Поведение нефтяных систем в магнитных полях

В настоящее время широко исследуется поведение НДС в магнитных полях. В работе [119] изучено влияние магнитной обработки нефтей на электрокинетические свойства ее основных компонентов. Изменение свойств основывается на различии электрической поляризуемости и магнитной восприимчивости основных компонентов нефти. Под действием поля в нефти происходит изменение внутренней структуры нефтяных ассоциагов, разрушение их оболочки и появление в объеме потока многочисленных субмикросконических центров кристаллизации. При движении нефтяного потока в меняющихся термодинамических условиях АСПО кристаллизуются в объеме, а не на стенках труб. В таких условиях в объеме поддерживается высокая концентрация САК и наблюдается снижение температуры начала кристаллизации.

Объясняя механизм влияния магнитного поля на нефть, авторы [120] считают, что на твердой границе двойного электрического слоя нефтяного потока в скважине устанавливается электрический ток, заряды которого сосредоточены в узком диффузионном слое вблизи поверхности трубы. Внутри потоков плотность зарядов крайне низка, соответственно незначительна напряженность электрического поля. Условия резко меняются при пропускании потока через постоянное магнитное иоле, достаточное для ориентации диполей и изменения характеристик выпадения кристаллов на поверхности труб [121]. На эффективность магнитной обработки влияет содержание в потоке САК, механических примесей, газа, капель воды, г.е. любых включений, создающих границу раздела с нефтью и, соответственно, двойной электрический слой.

Напротив, в статье [122] утверждается, что ввиду малой магнитной восприимчивости углеводородов под действием слабых магнитных полей с магнитной напряженностью 104-105 А/м невозможно изменить структуру кристаллов или условия равновесия нефть - парафин. С другой стороны, показано значительное влияние САК нефти на характеристики выпадающих кристаллов парафинов в постоянном и переменном электрических полях.

В работах В.И. Лесина [113, 124] утверждается, что после прохождения нефти в зазоре между стенкой грубы и поверхностью магнитного устройства за счет физико-химической модификации металлосодержащих микроиримесей образуется огромное число дополнительных цен тров кристаллизации АСПО, представляющих собой газовые электрически заряженные микропузырьки, сформированные на коллоидных микропримесях.

Согласно квантово-химическому подходу к рассмотрению модели о сферически-симметрическом строении нефтяного ассоциа- та, парамагнитные молекулы НДС в жидкой углеводородной среде имеют наименьшую контактную зону с парафино-нафтеновыми углеводородами, которые ориентируются при этом относительно парамагнитного центра в виде «игл ежа» [18, 125]. В пластовых условиях все спины в нефтяной системе имеют определенное направление. При попадании нефтяной системы в трубу растет скорость слипания ассоциатов из-за увеличения вероятности их столкновения за счет увеличения скорости потока в определенном направлении. Скорость слипания коллоидных частиц замедляется, если в трубопровод помещено достаточно интенсивное магнитное поле, ориентирующее спины в одном направлении. Омагниченная жидкость имеет другие энергетические свойства до тех пор, пока броуновское движение не изменит направление спинов всех молекул. Поэтому за пределами действия ориентирующего магнитного поля магнитоактиватора вновь начинается слипание частиц, и его можно предотвратить, вновь ориентируя спины новым магнитным полем.

По данным ЯМР-спектров нефтей и нефтяных фракций было выявлено, что САК играют решающую роль при определении физико-химических свойств нефтей [126, 127]. В процессах формирования АСПО они выступают как основные центры адсорбции кристаллизующихся парафинов. При магнитном воздействии на нефти САК являются основными микропримесями, несущими свободные поверхностные заряды, взаимодействующие с внешним магнитным полем. Магнитное поле изменяет поверхностную активность САК гак, что окружающие их молекулы углеводородов образуют на них более упорядоченную, уплотненную упаковку. В результате снижается энергия взаимодействия САК с кристаллизующимися парафинами (за счег уменьшения экранирующего эффекта) и создаются условия для более свободного обмена молекулами между двумя группами углеводородов. С одной стороны, это заторможенные молекулы, находящиеся в пределах радиуса действия САК с более короткими временами спин-решегчатой релаксации, а с другой - молекулы углеводородов с более длинными временами сиин-решетчатой релаксации, находящиеся вне сферы действия САК.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >