПОЭ и жёсткоцепного полимера НКМЦ. Из приведённых данных можно сделать вывод о высокой эффективности сополимеров А], А2 и ПОЭ в качестве «гасителей» турбулентности потока, поскольку значения параметра Т для них порядка 0,3-0,5. При рассмотрении вида кривых Т=^С) для гибкоцепных сополимеров А[ и А2. (см. кривые 1-3 на рис. 1, а), б) отметим отчётливую тенденцию к «занределиванию» величины ЭТ, а при рабочем давлении Р=5 атм можно отметить даже небольшое снижение значений Т в области концентраций

полимерных присадок С выше 0,04-0,08 кг/м\ Наиболее вероятная причина наблюдаемого в эксперименте характера зависимости Т=1'(С) для нефтяных эмульсий связана с наличием вблизи внутренней поверхности капилляра особой, пристеночной зоны потока, в которой и происходит наиболее интенсивное «гашение» волн турбулентности в потоке жидкости. Концентрация полимера в этой зоне с ростом С достигает предельного значения, а поэтому при общем увеличении концентрации полимера в системе выше Скр, вязкость жидкости в потоке возрастает, а эффективность полимерной присадки, достигнув своего максимального значения, начинает падать. Эффективность ПОЭ в качестве полимерной присадки по порядку величины параметра Т сопоставима с эффективностью анионных сополимеров акриламида, но несколько ниже, при этом максимальное значение параметра Т достигается при гораздо более высокой концентрации присадки, что связано с наличием локальных зарядов (отрицательных) вдоль по цепи у макромолекул анионного сополимера акриламида, тогда как у макромолекул ПОЭ ионогенные звенья отсутствуют. Наличие заряда в цепи оказывает существенное влияние на эффективные размеры макромо-лекулярных клубков, на адсорбционную способность макромолекул полимера, а также на величины потенциальных энергий притяжения и отталкивания между макромолекулами и заряженной поверхностью капилляра.

а) б)

Рис. 1. Концентрационные зависимости величины параметра Т в 10 % прямой эмульсии нефти для (со)полимеров. а) А! (1,2,3) и ПОЭ (4,5,6); б) А2 (1,2,3) и НКМЦ (4,5,6). Р, атм' 5 (1,4), 10(2,5), 15(3,6).

У жёсткоцепного полимера НКМЦ резкому снижению эффективности этой присадки в качестве гасителя турбулентности потока жидкости способствовали два обстоятельства: повышенная по сравнению присадками Аг и А2 заторможенность вращений вдоль по цепи макромолекулы и гораздо более низкие по-

казатели по величине молекулярной массы. Параллельно с экспериментами с прямой эмульсией проводились сравнительные эксперименты на дистиллированной воде. Для нефтесодержащих сред характерны несколько меньшие значения параметра Т по сравнению с водными растворами. Этот факт логично связать с явлением адсорбции полимера на частицах дисперсной фазы, что подтверждают данные таблицы 2.

Таблица. 2. Экспериментальные данные по адсорбции сополимера А, на частицах 10 % эмульсии нефти____

Концентрация исходного раствора Со, % Удельная вязкость водных растворов сополимера Концентрация раствора после контакта с нефтью Сх, % ДС, % Р, мг/г нефти

Исходный раствор Раствор после контакта с нефтью

0,002 0,055 0,044 0,00173 0,00027 0,028

0,004 0,216 0,200 0,00374 0,00026 0,027

0,012 0,620 0,583 0,01153 0,00047 0,049

На примере анионного сополимера А2 представлены данные по изучению влияния молекулярной массы М и полидисперсности по М на ВЭТ в прямой 10% эмульсии нефти. Образцы сополимеров с различной молекулярной массой получали методом ультразвуковой деструкции исходных образца сополимера в мягком режиме, что гарантировало идентичность всех выделенных образцов сополимеров по составу и химической структуре макромолекул. Зафиксированный по данным рис. 2 закономерный рост величины приведённого ЭТ у с увеличением М объясняется симбатным ростом среднеквадратичных размеров макромолекул (Я2)0'5 и эффективности полимерной добавки в качестве агента, снижающего гидравлическое сопротивление турбулентных потоков жидкостей. При более углубленной оценке влияния молекулярных характеристик полимерных присадок на величины параметров Т и у помимо М следует учитывать и влияние такого важного параметра полимерной присадки, как полидисперсность по молекулярной массе (со)полимеров. Для экспериментальной проверки этого предположения было приготовлено

эффекта Томса у от молекулярной массы анионных сополимеров акриламида А2 для концентраций С кг/м':1 - 0.02; 2 - 0.04; 3 - 0.08; 4 -0.12. />=10 атм.

несколько композиций из смесей различных по М образцов сополимера с фиксированным значением средней молекулярной массы. Количественной характеристикой полидисперсности полимерной присадки по М служила величина параметра Шульца:

F= Vи м ■ V—1-1 где ю'~~ массовая доля i-ro компонента смеси с M=M¡, а к

./«1 м 'J

- общее число использованных в композиции реперных образцов.

Известно, что увеличение полидисперсности по М у анализируемых (со)полимеров сопровождается закономерным ростом параметра F. lía рис. 3 представлены зависимости величины приведённого эффекта Томса от величины параметра Шульца F и для анализируемых 10 % прямых эмульсий нефти отчётливо прослеживается сложный, экстремальный (с максимумом) характер

зависимости y=f(F).

В данном случае имеет место нарушение принципа аддитивности вклада отдельных фракций сополимеров с различными значениями М в результирующий ЭТ. Причина такого экстремального характера экспериментальных зависимостей Y=f(F) связана с наличием сложных корреляций между среднеквадратичными размерами макромоле-кулярных клубков (R2 )°'5 и полидисперсностью сополимеров по М.

При транспортировке нефтесодержащих сред по трубопроводам в виде эмульсий необходимо обязательно учитывать, что в реальных условиях вязкость дисперсной фазы (нефти) может варьироваться в очень широком диапазоне — на два и более порядка. В связи с этим были проведены эксперименты по влиянию вязкости дисперсной фазы на ВЭТ, в качестве присадки был взят анионный сополимер акриламида Ai. Исходную нефть с кинематической вязкостью 53,7*10 " м2/с и плотностью 875 кг/м3 разбавляли керосином для получения определенной вязкости у частиц дисперсной фазы. На рис. 4 проиллюстрирован характер зависимости параметра Т от вязкости дисперсной фазы, а имен-

Рис, 3. Зависимость величины приведенного эффекта Томса у от величины параметра Шульца [•' для композиций из анионных

сополимеров акриламида А2 с М =1,59Т06 . С=0.12 кг/м1. Р атм 1-5; 2-15.

