СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ (РЕОЛОГИЧЕСКИЕ) СВОЙСТВА

При переходе нефтяной системы из состояния молекулярного ра­створа (или ньютоновской жидкости) в свободно- и связно-дисперсное состояние происходит радикальное изменение свойств. При изменении условий в объеме системы обра­зуется пространственная структура. Такая система приобретает комп­лекс новых структурно-механических (реологических) свойств, харак­теризующих сопротивление данной системы деформации и разделению на части (разрыву).

Реология (от греческих слов «реос» — течение и «логос» — наука, учение), за­нимается изучением вязкопластичных свойств, способности системы сопротивляться деформации и разрушению под действием приложен­ной извне механической нагрузки.

При понижении температуры обычные традиционные нефти (плотностью 860—900 кг/м3), а также их фракции, в том числе светлые (дизельные, керосиновые, бензиновые), переходят в дисперсные системы за счет усиления межмолекулярного взаимодействия. Постепенное понижение температуры приводит к формированию зародышей новой фазы и их развитию. Система переходит в свободно-дисперсное состояние (золь), затем при температуре застывания - в связно-дисперсное структурированное состояние (гель).

В структурированном состоянии нефтяные системы характеризуются структурно-механической прочностью. Структурно-механическую прочность определяют при нахождении нефтепродуктов в пластическом и вязкопластическом состоянии. Определение основано на исследовании кинетики деформации н.п. при чистом сдвиге, создаваемом силой из вне.

Под действием механической силы происходит деформация тела. Существует 3 модели механического поведения: 1) упругого, 2) вязкого, 3) пластичного. Упругое поведение харак-ся пропорциональностью напряжений τ (тау) и деформаций ∆l: . Пластическое движение характеризуется нелинейным поведением (отсутствие пропорциональности).

Поведение ре­альных связно-дисперсных систем можно описать полной реологичес­кой кривой, которая может быть представлена в виде зависимости эф­фективной вязкости η от напряжения сдвига τ.

При разрушении контактов под действием механической силы про­исходит снижение вязкости. При малых напряжениях сдвига характер­ны небольшие деформации (участки I и II). По достижении некоторого напряжения — предельного напряжения сдвига — структура разруша­ется и вязкость резко снижается. Этой области энергично разрушаемой структуры отвечает участок III вязкопластичного течения. Значение η_min отвечает вязкости системы с полностью разрушенной структурой (IV).

На основании кинетических данных рассчитываются параметры де­формации — предельное напряжение сдвига, предел текучести, элас­тичность, пластичность, период истинной релаксации (постепенное восстановление состояния после прекращения действия силы) и др.