Екатеринбургские исследователи изучили взаимодействие нефти и воды

Закономерности поведения жидкостей могут пригодиться для разработки высокообводненных нефтескважин.

Ученые Уральского федерального университета (Екатеринбург) узнали, как повысить эффективность нефтедобычи. Расчеты физиков также помогут прогнозировать последствия экологических аварий. Об этом Информагентство «Девон» узнало из сообщения пресс-службы УрФУ.

Сотрудники кафедры технической физики Уральского федерального университета детально исследовали движение и форму границы между жидкостями, когда одна под давлением вытесняет другую. Работа группы профессора Леонида МАРТЮШЕВА (в нее также входят Роман БАНДО и Евгения ЧЕРВОНЦЕВА) имеет не только теоретическое, но и важное практическое значение. Описание работы опубликовано в международном журнале Physica A: Statistical Mechanics and its Applications.

«При обеднении нефтяных скважин туда под давлением закачивают воду, чтобы она вытеснила на поверхность остаточную нефть, - объясняет профессор. - Если бы граница между водой и нефтью представляла собой ровный слой, то можно было бы с уверенностью утверждать, что в результате закачки воды мы извлекаем всю остаточную нефть».

«Граница раздела двух жидкостей — это сечение с сильно искаженной формой, - отметил Мартюшев. - Нефть, вопреки ожиданиям, еще может оставаться под землей, тогда как на поверхность выходит вода. Здесь и пригодятся наши расчеты. Их можно использовать в целях экологической безопасности, для устранения разливов опасных веществ».

Проведя обширные численные гидродинамические расчеты для различных геометрий и параметров, физики УрФУ построили диаграммы устойчивого/неустойчивого поведения границы раздела жидкостей. С их помощью можно прогнозировать поведение жидкостей в различных средах. Исследователи впервые обнаружили, что при близких показателях вязкости вытесняющей и вытесняемой жидкостей возможно сосуществование большого количества различных форм границ при одном и том же давлении.

Определение движения и формы границы между жидкостями — очень старая и сложная гидродинамическая задача, отмечают ученые. В начале граница между вытесняющей и вытесняемой несмешивающимися жидкостями достаточно проста, но с определенного момента она становится неустойчивой.

«Сперва возникают так называемые „пальцы“, которые затем в результате сложных преобразований превращаются в разветвленную структуру, напоминающую крону дерева, — добавляет ученый. - Физики давно умеют рассчитывать потерю устойчивости границы между жидкостями при наличии очень малых возмущений. Но до сих пор было непонятно, как делать предсказания при произвольных воздействиях. А ведь это наиболее важно для большинства практических применений».

В 2019 году ИА «Девон» сообщал, что уральские ученые тестировали технологию керамической очистки воды от нефти. Ожидается, что она поможет наладить на нефтепромыслах замкнутый водооборот.