но прослеживается тенденция к снижению ВЭТ с увеличением вязкости дисперсной фазы, особенно для кривой при Р=5 атм. Снижение ВЭТ с увеличением вязкости частиц дисперсной фазы можно было попытаться связать с изменениями формы у частиц нефти в процессе течения эмульсии в турбулентном режиме, а при высоких напряжениях сдвига (пропорциональных давлению в реометре Р) — и в их размерах. Естественно при этом частицы с меньшей вязкостью более склонны к изменению формы и размеров. По представленным на рис. 5 экспериментальным данным можно отметить, что в присутствии полимерной присадки в системе наблюдается лишь слабо выраженный рост валовой вязкости эмульсии уэм при увеличении вязкости частиц дисперсной фазы у„. Из обобщённого анализа данных рис. 4 и 5 становится очевидным, что снижение параметра Т за счёт увеличения кинематической вязкости достаточно мало -оно не превышает нескольких процентов. В связи с этим уточнением становится ясно, что такое заметное уменьшение ВЭТ при увеличении вязкости дисперсной фазы у.,м не может являться следствием увеличения общей вязкости нефтяных эмульсий.

Уэм 10', м!/с

Рис 4. Зависимость параметра Т от кинематической вязкости дисперсной фазы V,, 50% эмульсий для Р ,атм. 5 (1), 10 (2), 15 (3), сополимер А]. С=0,02 кг/м

20 30 40 V,, 10', м!/с

Рис. 5. Зависимость кинематической вязкости 10 % прямых эмульсий нефти V», от кинематической вязкости частиц дисперсной фазы V,, в присутствии добавок сополимера А[. С, кг/м1: 0 (1), 0,02 (2), 0,04 (3), 0,08 (4), 0,12 (5).

Основная причина снижения параметра Т с увеличением вязкости нефти в прямой эмульсии связана со специфическими особенностями процесса адсорбции анионного сополимера на частицах дисперсной фазы, а именно с зависимо-

стыо коэффициентов адсорбции сополимера от кинематической вязкости частиц дисперсной фазы.

В связи с широким применением ПАВ в нефтяной промышленности был проведен анализ влияния различных по природе ПАВ на эффективность полимерных добавок в снижении гидравлического сопротивления водонефтяных потоков. Для более аргументированного суждения о влиянии осложняющего фактора, связанного с гетерофазностью эмульсий, были проведены сопоставительные эксперименты при соблюдении тех же условий и в чисто водных средах. По данным, представленным на рисунке 6 видно, что характер полученных зависимостей во многом определяется химической природой ПАВ. При добавлении в турбулентный поток с присадкой из анионного сополимера акриламида анионного или неионогенного ПАВ величина ЭТ почти не изменяется, тогда как введение даже небольших доз катионного ПАВ приводит к резкому снижению ВЭТ.

О 0,05 0.10 з0,15 О.20 „ ад оло 0,15

МШ|КГ/М Спав,КГ/м3

а> б) Рис. 6. Зависимость величины эффекта Томса от концентрации ПАВ в дистиллированной воде а) и прямой 10% эмульсии нефти б) для анионного сополимера Аг (СполЮ,008%) 1 - АПАВ, 2 -НПАВ, 3-КПАВ.

Такой характер зависимостей для системы анионный сополимер-КПАВ для чисто водной среды (рис. 6а) связан с образованием плотных ассоциатов глобулярной структуры, состоящих из макромолекул с иммобилизованными молекулами или мицеллами ПАВ. В результате противоионного связывания макроионов и молекул ПАВ происходит сильное уменьшение размеров макромолеку-лярных клубков (подтверждено данными вискозиметрического анализа и спек-трофотометрии), что приводит к симбатному изменению ВЭТ. При дальнейшем увеличении концентрации КПАВ в растворе происходит некоторое возрастание

ВЭТ, связанное с частичным «выбросом» ПАВ в дисперсионную среду, что приводит к симбатному увеличению (Л2 )05 и параметра Т.Близкий по характеру вид имеют зависимости, представленные на рисунке 6 (б) в 10 % прямой эмульсии нефти при тех же условиях. По аналогии с чисто водными средами для фиксированных концентраций сополимеров ВЭТ незначительно уменьшается при добавлении неионогенного и анионного ПАВ. При введении в эмульсию противоположно заряженных сополимера и ПАВ(А2 и КПАВ) происходит резкое падение ВЭТ, практически до нулевого значения. Однако, при дальнейшем увеличении концентрации ПАВ в системе не происходит частичного восстановления эффекта, как в случае водных сред (ср. кривых 3 на рис. 6 а) и 6 б)). Наблюдаемое явление, вероятнее всего, связано с высокой адсорбционной активностью комплекса анионный сополимер-КПАВ по отношению к поверхности частиц дисперсной фазы (нефти). Адсорбируясь на поверхности частиц ДФ, эти ассо-циаты почти полностью выводятся из дисперсионной среды, прочно удерживаются на поверхности частиц дисперсной фазы, практически не меняя свой состав и структуру, т. е. становятся невосприимчивыми к введению дополнительного количества ПАВ.

Оценка энергозатрат в турбулентных водонефтяных потоках.

Схема установки для совместной оценки гидродинамических и энергетических параметров турбулентных потоков, состоящая из двух блоков, приведена на рисунке 7.

Для изучения реологических свойств жидкостей и энергетических параметров турбулентных потоков использовался Блок 2. В ёмкость 8 заливали необходимое количество исследуемой жидкости (воды или полученной ранее в Блоке 1 прямой эмульсии нефти). Включали насос 4 и осуществляли циркуляцию жид-

Блок I

Блок И

Рис.7. Принципиальная схема установки для получения эмульсий (Блок I) и оценки гидродинамических и энергетических параметров турбулентных потоков (Блок II).

1 - насос для получения эмульсий. 2 - блок сетчатых мембран, 3 - кран для слива отработанной эмульсии; 4 — центробежный насос; 5 - расходомер, 6 - рабочий трубопровод; 7 - счетчик электроэнергии; 8 - емкость с анализируемой жидкостью

кости через контрольный трубопровод диаметром 12,5 мм и длиной 15 м, выполненный из армированного полиэтилена. Контролировали расход жидкости с помощью расходомера 5 и количество электроэнергии, потреблённой насосом (счётчиком 7). Рабочая мощность используемого насоса обеспечивала развитый турбулентный режим течения жидкостей в трубопроводе (числа Рейнольдса превышали 16000). В качестве реологической характеристики анализируемых потоков жидкостей была использована величина эффекта Томса Т: т _ (? ~ Яд , где О и О0 - расход жидкости (м3/с) соответственно с полимером и

е.

без него. В качестве энергетической характеристики процесса использовали долю сэкономленной электроэнергии у:

ш - Е , где Е и Е0 - энергопотребление насоса (кВт-ч/м3) в расчёте на Е

циркуляцию по замкнутому контуру единичного объёма (1 м3) жидкости соответственно с полимером и без него.

При введении полимерной присадки в турбулентный поток жидкости позитивное проявление этого эффекта возможно по следующим направлениям: 1) увеличение расхода жидкости при условии поддержания постоянного давления в трубопроводе и нагрузки на приводы перекачивающих агрегатов; 2) снижение давления в трубопроводе при условии постоянства расхода жидкости; 3) снижение нагрузки на приводы перекачивающих агрегатов.

