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 ηmin 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.