Воздействие магнитного поля на солеотложения.
Использование магнитного поля для борьбы с образованием солеотложений основано на следующем принципе: магнитное поле оказывает влияние на кинетику кристаллизации, обуславливающее увеличение концентрации центров кристаллизации в массе воды (рис.1), водная система выводится из относительно стабильного состояния, возрастает скорость образования осадков и формируется множество мелких кристаллов практически одинакового размера (рис. 2,3).
Рис. 1. Воздействие магнитного поля на образование солеотложений
Провоцирование кристаллообразования приводит к тому, что в дальнейшем, вместо отложений солей на поверхности оборудования, взвесь образуется в объеме раствора, выносится из опасной зоны и ее можно удалять с помощью специальных устройств [4].
Рис. 2. Форма и размеры кристаллов хлорида натрия до магнитной обработки
Рис. 3. Форма и размеры кристаллов хлорида натрия после магнитной обработки
Обрабатывать магнитным полем водную систему предпочтительно до начала процесса формирования кристаллов. Так, применительно к оборудованию, работающему в скважинах, склонных к солеотложению, желательно устанавливать источник магнитного поля в нижней части колонны. Максимальный эффект от магнитной обработки можно получить на водных системах при относительно невысоких пластовых температурах (до 70-80 0С) и повышенном содержании ионов солей (250-300 мг/л и выше) [2,4,5].
|
|
|
Воздействие магнитного поля на эмульсии.
В нефтедобыче всегда остро стояла проблема разделения высокостойких водонефтяных эмульсий в связи с недостаточно эффективным воздействием деэмульгаторов. Для повышения эффективности деэмульгатора, в особенности на высоковязкие и высокопрочные водонефтяные эмульсии, применяются различные методы, среди которых особо выделяется обработка эмульсии магнитным полем. Рассмотрим механизм воздействия на водонефтяную эмульсию деэмульгатора и магнитного поля.
Изначально эмульсия представляет собой субстанцию класса "нефть в воде" или "вода в нефти", причем на границах раздела фаз образуются так называемые "бронирующие оболочки", предотвращающие саморазрушение эмульсии. Молекулы деэмульгатора, адсорбируясь на поверхности раздела фаз, вытесняют менее поверхностно-активные природные эмульгаторы. Однако, хотя пленка, образуемая деэмульгатором, обладает малой прочностью, действия сил тяжести недостаточно для обеспечения быстрого осаждения и коалесценции мелких капелек [6]. При этом для ускорения процесса адсорбционного замещения можно использовать повышение температуры отстаиваемой эмульсии [2]. Однако это решение не всегда является приемлемым и реализуемым. Решить эту проблему позволяет магнитная обработка эмульсии (рис.4). Применение магнитного поля вызывает поляризацию капелек воды и их взаимное притяжение, что приводит к значительному ускорению коагуляции и коалесценции капель воды (рис.5) и их быстрому отстою. Наиболее эффективна магнитная обработка эмульсии после добавления в нее деэмульгатора [7].
|
|
|
Рис. 4. Воздействие магнитного поля на водонефтяную эмульсию
а) б)
Рис.5 Водонефтяная эмульсия до (а) и после (б) магнитной обработки
Воздействие магнитного поля на коррозионные процессы.
Поверхность корродирующего металла обычно представляет собой многоэлектродный гальванический элемент, состоящий из двух и более отличающихся друг от друга электродов. Упрощенно эту поверхность можно рассматривать как систему, состоящую из участков двух видов - анодных и катодных.
Причины возникновения электрохимической неоднородности поверхности раздела "металл - электролит" могут быть различны. Так для стали 20, имеющей структуру "феррит + перлит", такой причиной может быть неоднородность сплава. Феррит, имеющий более отрицательный электродный потенциал, является в этом гальваническом элементе анодом, а перлит - катодом [8].
|
|
|
Электрохимическая неоднородность поверхности корродирующего металла приводит к дифференциации последней на анодные - с более отрицательным электродным потенциалом, и катодные - с более положительным. Степень неоднородности этой поверхности характеризуется величиной разности электродных потенциалов анодных и катодных участков.