В подавляющем большинстве случаев расход и давление при транспортировке жидкости остаются величинами постоянными, а значит положительный эффект введения полимерной присадки может проявляться и в снижении энергопотребления приводов перекачивающих агрегатов. Если же учесть, что насосные станции работают круглосуточно с потреблением огромного количества энергии, то даже небольшое снижение доли сэкономленной электроэнергии \|/ может оказаться существенным фактором в снижении стоимости прокачиваемых по трубопроводам продуктов. Учитывая малоизученность вопросов связанных с энергопотреблением в турбулентных потоках на первом этапе наших исследований проводилась оценка влияния концентрации и молекулярной массы полимерных присадок на параметры Т и у. Образцы анионного сополимера акриламида Аз, различающиеся по молекулярной массе, были получены методом ультразвуковой деструкции.

Рис 8. Зависимость доли сэкономленной электроэнергии у от молекулярной массы анионных сополимеров А, в водной среде (а) и в 10 % прямой эмульсии нефти (б) Концентрация сополимеров С, кг/мГ: 1 - 0,05; 2 - 0,025; 3 - 0,01

По данным рис. 8 можно отметить, что доля сэкономленной электроэнергии для всех изученных систем как в водной, так и в водонефгяной средах заведомо больше нуля. Из этого можно сделать принципиально важный вывод, что увеличение расхода жидкости при введении полимерной присадки не сопровождается увеличением количества потребляемой насосом электроэнергии. Довольно чётко прослеживается зависимость энергетического параметра от молекулярной массы - чем выше М сополимера, тем больше способность присадки снижать энергозатраты при транспортировке жидкости в турбулентном режиме. Следует отметить и тот факт, что в случае водных сред при достижении определённого значения М (вблизи 6-105) эффективность полимерной присадки с увеличением М перестаёт расти, а значения \(/ стабилизируются. По аналогии с «запределиванием» величины эффекта Томса Т после достижения Мкр такой характер зависимости \|/=£(М) можно связать со спецификой конформационно-го состояния макромолекул в пристеночной зоне потока. Для фиксированных значений С и М величина параметра у для прямых эмульсий нефти несколько меньше аналогичного показателя для чисто водных сред. Снижение эффективности полимерной присадки в нефтяной эмульсии связано с процессами частичной адсорбции макромолекул полимерной присадки на частицах дисперсной фазы, приводящие к уменьшению реальной («рабочей») концентрации полимера в дисперсионной среде и в пристеночной зоне турбулентного потока жидкости. Для оценки стабильности эффекта снижения энергопотребления в ходе процесса транспортировки водонефтяных систем после введения полимерной присадки параметр \|/ определяли при различных кратностях циркуляции N жидкости по замкнутому контуру.

--------—I---1 ..........— ----------.--т-.-^---1-----I-■-

О 10С 200 3№ 400 ^ о 100 200 300 400 ДО

а) б)

Рис. 9. Зависимость доли сэкономленной электроэнергии у (а) и величины эффекта Томса Т (б) от кратности циркуляции в дистиллированной воде (1) и прямой эмульсии нефти (2) для анионного сополимера акриламвда А2, С=0,01%

Рис. 9 подтверждает, что увеличение расхода жидкости при добавлении в турбулентный поток полимерной присадки не сопровождается увеличением энергозатрат и при больших значениях кратности циркуляции (N>100), а скорее наоборот, свидетельствует о параллельной экономии электроэнергии, поскольку оба параметра (у и Т) имеют положительные значения. Отметим также и некоторое снижение параметров \|/ и Т по мере увеличения кратности циркуляции N. а значит полимерная присадка в турбулентном потоке подвергается частичной механической деструкции, которое особенно интенсивна при многократных прохождениях жидкостей через насос. Протекание процесса механодеструкции дополнительно подтверждено нами по данным вискозиметрического анализа.

В развитие работ по влиянию бинарных композиций полимер+ПАВ на ВЭТ нами была проведена серия экспериментов по снижению энергопотребления при транспортировке водных и водонефтяных сред в турбулентном режиме в присутствии смесей сополимера А2 и ПАВ различной природы. Концентрации сополимера и ПАВ в этих опытах поддерживались постоянными и равными 0,01% и 0,1%, соответственно. По данным рис. 10 можно дать определённый ответ на поставленный вопрос - при добавлении в турбулентный поток бинарных композиций сополимер Аг-анионное ПАВ и сополимер А2-неионогенное ПАВ величины параметра V)/ остаются приблизительно на том же уровне, что и для сополимера в отсутствии добавок ПАВ. Введение же в турбулентный поток композиций из анионного сополимера и катионного ПАВ приводит к падению доли сэкономленной электроэнергии практически до нуля (кривая 3 на рис. 10 а), что по существу означает нейтрализацию положительного эффекта снижения энергозатрат, создаваемого индивидуальной полимерной присадкой.

а) 6)

Рис. 10. Зависимость доли сэкономленной электроэнергии \|/ от кратности циркуляции N для дистиллированной воды а) и прямой 10% эмульсии нефти б) с добавками полимер А2 +ПАВ (1 -ЛПЛВ, 2 - НПАВ, 3 - КПАВ) Спол=0,01%, Спав=0,1%.

Наблюдаемый в эксперименте характер зависимостей параметра у от N для

этой композиции напрямую связан с изменением конформационного состояния макромолекул полимера при добавлении в дисперсионную среду КЛАВ, что приводит к резкому уменьшению среднеквадратичных размеров макромолеку-

лярного клубка сополимера (Л2 У" и, как следствие этого, к резкому снижению эффективности действия присадки, снижающей гидравлическое сопротивление турбулентного потока. Аналогичный характер зависимостей можно наблюдать и в прямых эмульсиях нефти (рис. 10 б)), при этом меньшие значения параметра у по сравнению с дистиллированной водой можно связать с частичной адсорбцией макромолекул полимера на частицах нефти. В этой серии эксперименты для нефтяных эмульсий с КПАВ не ставились по причине нестабильности прямой эмульсии (её частичного расслоения).

Выводы

1. С использованием модифицированного турбулентного реометра на примере 10% прямых эмульсий нефти изучено влияние химической природы, концентрации, молекулярной массы и полидисперсности по молекулярной массе у водорастворимых полимерных присадок с различной термодинамической гибкостью макромолекул на эффективность их в качестве агентов, снижающих гидродинамическое сопротивление турбулентных водонефтяных потоков. В качестве присадок наиболее эффективными зарекомендовали себя высокомолекулярные анионные сополимеры акриламида.

2. На этой же установке для 10% прямых эмульсий нефти получены и проанализированы экспериментальные данные по зависимости ВЭТ от природы, размеров и вязкости частиц дисперсной фазы, а также от геометрических парамет-

ров (длины и диаметра) стеклянных трубок. Показано, что процесс адсорбции макромолекул на частицах нефти приводит к снижению эффективности полимерной присадки при транспортировке турбулентных водонефтяных потоков (по сравнению с водными).

3. Для отыскания дополнительных резервов с целью оптимизации процессов турбулентного течения жидкости в присутствии водорастворимых полимерных присадок создана и апробирована на водных и водонефтяных потоках лабораторная установка, позволяющая на количественном уровне осуществлять комплексную оценку расхода прокачиваемой через замкнутый контур жидкости и величины электроэнергии, потребляемой насосным агрегатом. Отмечено снижение удельных энергозатрат при введении в водные и водонефтяные потоки (со)полимеров акриламида (оптимальная концентрация 0,01%) и величина эффекта повышается с ростом молекулярной массы присадки.

