Российские ученые выяснили, как управлять поведением нефти в скважине
Исследователи открыли и изучили самоорганизацию частиц графена в потоке жидкости. По их словам, это позволит применять материал в нефтедобыче, солнечной энергетике и других сферах. Работа выполнена специалистами подведомственных Минобрнауки России Тюменского государственного университета (ТюмГУ) и Новосибирского государственного университета.
Графен — одноатомный слой углерода. Как рассказали ученые, так называемые наножидкости (или нанофлюиды), то есть смеси из дистиллированной воды и графена, сегодня применяются как хладагенты в охлаждающих системах, а также для повышения эффективности солнечной энергетики и нефтедобычи.
Ключевой параметр наножидкости во всех случаях — вязкость. Однако определяющие это свойство физические механизмы оставались изучены не до конца.
Чтобы решить эту проблему, исследователи открыли эффект самоорганизации графена в потоке жидкости и предложили новый метод проектирования нанофлюидов. Для этого они сконструировали специальную установку, которая позволяет наблюдать поведение наночастиц в потоке нефти.
«Наночастицы графена выстраиваются в потоке жидкости в одной плоскости вдоль потока, не давая молекулам углеводородов передавать импульс от более быстрых слоев менее быстрым. Молекулы жидкости как бы проскальзывают по поверхности графенового листа», — рассказал сотрудник кафедры прикладной и технической физики ТюмГУ Фарид Шабиев.
Как отметили авторы, полученные данные позволяют лучше управлять поведением нефти внутри скважины с помощью нанофлюидов. Ученым удалось подобрать оптимальное соотношение базовой жидкости и графена, дающее снижение вязкости жидких углеводородов на 17%.
«Полученные нами результаты позволяют управлять вязкостью наножидкостей, подбирая оптимальную рецептуру для трех основных сфер их применения — теплоотведения, нефтедобычи и солнечной энергетики», — отметил Фарид Шабиев.
В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить исследования свойств наножидкостей и способов их применения в промышленности.
Результаты опубликованы в журнале Journal of Molecular Liquids.