Электрохимическое растворение металла состоит из трех основных процессов:
1) анодного - образования на анодных участках гидратированных ионов металла в электролите и свободных электронов:
.
2) перетекания электронов в металле от анодных участков к катодным и перемещения катионов и анионов в растворе (рис. 6)
3) катодного - восстановления электронов какими-либо ионами или молекулами раствора (деполяризаторами) на катодных участках:
.
Стенка трубы из Стали 20
Рис. 6. Схема электрохимического коррозионного процесса
Процесс перетекания электронов от анодного к катодному участку выравнивает значения электродных потенциалов этих участков. При отсутствии анодного и катодного (электродных) процессов возможна полная поляризация (равенство электродных потенциалов участков), но в действительности анодный и катодный процессы продолжаются, препятствуя наступлению полной поляризации, то есть, действует деполяризующе. Отсюда, в частности, происходит и название ионов и молекул раствора, обеспечивающих протекание катодного процесса - деполяризаторы. Перемещение электронов от анодного к катодному участку происходит быстрее, чем протекание электродных процессов (рис. 6), потенциалы участков (электродов) выравниваются и система, в конечном итоге, полностью заполяризовывается [8].
|
|
|
Чем более отрицателен электродный потенциал металла, тем более он склонен к коррозионному разрушению. По мнению Абдуллина И.Г. и Хайдарова Ф.Р., под воздействием магнитного поля на систему "металл - электролит" одновременно протекают два взаимоисключающих процесса (рис. 7):
сдвиг потенциала коррозии в отрицательную область, что должно привести к снижению коррозионной стойкости металла;
ускорение поляризуемости системы (более крутой ход ветви поляризационной кривой (рис. 7)), что приводит к снижению скорости коррозии [7,9].
1-1- - без магнитной обработки; 2-2- - после обработки магнитным полем
Рис. 7. Поляризационные кривые для стали 20
Последнее связано с тем, что процессы гидратации ионов металла и подвода деполяризатора к поверхности металла замедляются под воздействием магнитного поля. Ускорение поляризации при магнитной обработке преобладает над процессом увеличения термодинамической нестабильности металла (сдвиг потенциала в область более отрицательных значений), в результате чего скорость коррозии замедляется.
Список литературы
Магнитная обработка промысловых жидкостей/ Н.В. Инюшин, Л.Е. Каштанова, А.Б. Лаптев и др. - Уфа, ГИНТЛ "Реактив", 2000. - 58 с.: табл.,ил.
Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000. - 653 с.: ил.
Тронов В.П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними. - М.: Недра, 1970. - 192 с.
В.С. Духанин. Исследование влияния магнитного поля на гидратацию ионов в растворах электролитов и на скорость некоторых химических реакций. Канд. дисс. Моск. гос. педагогический институт им. Ленина, М., 1973.
Хуршудов А.Г., Залялиев М.А., Плечев А.В., Никифоров С.Ю. Предотвращение отложений сульфата бария путем магнитной обработки жидкости //Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. - 1995. - N 5. - С. 56-58.
В.В. Шайдаков, А.Б. Лаптев, Н.В. Инюшин, Д.М. Халитов, Л.Е. Каштанова // Влияние магнитной обработки на водонефтяные эмульсии ТПП "Когалымнефтегаз", УГНТУ - Уфа, 2001. - 10 с. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ. - N 1173 - В 2001. - 07.05.2001.
Хайдаров Ф.Р. Повышение долговечности промысловых трубопроводных систем путем регулирования свойств перекачиваемых жидкостей методами магнитной обработки. Канд. дисс. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2002 г.
Жук. Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. Учебное пособие. - М.: "Металлургия", 1976 - 472 с.
Абдуллин И.Г., Агапчев В.И., Давыдов С.Н. Техника эксперимента в химическом сопротивлении металлов. Учебное пособие. - Уфа: Изд-во УНИ, 1985. - 100 с.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 627; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!