4. На установке с одновременным контролем расхода жидкости и энергопотребления при использовании в качестве присадок бинарных композиций из анионных сополимеров акриламида и ПАВ проведена оценка влияния химической природы и концентрации ПАВ на ВЭТ и энергозатраты при транспортировке 10% прямых эмульсий нефти. При использовании в качестве присадок ионогенных сополимеров акриламида переход от анионных к катионным ПАВ сопровождается резким изменением ВЭТ, симбатно этому изменяются и энергозатраты.

5. Для больших кратностей циркуляции (N>100) водонефтяных жидкостей отмечена слабовыраженная механодеструкция макромолекул присадки, сопровождающаяся снижением молекулярной массы и симбатно этому происходят изменения величины эффекта Томса и доли сэкономленной энергии.

В качестве обобщения можно отметить потенциальную перспективность использования высокомолекулярных сополимеров акриламида на промысловых и магистральных трубопроводах с целью интенсификации процесса массоперено-са и снижения энергозатрат при скоростной транспортировке водонефтяных систем.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК для размещения материалов кандидатской диссертации

1.Чичканов, С. В. Влияние геометрических параметров стеклянных капилляров

и природы полимерной присадки на величину эффекта Томса в водных сре-

дах / С. В. Чичканов, В. А. Мягченков, С. В. Крупин, А. И. Шамсуллин // Вестник Каз. технол. ун-та.-2004.-№ 1-2.-С. 221 - 229.

2. Чичканов, С. В. Влияние размеров частиц дисперсной фазы прямых эмульсий нефти на величину эффекта Томса / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // Вестник Каз. технол. ун-та.-2005.-№1 .-С. 296 - 303.

3. Чичканов, С. В. Влияние молекулярных параметров no;iH-N-6cn:3RT-N,N,N-диметилметакрилоил-оксиэтиламмоний хлорида на величину эффекта Томса в водных и водонефтяных турбулентных потоках/С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков//Вестник Каз. технол. ун-та.-2006.-№1.-С. 175-181

4. Чичканов, С. В. Водорастворимые полимерные присадки для снижения энергозатрат и интенсификации процессов транспортировки в турбулентном режиме прямых эмульсий нефти [Текст] / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // Вестник Каз. технол. ун-та.-2007.-№6.-С. 92-101

5. Чичканов, С. В. Влияние молекулярных параметров анионных сополимеров акриламида на величину эффекта Томса в прямых эмульсиях нефти / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // Инженерно-физический журнал.-2007.-Т. 80.-№ З.-С. 155-163.

6. Чичканов, С. В. Влияние водорастворимых полимерных присадок на энергозатраты при транспортировке водонефтяных систем в турбулентном режиме / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // Журнал прикладной ХИМИИ.-2008.-Т. 81.-№ 8,- С. 1303-1306.

Научные статьи и материалы конференций

7. Чичканов, С. В Влияние геометрических параметров капилляров на величину эффекта томса в водных средах [Текст]/С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков//В материалах начно-техн. конф. КГТУ. Казань: Изд-во КГТУ, 2005. С. 22.

8. Чичканов, С. В. Влияние молекулярных характеристик анионного сополимера акриламида на величину снижения гидравлического сопротивления турбулентных потоков прямых эмульсий нефти [Текст] / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // В материалах начно-техн. конф. КГТУ. Казань: Изд-во КГТУ, 2006. С. 18.

9. Чичканов, С. В. Снижение гидравлического сопротивления и энергетических затрат при введении водорастворимых (со)полимерных присадок в турбулентный поток прямых эмульсий нефти [Текст]/ С. В. Чичканов, А. И. Шам-

суллин, В. А. Мягченков// В материалах конференции «Большая нефть XXI века» г. Альметьевск 2006. №1. - С. 294 - 296.

Ю.Чичканов, С. В. Влияние вязкости дисперсной фазы на снижение гидравлического сопротивления турбулентных потоков прямых нефтяных эмульсий в присутствии полиакриламидных присадок / С. В. Чичканов, А. И. Шамсул-лин, В. А. Мягченков // Интервал-2006 №2 (85)-С. 18-21

11. Чичканов, С. В. Влияние природы и концентрации поверхностно-активных веществ на величину эффекта томса в турбулентных потоках водонефтяных сред [Текст] / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // В материалах начно-техн. конф. КГТУ. Казань: Изд-во КГТУ. 2007. С. 17.

12. Чичканов, С. В. Влияние концентрации водорастворимых полимерных присадок и скорости турбулентных потоков прямых нефтяных эмульсий на величину эффекта Томса / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // Георесурсы. -2007. -№ 3 (22).-С. 41-43

13. Chichkanov, S. Réduction of energy losses in turbulent transport processes of oil-in-water systems in presence of water soluble polymer additives / S. Chichkanov, A. Shamsullin, V. Myagchenkov // Baltic Polymer Symposium 2007 (programme and book of abstract). Druskininkai: Vilnius University.-2007.-P. 79

14. Чичканов, С. В. Снижение энергозатрат при транспортировке водных и водонефтяных сред в турбулентном режиме в присутствии полимерных присадок [Текст] / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков// В материалах начно-техн. конф. КГТУ. Казань: Изд-во КГТУ.-2008.-С. 20.

15. Чичканов, С. В. Влияние водорастворимых полимерных присадок и ПАВ на гидравлическое сопротивление и энергозатраты при турбулентной транспортировке водонефтяных систем [Текст] / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // В материалах VI Минского международного форума по тепломассообмену (MIF - 2008) №2.- С. 171, 172.

Отпечатано в ООО «Печатный двор». г Казань, ул. Журналистов, 1/16, оф.207

Тел: 272-74-59, 541-76-41,541-76-51. Лицензия ПД№7-0215 от 01.11.2001 г. Видана Поволжским межрегиональным территориальным управлением МПТР РФ. Подписано в печать 15.12.2008г. Усл. ил 1,2 Заказ № К-6624. Тираж 100 экз. Формат 60x841/16. Бумага офсетная. Печать -ризография.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Шамсуллин, Айрат Инсафович

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭФФЕКТ ТОМСА В ВОДНЫХ И ВОДОНЕФТЯНЫХ СРЕДАХ (обзор литературы).

1.1 Общие сведения об эффекте Томса.

1.2 Основные факторы, влияющие на величину эффекта Томса.

1.3 Эффект Томса в нефтесодержащих системах.

