tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2022-6-94-109tumnig-1072Research ArticleХИМИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИCHEMISTRY AND CHEMICAL TECHNOLOGIESМагнитные жидкости на основе нефти. Синтез, свойства и перспективы примененияOil-based magnetic fluids. Synthesis, properties, and application prospectsКоролевВ. В.KorolevV. V.

Королев Виктор Васильевич, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник 

Иваново

Victor V. Korolev, Doctor of Chemistry, Lead Researcher

Ivanovo

РамазановаА. Г.RamazanovaA. G.

Рамазанова Анна Геннадьевна, кандидат химических наук, научный сотрудник 

Иваново

Anna G. Ramazanova, Candidate of Chemistry, Researcher 

Ivanovo

agr@isc-ras.ruБалмасоваО. В.BalmasovaO. V.

Балмасова Ольга Владимировна, кандидат химических наук, научный сотрудник 

Иваново

Olga V. Balmasova, Candidate of Chemistry, Researcher 

Ivanovo

ЯшковаВ. И.YashkovaV. I.

Яшкова Валентина Ивановна, инженер-исследователь 

Иваново

Valentina I. Yashkova, Research Associate 

Ivanovo

ВалеевА. И.ValeevA. I.

Валеев Альберт Ильгизярович, менеджер проекта по новым технологиям, Группа новых технологий УППРиГТМ, Подразделение заместителя Генерального директора — Главного геолога

Нефтеюганск

Albert I. Valeev, New Technology Project Manager, New Technology Group, UPRP & GTM, Unit of Deputy General Director — Chief Geologist 

Nefteyugansk

Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАНРоссияG.A. Krestov Institute of Solution Chemistry of the Russian Academy of SciencesRussian FederationООО «РН-Юганскнефтегаз»РоссияRN-Yuganskneftegaz Ltd.Russian Federation2022110120230694109Copyright © Королев В.В., Рамазанова А.Г., Балмасова О.В., Яшкова В.И., Валеев А.И., 20232023Королев В.В., Рамазанова А.Г., Балмасова О.В., Яшкова В.И., Валеев А.И.Korolev V.V., Ramazanova A.G., Balmasova O.V., Yashkova V.I., Valeev A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/1072

В данной работе были синтезированы и исследованы магнетитовые магнитные жидкости на основе нефти. Определены их физико-химические параметры (плотность, вязкость, размер частиц магнитной фазы). Проведен ИК-спектроскопический и термогравиметрический анализ. Микрокалориметрическим методом определены магнитокалорические свойства (магнитокалорический эффект и теплоемкость) магнитных жидкостей в интервале температур 278–350 К при изменении магнитного поля от 0 до 1,0 Тл. Максимальное значение магнитокалорического эффекта магнитной жидкости с объемной концентрацией магнитной фазы 0,08 составляет 0,0035 К при 310 К и магнитной индукции 1,0 Тл. Полученные образцы магнитных жидкостей имеют низкую себестоимость по сравнению с устойчивыми магнитными жидкостями на основе полиэтилсилоксанов и алкаренов, так как в качестве жидкости-носителя используется нефть.

In this work, magnetite crude oil-based magnetic fluids have been synthesized and studied. Their physicochemical parameters (density, viscosity, magnetic phase particle size) have been determined. IR spectroscopy and thermogravimetric analysis have been performed. The magnetocaloric properties (magnetocaloric effect and heat capacity) of magnetic fluids have been determined by the microcalorimetric method in the temperature range of 278-350 K in the magnetic field changing its value from 0 to 1.0 T. The maximum value of the magnetocaloric effect of a magnetic fluid with a magnetic phase volume concentration of 0.08 is 0.0035 K at 310 K and at the magnetic induction to 1.0 T. The obtained samples of magnetic fluids have low production costs because crude oil is used as the carrier fluid and can be recommended for various applications of the petroleum and gas industry, for example, for well killing.

