Снижение вязкости нефти с добавлением графеновых нанопластинок

Понимание механизмов взаимодействия между графеновыми наночастицами (ГН) и молекулами нефти имеет решающее значение для успешного извлечения нефти. Многочисленные исследования показали, что наножидкости, а в особенности нанофлюиды (НФ) из семейства графеновых (ГНФ), являются подходящими кандидатами для повышения нефтеотдачи высокообводенных продуктивных пластов. Повышение нефтеотдачи при закачке нанофлюидов объясняется изменением смачиваемости, снижением межфазного натяжения и изменением вязкости. Поэтому знание механизмов, влияющих на вязкость ГНФ является актуальной задачей современной науки, как фундаментальной, так и прикладной. В работе было проведено комплексное исследование молекулярного взаимодействия графеновых наночастиц и углеводородных молекул нефти с целью понять механизмы, влияющие на вязкость наножидкостей. В статье представлены результаты исследования реологических свойств нефти с различным содержанием в ней графеновых наночастиц. При низких концентрациях графеновых наночастиц наблюдается снижение динамической вязкости базовой жидкости на 10%-17%. Показано, что на относительную вязкость влияет не только концентрация, но и температура. Так, для массовой доли графеновых наночастиц 0,5 × 10-3% и температуры 50 °C наблюдается максимальное снижение вязкости, равное 17%. При увеличении массовой доли графеновых наночастиц от 5×10-3% и более нефть проявляет реологические свойства наножидкости. На основе данных, полученных с помощью компьютерного моделирования и прямого наблюдения за самосборкой графеновых наночастиц и молекул углеводородов нефти, предложен механизм, объясняющий причину снижения вязкости наножидкости при низких концентрациях наночастиц. Также было показано, что такое поведение наножидкости возможно, в основном, для углеводородных жидкостей в качестве базовой жидкости и планарных графеновых наночастиц.