Введение диссертация по химии, на тему "Интенсификация процессов скоростной транспортировки нефтяных эмульсий присадками из водорастворимых полимеров"

Актуальность работы. Трубопроводный транспорт, несомненно, является одним из наиболее важных элементов нефтехимического комплекса нашей страны. В настоящее время в связи с постоянно растущими объемами транспортируемых по магистральным и промысловым трубопроводам водонефтяных жидкостей, актуальной остается проблема снижения гидравлического сопротивления и энергозатрат при их скоростной транспортировке. Одно из оригинальных и доступных решений данной проблемы связано с введением в турбулентные потоки с функцией присадок небольших добавок высокомолекулярных соединений, что приводит к снижению гидравлических сопротивлений транспортируемых жидкостей (эффект Томса). Эффект Томса (ЭТ) проявляется как в водных, так и в органических средах. Он нашел широкое применение в самых различных областях промышленности, в частности, при скоростной транспортировке нефти и нефтепродуктов, для увеличения скорости движения надводных и подводных объектов, в медицине и биологии, для увеличения дальнобойности водных струй при тушении сильных пожаров, измельчения руды и устранения отложений в паровых котлах, трубах и др. Несмотря на очень широкий спектр областей применения ЭТ остается в настоящее время по многим позициям недостаточно изученным, особенно по проблеме, связанной с механизмом этого явления. По этой причине остается много нерешенных вопросов при поиске наиболее доступных и эффективных способов снижения гидравлического сопротивления в турбулентных потоках реальных, сложных по составу жидкостей. Особо отметим, что основное количество теоретических и экспериментальных исследований, посвященных изучению данного явления, проведено либо в чисто водных, либо в относительно простых органических средах. Гораздо менее изученными остались такие сложные многокомпонентные системы, как прямые и обратные эмульсии. Наличие дисперсной фазы в виде частиц нефти вносит дополнительные осложнения, учет которых в принципе необходим для разработки и внедрения в промышленном масштабе эффективных технологий введения полимерных присадок при скоростной транспортировке водонефтяных жидкостей по трубопроводам. Помимо недостаточной изученности механизма действия полимерной присадки и влияния природы и характеристик дисперсной фазы на величину ЭТ имеется крайне ограниченное число работ по исследованию взаимосвязи эффекта Томса с энергозатратами в процессе трубопроводной перекачки жидкостей.

В работе поставлены следующие задачи: •*'■1

2. Оценить влияние природы, концентрации, молекулярных параметров (молекулярная масса, полидисперсность по молекулярной массе) полимерной присадки в водных и водонефтяных средах на величину ЭТ и энергопотребление насосной установки. Для достижения этого потребовалось получение образцов анионных сополимеров акриламида с различной молекулярной массой.

4. Проанализировать влияние параметров дисперсной фазы прямой эмульсии нефти, концентрации и молекулярных параметров водорастворимых полимерных присадок на величину эффекта Томса (ВЭТ) в замкнутых контурах при различных кратностях циркуляции жидкости.

Научная новизна и значимость работы. Выявлены основные закономерности ЭТ в водных средах и прямых эмульсиях нефти, включая оценку на количественном уровне влияние природы дисперсионной среды, размеров и вязкости частиц дисперсной фазы, концентрации и молекулярных параметров полимерных присадок. Проанализированы причины меньших значений ВЭТ в водонефтяных средах по сравнению с водой для одних и тех же полимерных присадок при одинаковых концентрациях их и фиксированных сдвиговых напряжениях в турбулентных потоках жидкостей. Сделана оценка влияния на энергопотребление насосных агрегатов концентрации и молекулярных параметров полимерных присадок в бинарных композициях полимер-ПАВ для различных кратностей циркуляции.

Личное участие автора. Диссертант лично принимал участие в создании экспериментальных установок, разработке методик, постановке и выполнению экспериментов по изучению эффекта Томса (и всех сопутствующих экспериментов), обработке экспериментальных данных и обсуждении полученных результатов, а также в подготовке материалов и текстов печатных публикаций.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей, издано 7 тезисов докладов.

Изучение ЭТ проводили в лабораторных условиях первоначально на модифицированном турбулентном реометре, а затем на установке по одновременной оценке реологических и энергетических параметров потоков жидкости. Эксперименты проводили в водных (на дистиллированной и высокоминерализованной воде) и водонефтяных средах (в 10% прямых эмульсиях нефти). Величину эффекта Томса Т оценивали по разнице массовых (на модифицированном турбулентном реометре) и объемных (на установке по оценке энергозатрат) расходов жидкости, прошедшей через капилляр (или стеклянные трубки) соответственно с добавками полимера и без него. Прямые эмульсии нефти готовили двумя способами: перемешиванием на магнитной мешалке, с последующей ультразвуковой обработкой жидкостей, а также циркуляцией смесей из расчетных количеств воды, нефти, стабилизатора через блок сетчатых мембран на созданной лабораторной установке. Разделение нефтяных эмульсий для определения величины адсорбции полимера на частицах дисперсной фазы проводили методом скоростного центрифугирования с последующим определением концентрации полимера в водной фазе по градуировочному графику зависимости удельной вязкости от концентрации (со)полимера. Размеры частиц дисперсной фазы в эмульсиях оценивали по данным оптической микроскопии.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 118 страницах машинописного текста и состоит из введения, трёх глав, списка литературы из 106 наименований и выводов. Диссертация включает 8 таблиц и 48 рисунков. Первая глава посвящена обзору литературы по различным аспектам эффекта Томса, включая оценку отдельных закономерностей и механизма явления и примеров практического использования эффекта в различных отраслях промышленности. Вторая глава содержит описание созданных на кафедре лабораторных экспериментальных установок и методик проведения экспериментов по оценке ВЭТ и энергетических параметров в турбулентных водонефтяных потоках. В этой главе также даны характеристики использованных (со)полимеров и ПАВ. В третьей главе приведены результаты экспериментов и их обсуждение. Раздел 3.1 посвящен изучению ЭТ на модифицированном турбулентном реометре. В подразделе 3.1.1 описаны эксперименты по влиянию на ВЭТ химической природы, концентрации и молекулярных параметров (со)полимеров акриламида. В подразделах 3.1.2 и 3.1.3 представлены данные по влиянию вязкости и размеров частиц дисперсной фазы. В подразделах 3.1.4 и 3.1.5 проанализировано влияние природы и концентрации ПАВ и геометрических

Заключение диссертации по теме "Коллоидная химия и физико-химическая механика"

выводы

2. На этой же установке для 10% прямых эмульсий нефти получены и проанализированы экспериментальные данные по зависимости величины эффекта Томса от природы, размеров и вязкости частиц дисперсной фазы, а также от геометрических параметров (длины и диаметра) стеклянных трубок. Показано, что процесс адсорбции макромолекул на частицах нефти приводит к снижению эффективности полимерной присадки при транспортировке турбулентных водонефтяных потоков (по сравнению с водными).

4. На установке с одновременным контролем расхода жидкости и энергопотребления при использовании в качестве присадок бинарных композиций из анионных сополимеров акриламида и ПАВ проведена оценка влияния химической природы и концентрации ПАВ на величину эффекта Томса и энергозатраты при транспортировке 10% прямых эмульсий нефти. При использовании в качестве присадок ионогенных сополимеров акриламида переход от анионных к катионным ПАВ сопровождается резким изменением величины эффекта Томса, симбатно этому изменяются и энергозатраты.