магнитная жидкостьмагнетокалорический эффектудельная теплоемкостьнефтяная промышленностьmagnetic fluidmagnetocaloric effectheat capacitypetroleum industryРабота выполнена при финансовой поддержке Программы РАН (№ гос. регистр. 122040500044-4). Работа выполнена с помощью ЦКП «Верхневолжский областной центр физико-химических исследований».ReferencesKo, S. Use of nanoparticles for oil production applications / S. Ko, C. Huh. – DOI 10.1016/J.PETROL.2018.09.051. – Direct text // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2019. – Vol. 172. – P. 97–114.Ko, S., & Huh, C. (2019). Use of nanoparticles for oil production applications. Journal of Petroleum Science and Engineering, 172, pp. 97-114. (In English). DOI: 10.1016/J.PETROL.2018.09.051A comparative study for evaluating the performance of five coatings applied on Fe3O4 nanoparticles for inhibition of asphaltene precipitation from crude oil / N. Setoodeh, P. Darvishi, A. Lashanizadegan, F. Esmaeilzadeh. – DOI 10.1080/01932691.2019.1634581. – Direct text // Journal of Dispersion Science and Technology. – 2020. – Vol. 41, Issue 11. – P. 1616–1632.Setoodeh, N., Darvishi, P., Lashanizadegan, A., & Esmaeilzadeh, F. (2020). A comparative study for evaluating the performance of five coatings applied on Fe3O4 nanoparticles for inhibition of asphaltene precipitation from crude oil. Journal of Dispersion Science and Technology, 41(11), pp. 1616-1632. (In English). DOI: 10.1080/01932691.2019.1634581Experimental investigation of wettability alteration of carbonate gascondensate reservoirs from oil-wetting to gas-wetting using Fe3O4 nanoparticles coated with Poly (vinyl alcohol), (PVA) or Hydroxyapatite (HAp) / A. Safaei, F. Esmaeilzadeh, A. Sardarian [et al.]. – Text : electronic // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2020. – Vol. 184. – URL: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106530. – Published: 30.09.2019.Safaei, A., Esmaeilzadeh, F., Sardarian, A., Mousavi, S., & Wang, X. (2020). Experimental investigation of wettability alteration of carbonate gas-condensate reservoirs from oil-wetting to gas-wetting using Fe3O4 nanoparticles coated with Poly (vinyl alcohol), (PVA) or Hydroxyapatite (HAp). Journal of Petroleum Science and Engineering, 184. (In English). Available at: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106530Effect of NiO/SiO2 nanofluids on the ultra-interfacial tension reduction between heavy oil and aqueous solution and their use for wettability alteration of carbonate rocks / K. P. Dahkaee, M. T. Sadeghi, Z. Fakhroueian, P. Esmaeilzadeh. – DOI 10.1016/J.PETROL.2019.01.024. – Direct text // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2019. – Vol. 176. – P. 11–26.Dahkaee, K. P., Sadeghi, M. T., Fakhroueian, Z., & Esmaeilzadeh, P. (2019). Effect of NiO/SiO2 nanofluids on the ultra-interfacial tension reduction between heavy oil and aqueous solution and their use for wettability alteration of carbonate rocks. Journal of Petroleum Science and Engineering, 176, pp. 11-26. (In English). DOI: 10.1016/J.PETROL.2019.01.024Obtaining Synthetic Magnetite and Ferromagnetic Fluid from Industrial Waste to Purify Water from Petroleum Products / S. Z. Kalaeva, V. M. Makarov, N. L. Markelova, R. E. Kalaev. – Text : electronic // Journal of Pollution Effects & Control. – 2020. – Vol. 8, Issue 1. – URL: https://doi.org/10.35248/2167-0420.20.8.240. – Published: 29.02.2020.Kalaeva, S. Z., Makarov, V. M., Markelova, N. L., & Kalaev, R. E. (2020). Obtaining Synthetic Magnetite and Ferromagnetic Fluid from Industrial Waste to Purify Water from Petroleum Products. Journal of Pollution Effects & Control, 8(1). (In English). Available at: https://doi.org/10.35248/2167-0420.20.8.240Магнитные жидкости в машиностроении / Д. В. Орлов, Ю. О. Михалёв, Н. К. Мышкин, В. В. Подгорков ; под редакцией Д. В. Орлова, В. В. Подгоркова. – Москва : Машиностроение, 1993. – 268 с. – Текст : непосредственный.Orlov, D. V., Mikhalev, Yu. O., Myshkin, N. K., & Podgorkov, V. V. (1993). Magnitnye zhidkosti v mashinostroenii. Moscow, Mashinostroenie Publ., 268 p. (In Russian).Application of magnetic nanoparticles in petroleum industry : A review / K. Zhou, X. Zhou, J. Liu, Z. Huang. – Text : electronic // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2020. – Vol. 188. – URL: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.106943. – Published: 13.01.2020.Zhou, K., Zhou, X., Liu, J. & Huang, Z. (2020). Application of magnetic nanoparticles in petroleum industry: A review. Journal of Petroleum Science and Engineering, 188. (In English). Available at: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.106943Simonsen, G. Potential applications of magnetic nanoparticles within separation in the petroleum industry / G. Simonsen, M. Strand, G. Oye. – DOI 10.1016/J.PETROL.2018.02.048. – Direct text // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2018. – Vol. 165. – P. 488–495.Simonsen, G., Strand, M., & Oye, G. (2018). Potential applications of magnetic nanoparticles within separation in the petroleum industry. Journal of Petroleum Science and Engineering, 165, рр. 488-495. (In English). DOI: 10.1016/J.PETROL.2018.02.048Flow behavior and thermal resistance of xanthan gum in formate brine / D. Reinoso, M. J. Martín-Alfonso, P. F. Luckham, F. J. Martínez-Boza. – Text : electronic // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2020. – Vol. 188. – URL: https://doi.org/10.1016/J.PETROL.2019.106881. – Published: 30.12.2019.Reinoso, D., Martín-Alfonso, M. J., Luckham, P. F., & Martínez-Boza, F. J. (2020). Flow behavior and thermal resistance of xanthan gum in formate brine. Journal of Petroleum Science and Engineering, 188. (In English). Available at: https://doi.org/10.1016/J.PETROL.2019.106881Влияние магнитного поля и температуры на кристаллизацию высокодисперсных частиц магнетита / А. Е. Завадский, К. В. Железнов, А. Г. Рамазанова [и др.]. – Текст : непосредственный // Доклады Академии Наук. – 1998. – Т. 361, № 3. – С. 362–364.Zavadskiy, A. E. Zheleznov, K. N., Ramazanova, A. G., Balmasova, O. V., Korolev, V. V., & Yashkova, V. I. (1998). Vliyanie magnitnogo polya i temperatury na kristallizatsiyu vysokodispersnykh chastits magnetita. Doklady Akademii Nauk, 36(3), рр. 362-364. (In Russian).Magnetoviscous effect in ferrofluids with different dispersion media / D. Y. Borin, V. V. Korolev, A. G. Ramazanova [et al.]. – DOI 10.1016/j.jmmm.2016.05.024. – Direct text // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2016. – Vol. 416. – P. 110–116.Borin, D. Y., Korolev, V. V., Ramazanova, A. G., Odenbach, S., Balmasova, O. V., Yashkova, V. I., & Korolev, D. V. (2016). Magnetoviscous effect in ferrofluids with different dispersion media. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 416, pp. 110-116. (In English). DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.05.024Characterization of inherent clusters in water-based magnetite magnetic fluid / K. Shinoda, B. Jeyadevan, M. Kasai [et al.]. – DOI 10.1016/S0304-8853(02)00711- 4. – Direct text // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2002. – Vol. 252. – P. 141–143.Shinoda, K., Jeyadevan, B., Kasai, M., Nakatani, I., Oka, H., & Tohji, K. (2002). Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Characterization of inherent clusters in water-based magnetite magnetic fluid, 252, pp. 141-143. (In English). DOI: 10.1016/S0304-8853(02)00711-4Adsorption and Magnetotermal Phenomena of High-Disperse Magnetite / A. G. Ramazanova, O. V. Balmasova, D. V. Korolev, V. V. Korolev. – Direct text // Magnetite : Structure, Properties and Application. – New York (USA) : Nova Science Publishers, 2011. – P. 143–178.Ramazanova, A. G., Balmasova, O. V., Korolev, D. V., & Korolev, V. V. (2011). Adsorption and Magnetotermal Phenomena of High-Disperse Magnetite. Magnetite: Structure, Properties and Application. USA, New York, Nova Science Publishers, pp. 143-178. (In English).Балмасова, О. В. Адсорбция нафтеновой кислоты на поверхности магнетита при различных температурах / О. В. Балмасова, А. Г. Рамазанова, В. В. Королев. – DOI 10.7868/S0044453715030061. – Текст : непосредственный // Журнал физической химии. – 2015. – T. 89, № 3. – C. 486–489.Balmasova, O. V., Ramazanova, A. G., Korolev, V. V. (2015). Adsorption of naphthenic acid on magnetite at different temperatures. Russian Journal of Physical Chemistry A, 89(3), pp. 487-490. (In English). DOI: 10.1134/S0036024415030061The calorimetric method of evaluating the performance of magnetocaloric materials / V. V. Korolev, D. V. Korolev, A. G. Ramazanova. – DOI: 10.1007/s10973-018-7704-y. – Direct text // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2018. – Vol. 136. – P. 937–941.Korolev, V. V., Korolev, D. V., & Ramazanova, A. G. (2018). The calorimetric method of evaluating the performance of magnetocaloric materials. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 136, pp. 937-941. (In English). DOI: 10.1007/s10973-018-7704-yКоролев, В. В. Адсорбция поверхностно-активных веществ на высокодисперсном магнетите / В. В. Королев, А. Г. Рамазанова, А. В. Блинов. – DOI 1066-5285/02/5111-2044. – Текст : непосредственный // Известия АН. Серия химическая. – 2002. – № 11. – С. 1888–1893.Korolev, V. V., Ramazanova, A. G., & Blinov, A. V. (2002). Adsorption of surfactants on superfine magnetite. Russian Chemistry Bulletin, (51), pp. 2044-2049. (In Russian). DOI: 1066-5285/02/5111-2044Химическая энциклопедия : в 5 т. / Под редакцией И. Л. Кнунянц. – Москва : Большая Российская энциклопедия, 1992. – Текст : непосредственный.Knunyants, I. L. (1992). Khimicheskaya entsiklopediya: v 5 tomakh. Moscow, Bol'shaya Rossiyskaya entsiklopediya Publ. (In Russian).Physico-chemical and magneto-thermal properties of magnetic fluids based on synthetic oil "Alkaren" / V. V. Korolev, A. G. Ramazanova, O. V. Balmasova, D. V. Korolev. – DOI 10.22364/mhd.49.1-2.16. – Direct text // Magnetohydrodinamics. – 2013. – Vol. 49, Issue 1. – P. 127–134.Korolev, V. V., Ramazanova, A. G., Balmasova, O. V., & Korolev, D. V. (2013). Physico-chemical and magneto-thermal properties of magnetic fluids based on synthetic oil "Alkaren". Magnetohydrodinamics, 49(1), pp. 127-134. (In English). DOI: 10.22364/mhd.49.1-2.16

The authors declare that there are no conflicts of interest present.