Сибирские ученые показали, как наночастицы графена уменьшают вязкость нефти

Методика изучения поведения наночастиц при движении в потоке несущей жидкости, которую разработали тюменские и новосибирские ученые, помогла им понять, как наночастицы графена уменьшают вязкость нефти, 2 августа сообщает пресс-служба Тюменского государственного университета (ТюмГУ). Физики ТюмГУ, Тюменского индустриального университета (ТИУ) и Новосибирского государственного университета (НГУ) предложили механизм, объясняющий на основе новой методики снижение вязкости нефти при малых концентрациях наночастиц, что открывает новые возможности использования графена в нефтяной и энергетической промышленности. Термин «наножидкости» был введен в 1995 году, при том что впервые их создали еще в 1993 году. Сами наножидкости представляют собой коллоидные многофазные системы, состоящие из наночастиц размером от одного до 100 нм и обладающие разнообразными свойствами. На эти свойства влияют форма, размер, структура и химический состав поверхности наночастиц, что позволяет получать разнообразные и настраиваемые тепловые, оптические, механические и электрические характеристики наножидкостей, что делает их интересными для исследователей, также как и относительная легкость их синтеза. При этом большой интерес представляют выделенные в отдельный класс наножидкости семейства графенов, поскольку и сам графен обладает рядом уникальных свойств (высокая тепло- и электропроводность и др.). Большой прогресс уже достигнут, в том числе, в использовании графеновых наножидкостей для повышения нефтеотдачи. Исследованию механизма происходящего при этом процесса посвящена статья сибирских физиков «Механизм снижения вязкости нефти при добавлении наночастиц графена», опубликованная в «Журнале молекулярных жидкостей». Так называемая структурированная нефть, обладающая повышенной вязкостью, увеличивает гидросопротивление при добыче, что снижает нефтеотдачу и приводит к возрастанию обводненности добывающих скважин. Введенные в нефть наночастицы графена превращают ее в наножидкость, что изменяет вязкость нефти. Проводимые повсеместно исследования приводят к накоплению экспериментального и теоретического материала о новых физических свойствах жидкостей с добавлением наночастиц графена. Однако результаты исследований противоречивы. Ученые ТюмГУ, ТИУ и НГУ наблюдали за структурированием наночастиц в потоке движущейся жидкости, используя авторскую методику на специально разработанной установке. Они выполнили комплексное исследование молекулярного взаимодействия между графеном и углеводородными молекулами нефти, чтобы установить механизмы, влияющие на вязкость наножидкостей. С этой целью ученые отслеживали изменение свойств нефти в зависимости от уровня содержания в ней наночастиц графена. Было установлено, что при низких концентрациях наночастиц происходило снижение динамической вязкости базовой жидкости на 10%–17%, кроме того, было выявлено влияние на вязкость температуры нефти. В своей статье исследователи представили методику и дали описание экспериментальной установки, разработанной для изучения поведения наночастиц при движении в потоке несущей жидкости. На основе этой методики они дали объяснение процессам, приводящим к снижению вязкости нефти при малых концентрациях наночастиц, что дает новые возможности для коммерческого использования графена в нефтяной и энергетической промышленности.