В качестве обобщения можно отметить потенциальную перспективность использования высокомолекулярных сополимеров акриламида на промысловых и магистральных трубопроводах с целью интенсификации процесса массопереноса и снижения энергозатрат при скоростной транспортировке водонефтяных систем.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Шамсуллин, Айрат Инсафович, Казань

1. Николаев, А. Ф Водорастворимые полимеры / А. Ф. Николаев, Г. И.Охрименко JL: Химия, 1979. - 144 с.

2. Шапиро, JI. С. Самые нелегкие пути к Нептуну / Л. С. Шапиро Л.: Судостроение, 1987.-176 с.

3. Абрамова, Л. И. Полиакриламид / Л. И. Абрамова, и др.. М.: Химия, 1992. -189 с

4. Toms, В. A. Some observations on the flow of linear polymer solutions through straight tubes of large Reynolds numbers // Proc. 1st Internat. Congr. Rheol. Vol. 2. Amsterdam, 1948. P. 135-141.

5. Escudier, M. P., Drag reduction in turbulent pipe flow of polymers// M. P. Escudier, F. Presti, S. Smith J. Non-Newton Fluid Mech. Vol. 81. N.3. 1999. P. 197-213.

6. De Guzman Manuel, R. Surfactant drag reduction in internally-grooved rough tubes// R. De Guzman Manuel, S.Takashi, U. Hiromoto, N. Tatsuo J. Chem. Eng. Jap. 1999. Vol. 32. N. 4. P. 402-408.

7. Seo Young Hyo, The behavior of velocity enhacament in microcapillary flows of flexible water-soluble polymers// Seo Young Hyo, О Ok Park, Chun Miung Suk. J. Chem. Eng. Jap. 1996. Vol. 29. N. 4. P. 611-619.

8. Чичканов, С. В. Коллоидно-химические аспекты интенсификации массопереноса жидкостей с присадками из сополимеров акриламида: дис. . канд. хим. наук / С. В. Чичканов. Казань, 2005.-163 с.

9. Бресткин, Ю. В. Поведение растворов гидролизованного полиакриламида при сдвиговом и сходящемся течениях / Ю. В Бресткин и др.. // Высокомолекулярные соединения. -1994. Т. 36 А-Б. №8. - С. 1281-1286.

10. Breder, С. М. Fish Schools as Operational Structures// С. M. Breder Fishery Bulletin. 1976. N. 74. P. 471-502.

11. Hoyt, J. W. Hydrodynamic drag reduction due to fish slimes// J. W. Hoyt Swimming and flying in nature. Plenum Press (New York). 1975. P. 653-672.

12. Mashelkar, R. A. Rotational flows of non-Newtonian fluids// R. A. Mashelkar, D. D. Kale, J. Ulbrecht Transactions of Institution of Chemical Engineers. 1975. Vol. 53. N. 3. P. 143-153.

13. McLaughlin D. K., Biasing correction for individual realization laser anemometer measurements in turbulent flows// D. K. McLaughlin, W. G. Tiederman Phys. Fluids. 1973. Vol. 6. P. 2083-2088.

14. Повх, И. Jl. Исследование турбулентного течения растворов поверхностно-активных веществ лазерным анемометром / И. JI. Повх и др.. // Инж. — физ. журнал. 1975. Т. 29. № 5. - С. 853-856.

15. Власов, С. А. Средние и пульсационные составляющие скорости в затопленных струях полимерных растворов / С. А. Власов // Инж. физ. журнал. -1973. - Т. 25. № 6. - С. 987-992.

16. Порайко, И. Н. Применение полиакриламида в технологических процессах, связанных с добычей нефти: Темат. науч.-техн. обзор. М.: ВНИИОЭНГ. 1974. 85 с.

17. Несын, Г. В., Промышленный синтез и оценка гидродинамической эффективности потенциальных агентов снижения сопротивления в нефтепроводах / Г. В. Несын // Инж. физ. журнал. - 2003. - Т. 76. №3. - С. 142-146.

18. Малкин, А. Я. Новый метод реокинетических исследований, основанный на использовании эффекта Томса / А. Я. Малкин и др.. // Высокомолекулярные соединения. Сер. Б. 2000. - Т. 42. № 2. - С. 377-384.

19. Повх, И. Л., Экспериментальное исследование влияния добавок полиакриламида на сопротивление диффузоров / И. Л. Повх, В. В. Чернюк // Инж. физ. журнал. - 1986. - Т. 51. №3. - С. 357-361.

20. Кулик, В. М. Влияние молекулярной массы полиэтиленоксида на динамику снижения сопротивления / В. М. Кулик // Инж. физ. журнал. - 1998. - Т. 71. №3. - С. 491-495.

21. Иваненко, В. В., Опыт использования противотурбулентных присадок на магистральных нефтепроводах / В. В. Иваненко, О. В. Пименов // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 2006. - №2.

22. Наумчук, Н. В. Гидродинамическая активность водных растворов полимеров в потоках с растяжением: автореф. дис. . канд. техн. наук / Н. В. Наумчук. Пермь, 1990. - 23 с.

23. Грешилов, Е. М., Некоторые особенности влияния полимерных добавок на пристеночную турбулентность / Е. М. Грешилов и др.. // Инж. физ. журнал. - 1973. - Т. 25. № 6. - С. 999-1005.

24. Покрывайло, Н. А., О течении полимерных растворов в следе плохообтекаемых тел / Н. А. Покрывайло и др.. // Инж. физ. журнал. -1973. - Т. 25. № 6. - С. 993-998.

25. Donohue, G. L. Flow visualization of the near-wall region in a drag-reducing channel flow// G. L. Donohue, W. G. Tiederman, M. M. Reischman J. Fluid Mech. 1972. Vol. 56. P. 559-575.

26. Калашников, В. H. Гидродинамика полимерных растворов, проявляющих пониженное турбулентное трение// В. Н. Калашников В материалах Всесоюзн. школы по реологии «Реология (Полимеры и нефть)». Новосибирск: Ин-т теплофизики, 1977. с. 80-92.

27. Белоконь, В. С. О влиянии на вихри Тейлора полимерных добавок, снижающих сопротивление трения / В. С. Белоконь и др.. // Инж. физ. журнал. -1971. - Т. 21. № 5. - С. 892-897.1.l

28. Повх, И. Jl., Экспериментальное исследование турбулентного течения водных растворов полимеров в трубе / И. Л. Повх, А. Б. Ступин // Инж. -физ. журнал. -1972. Т. 22. № 1. - С. 59-65.

29. Хабахпашева, Е. М. Теплообмен при течении неньютоновских жидкостей в трубах// Е. М. Хабахпашева В материалах Всесоюзн. школы по реологии «Реология (Полимеры и нефть)». Новосибирск: Ин-т теплофизики, 1977. с. 93-111.

30. Перепелица, Б. В. Пульсации температуры в турбулентном потоке воды с добавкой полимера / Б. В. Перепелица, Е. М. Хабахпашева // Инж. -физ. журнал. 1972. - Т. 23. № 6. - С. 1008-1011.

31. Михаилу, А. Г. Диффузия и теплообмен при течении жидкости с добавками, снижающими турбулентное трение: автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук / А. Г. Михайлу. М., -1984. - 22 с.

