Новое исследование обнаруживает естественный механизм диспергирования нефти при глубоководных выбросах

Первое в своем роде исследование позволило визуально наблюдать формирование капель нефти и измерить их размер под высоким давлением. Ученые также смоделировали, как распыленная нефть, извергавшаяся из скважины Макандо, достигала поверхности океана во время аварии на платформе Deepwater Horizon. Результаты работы команды из Школы морских и атмосферных наук Розенштиля Университета Майами и Университета Западной Австралии показывают, что физические свойства в глубоководных условиях создают естественный механизм диспергирования нефтяных капель, эффект которого аналогичен применению химических диспергентов непосредственно в месте разлива.

"Эти результаты подтверждают наши первоначальные модели, согласно которым применение токсичных диспергентов на глубине не должно быть систематическим ответом на разлив нефти", — заявила Клэр Парис, доцент наук об океане в Школе Розенштиля. "В некоторых случаях это вполне может быть не нужно".

Исследовательская группа из C-IMAGE (Центр комплексного моделирования и анализа экосистемы Мексиканского залива) провела восемь экспериментов для моделирования выбросов нефти под разным давлением на глубине. Нефть помещали в высоконапорную камеру (сапфировый автоклав) и наблюдали за процессом с помощью высокоскоростной камеры высокого разрешения, чтобы оценить формирование капель в различных турбулентных условиях.

"Впервые нам удалось визуально отследить, как капли разрушаются и сливаются при давлении до 120 атмосфер", — отметил Закари Аман, доцент машиностроения и химической инженерии в Университете Западной Австралии. "В сочетании с высоким давлением и скоростью потока, характерными для скважины Макандо, результаты указывают на естественный механизм диспергирования нефти на мелкие капли".

Результаты лабораторного эксперимента были применены в моделировании в полевом масштабе при тех же физических условиях, что существовали во время выброса из скважины Макандо. В компьютерной симуляции команда отслеживала нефть, высвобождаемую с постоянной скоростью 1000 капель каждые два часа на глубине 300 метров над скважиной (соответствует глубине наблюдаемого глубокого шлейфа), с 20 апреля по 15 июля 2010 года, когда скважина была заглушена; отслеживание капель продолжалось еще 24 дня после установки заглушки.

На основе экспериментальных данных и моделирования исследователи предполагают, что использование химических диспергентов могло уменьшить средний диаметр нефтяных капель примерно с 80 до 45 мкм, что сократило бы количество нефти, достигшей поверхности, лишь на 3%. Моделирование показало, что если бы выброс произошел в условиях мелководья или при меньшей скорости выброса углеводородов, диспергенты могли бы оказать более значительное влияние на нефть, вытекающую из скважины.

Исследовательская статья под названием "High-pressure visual experimental studies of oil-in-water dispersion droplet size" будет опубликована 4 мая в журнале Chemical Engineering Science и уже доступна в онлайн-версии.