32. Hou, Н.// Drag Reduct. 3rd Int. Conf. Bristol, 2-5 July 1984. Bristol, 1984. C2/1 C2/6.

33. Martischius, F., Heide W.// Drag Reduct. 3rd Int. Conf. Bristol, 2-5 July 1984. Bristol, 1984. D9/1-D9/3.

34. Кобец, Г. Ф. Влияние физических параметров растворов полимеров на снижение сопротивления в турбулентном потоке / Г. Ф. Кобец, А. П. Матюхов // Инж. физ. - журнал. - Т. 25. № 6. - с. 1039-1044.

35. Мягченков, В. А. Зависимость величины эффекта Томса от концентрации и молекулярных параметров катионного сополимера акриламида / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // Журнал прикладной химии. 2002. - Т. 75. Вып. 9.-с. 1517-1520.

36. Berman, N. S. The study of drag reduction using narrow fractions of Polyox// N. S. Berman, J. Yuen Drag Reduction. 2nd Int. Conf. Cranfield, Aug. 31-Sept. 2 1977. Cranfield, 1977. Cl/l-Cl/10.

37. Манжай, В. H. Исследование противотурбулентной эффективности высших полиолефинов и тройных сополимеров олефинов / В. Н. Манжай и др.. // Ж. прикл. хим. 2004. - Т. 77. Вып. 3. - с. 456-460.

38. Мягченков, В. А. Влияние природы и концентрации водорастворимых сополимеров и их смесей на величину эффекта Томса / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // Нефтяное хозяйство. 2002. - №12. - с. 118-119.

39. Бресткин, Ю. В. Деструкция макромолекул полистирола в сильном продольном гидродинамическом поле / Ю. В. Бресткин и др.. // Высокомолекулярные соединения. 1989. - Т. Б 31. № 7. - с. 506-510.

40. Макогон, Б. П. Структура, гидродинамическая эффективность и нестабильность водных растворов полиэтиленоксида и полиакриламида: автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук./Макогон Б. П. JL, - 1989. - 24 с.

41. Макогон, Б. П. О нестабильности водных растворов полиакриламида в гидродинамическом поле / Б. П. Макогон и др.. // Инж. физ. журнал. -1985. - Т. 49. №3. - с. 378-384.

42. Барамбойм, Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединений / Н.К. Барамбойм М.: Химия, - 1978. - 383 с.

43. Layec-Raphalen, М. N. Shear degradation of drag reducing polymers. Influence of the solutions on the resistance to degradation// M. N. Layec-Raphalen 3rd Int. Conf. on Drag Reduction, 2-5 July, University of Bristol. Bristol, 1984. E 2/1-E2/5.

44. Мягченков, В. А. Влияние ионной силы и рН на эффективность катионных сополимеров акриламида в качестве агентов снижения турбулентности водных растворов / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // Химия и технология воды. 2003. - Т. 25. № 3. - с. 281-288.

45. Balakrischnan, С. Influence of molecular conformation and intermolecular interactions on turbulent drag reduction// C. Balakrischnan, R. J. Gordon J. Appl. Polym. Sci. 1975. Vol. 19. N. 3. P. 909-913.

46. Hand, J. H. Effect of secondary polymer structure on the drag-reducing phenomenon//J. H. Hand, M. C. Williams J. Appl. Polym. Sci. 1969. Vol. 13. N. 11. P. 2499-2503.

47. Макогон, Б. П. Течение водных растворов полиакриламидов с различной степенью гидролиза в турбулентном режиме// Макогон, Б. П. и др.. В материалах III Всесоюз. конф. по механике аномальных систем. Баку: АзИНЕФТЕХИМ им. М. Азизбекова. 1982. с. 66.

48. Parker, С. Hegley А. Н. Drag reduction and molecular structure// С. Parker, A. H. Hegley Nature Physical Sci. 1972. Vol. 236. N. 65. P. 61-62.

49. White, D. The influence of polymer conformation on turbulent drag reduction// D. White, R. J. Gordon AIChE Journal. 1975. Vol. 21. N. 5. P. 1027-1029.

50. Virk, P. S. Drag reduction by collapsed and extended polyelectrolytes// P. S. Virk. Nature. 1975. V. 253. N. 5487. P. 109-110.

51. Чащин, И. П. Исследование влияния органических добавок на гидравлические сопротивления и теплообмен в потоке / И. П. Чащин, А. Г. Пьянков // Инж. физ. журнал. - 1973. - Т. 25. №6. - с. 1101-1105.

52. Мягченков, В. А. Зависимость эффекта Томса от концентрации ионогенных сополимеров акриламида, ионной силы и природы электролита / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // Журнал прикладной химии. 2003. - Т. 76. Вып. 5.-е. 842-846.

53. Kulichke W., Grager Н.// Drag Reduct. 3rd Int. Conf. Bristol, 2-5 July 1984. Bristol, 1984. A5/1 A5/2.

54. Sellin, R. H. J. Drag reduction measurements with poly(acrylic acid) under different solvent pH and salt conditions// R. H. J. Sellin, E. J. Loeffler. Drag Reduction. 2nd Int. Conf. Cranfield, Aug. 31-Sept. 2 1977. Cranfield, 1977. C2/11-C2/20.

55. Повх, И. JI. Снижение гидродинамического сопротивления добавками поверхностно-активных веществ / И. JL Повх и др.. // Инж. физ. журнал. - 1974. - Т. 27. № 4. - с. 682-686.

56. Bewersdorff, H. W. Drag reduction in surfactant solutions// H. Bewersdorff Progr. Colloid, and Polym. Sei. 1990. Vol. 81. P. 248-249.

57. Mjagchenkov, V.A. Synergism and Antagonism of Acrylamide Copolymers and Surfactants in Drag Reduction of Turbulent Aqueous Flows// V.A. Mjagchenkov, S. V. Chichkanov Georesources. 2002. N 6. P. 19-23.

58. Мягченков, В. А. Влияние ПАВ на эффективность применения ионогенных сополимеровакриламида для снижения гидравлического сопротивления турбулентных потоков / В. А. Мягченков и др.. // Нефтяное хозяйство. 2003. - №11.

59. Рабинович, Е. 3. Гидравлика / Е. 3. Рабинович М.: Недра, - 1980. - 278 с.

60. Чичканов, С. В. Влияние длины и диаметра стеклянных капилляров на величину эффекта Томса / С. В. Чичканов, В. А. Мягченков // ЖПХ. -2005. Т. 78. вып. 4.

61. Гнатиев, Р. М. Влияние геометрических характеристик местных сопротивлений в трубопроводах на эффект Томса автореф. дис. канд. / Р. М. Гнатиев М., -1991. - с.21.

62. Беленко, Е. В., Воеводин JI. И., Туторский И. А. Нелинейное моделирование недиспергирующих систем / Е. В. Беленко и др.. // Нефтяное хозяйство. 2005. - №6.

63. Мягченков, В. А. Эффект Томса в модельных и реальных системах (обзор) / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // ЖПХ. 2005. - Т.78. вып. 4. -с. 529-544.

64. Смолл, С. Р. Полимеры / С. Р. Смолл // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1986. - №7. - с. 60-63.

65. Пат. 4771800 США, МКИ F 17 D 1/16. Способ уменьшения сопротивления в трубопроводах для углеводородов (Dissolutionperformance by injection through a die-type nozzle): / Pomeroy John M.; Conoco Inc. № 73664.

66. Под редакцией Уфимцевой О. Суспензия снижает сопротивление потока в трубопроводах// По материалам журнала «Oil and Gas Journal» 2006. №11. Трубопроводный транспорт 2007. №1.

67. Гареев, М. М. Результаты ввода в поток нефти присадки для снижения гидравлического сопротивления / М. М. Гареев и др.. // Нефтяное хозяйство. 1992. - №10. - с. 30-33.

68. Манжай, В. Н. Использование эффекта Томса для определения молекулярных характеристик полиолефинов / В. Н. Манжай и др.. // ИФЖ. 2006. - Т. 79. №1.

69. Мовсумзаде, Э. М. Укрощение строптивых факторов / Э. М Мовсумзаде и др..//Нефть России. 2000. - № 8. - с. 61-63.

70. Мастобаев, Б. Н. История создания и производства химических реагентов для транспорта нефти и нефтепродуктов / Б. Н. Мастобаев и др.. // Нефтяное хозяйство. 2000. - № 11.-е. 107-108.

71. Мовсумзаде, Э. М. Полимерные добавки для снижения сопротивления течению нефти и нефтепродуктов в трубопроводах / Э. М Мовсумзаде и др.. // Производство и использование эластомеров. 2000. - № 5. - с. 22-25.

72. Мастобаев, Б. Н. Применение химических реагентов для улучшения транспорта нефти и нефтепродуктов по трубопроводам / Б. Н. Мастобаев, Т. В. Дмитриева // Башк. хим. журнал. -1999. Т. 6. № 4. - с. 51-53.

73. Мирзаджанзаде, А. X. О влиянии асфальтенов на гидравлические сопротивления при движении нефтей / А. X. Мирзаджанзаде и др.. // Инж. физ. журнал. -1973. - Т. 25. № 6. - с. 1023-1026.

74. Итоги науки и техники. Серия «Трубопроводный транспорт». Т. 6. М.: ВИНИТИ, 1976. 123 с.

75. Губин, В. Е. Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов / В. Е. Губин, В. В. Губин. М.: Недра, 1982. - 296 с. '

76. Тронов, В. П. Промысловая подготовка нефти / В. П. Тронов Казань: Фэн, 2000.-416 с.

77. Мягченков, В. А. Влияние концентрации и молекулярных параметров сополимеров акриламида с акрилатом натрия на величину эффекта Томса в прямых эмульсиях нефти / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // ЖПХ. 2003. - Т. 76. вып. 11.-е. 1901-1905.

78. Мягченков, В. А. Влияние концентрации водорастворимых полимеров и ионной силы на величину эффекта Томса в прямых нефтяных эмульсиях / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // Нефтяное хозяйство. 2004. - №1. - с. 93-95.

79. Мягченков, В. А. Влияние скорости потока и концентрации анионных сополимеров акриламида на величину эффекта Томса в прямых эмульсиях нефти / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // ЖПХ. 2005. - Т. 78. Вып. 3.-е. 506-511.

80. Малышева, Ж.Н. Практикум по дисциплине Поверхностные явления и дисперсные системы / Ж.Н. Малышева, А.В. Навроцкий. Волгоград.: 1999. - 135 с.

81. Мягченков, В. А. Ультразвуковая деструкция водорастворимых (со)полимеров / В. А. Мягченков, О. В. Крикуненко, Ф. И. Чуриков -Казань: КХТИ, 1998.-102 с.

82. Мягченков, В. А. Ультразвуковая деструкция гидролизованного полиакриламида в водно-солевых (КаС1) средах / В. А. Мягченков, О. В. Крикуненко // Высокомол. соед. Сер. А. - 1995. Т. 37. №1. - с. 44-49.

83. Мягченков, В. А. Полиакриламидные флокулянты / В. А. Мягченков и др.. Казань: КГТУ, 1998.-288 с.

84. Липатов, Ю. С. Адсорбция полимеров / Ю. С. Липатов, Л. М. Сергеева -Киев: Наук, думка. 1984. 175 с.

85. Мягченков, В. А. Влияние молекулярных параметров полиакриламида на процесс капиллярного массопереноса турбулентных водных потоков / В. А. Мягченков, С. В. Чичканов // ИФЖ. 2005. - Т. 78, № 3. - с. 96-103.

86. Мягченков, В. А. Композиционная неоднородность сополимеров / В. А. Мягченков, С. Я. Френкель Л.: Химия, 1988. - 247 с.

87. Флори, П. Статистическая механика цепных молекул / П. Флори. М.: Мир, 1971.-440 с.

88. Чичканов, С. В. Влияние молекулярных параметров анионных сополимеров акриламида на величину эффекта Томса в прямых эмульсиях нефти / С. В. Чичканов и др.. // Инж.-физ. журнал. 2007. - Т. 80, №3. - с. 155-163.

89. Чичканов, С. В. Влияние вязкости дисперсной фазы на снижение гидравлического сопротивления турбулентных потоков прямых нефтяных эмульсий в присутствии полиакриламидных присадок / С. В. Чичканов и др.. // Интервал. № 2 (85). - 2006. - с. 18-21.

90. Сюняев, 3. И. Нефтяные дисперсные системы / 3. И. Сюняев, Р. 3. Сюняев, Р. З.Сафиева. М.: Химия, 1990. - 224 с.

91. Ибрагимов, Г. 3. Химические реагенты для добычи нефти / Г. 3. Ибрагимов, В. А. Сорокин, Н. М. Хисамутдинов. М.: Недра, 1986.-240 с.

92. Чичканов, С. В. Влияние геометрических параметров стеклянных капилляров и природы полимерной присадки на величину эффекта Томса в водных средах / С. В. Чичканов и др.. // Вестник Каз. технол. ун-та. -2004. -№ 1-2.-с. 221-229.

93. Дьяконов, Г. С. Численное моделирование течений в трубчатых турбулентных аппаратах / Дьяконов Г. С. и др.. // Вестник Казанского технологического университета. 2002. - №1-2. - с. 267-272.

94. Тенфорд, Ч. Физическая химия полимеров / Ч. Тенфорд. М.: Химия. 1965. - 772 с.

95. Чичканов, С. В. Влияние водорастворимых полимерных присадок на энергозатраты при транспортировке водонефтяных систем в турбулентном режиме / С. В. Чичканов, А. И. Шамсуллин, В. А. Мягченков // Журнал прикладной химии.-2008.-Т. 81.-№ 8.- С. 1303-1306.

96. Мягченков, В. А. Ультразвуковая деструкция поливинилпирролидона // В. А. Мягченков, и др.. Докл. АН СССР. 1992. Т. 324. №4. с. 826-829.

97. Шур, A.M. Высокомолекулярные соединения / А. М, Шур. М.: Высшая школа. 1981.-656 с.

98. Цветков, В. Н. Структура макромолекул в растворах / В. Н. Цветков, В. Е. Эскин, С. Я. Френкель М.: Наука, 1964. - 719 с.