Виброобработка нефтяных дисперсных систем

Любой вид физического воздействия на структурированную нефтяную систему, дисперсная фаза которой представлена молекулярными кристаллами нефтяных парафиновых углеводородов (ПУ) и ассоциатами САК, приводит к трансформации этих образований и, как следствие, к сильному изменению структурнореологических свойств [33]. Одним из самых эффективных механических воздействий является вибрация, ускоряющая различные процессы. Она увеличивает массо- и теплообмен, снижает механическое сопротивление, ускоряет химические реакции, позволяет достигать очень низких значений эффективной (структурной) вязкости [128]. При виброобработке (ВО) основные процессы струк- турообразования протекают в надмолекулярной структуре НДС и характеризуются разрушением и / или образованием кристаллической решетки ПУ [129, 130]. При этом важную роль в нефтяной системе играет соотношение компонентов дисперсной фазы (ПУ и САК) и дисперсионной среды, состоящей из жидкофазных компонентов (масла, низшие углеводороды) [131, 132]. В начальный период ВО, за счет разрыва слабых дисперсионных связей, происходит разрушение кристаллической структуры ПУ и, возможно, частичное растворение ПУ, что вызывает значительное снижение напряжения сдвига и вязкости. С увеличением времени ВО существенно повышается вязкость, это может быть связано как с появлением инерционной (ближней) коагуляции, так и с «эффектом вибрационного упрочнения структуры» [133].

Метод виброструйной магнитной активации (ВСМА) успешно применяется для подготовки высоковязких нефтей к транспорту, очистки резервуаров от донных осадков, при приготовлении буровых и цементных растворов, полимерных составов и водонефтяных эмульсий. В процессе виброструйной обработки нефть, нефтепродукты или нефтяной осадок прокачиваются через воздушный зазор электромагнита и одновременно подвергаются воздействию электромагнитного поля, вибрации, сдвиговым напряжениям и периодической декомпрессии. Воздействие осуществляется на частоте собственных колебаний механической системы, зависящей, в том числе, и от механических свойств среды: плотности, вязкости, статического напряжения сдвига. Высокая эффективность данной технологии определяется интенсивным комплексным воздействием физических полей на среду и резонансным режимом работы системы даже при относительно невысоких значениях частоты воздействия (/=50 Гц). ВО разрушает существующую в НДС коллоидно-дисперсную нефтяную структуру, что приводит к значительному изменению реологических свойств [134, 135].

Нефть Западно-Майского месторождения (содержание парафиновых углеводородов 9 масс. %, смолисто-асфальгеновых компонентов - 4,7 масс. %, температура застывания + 12°С) обрабатывали при комнатной температуре в течение 5, 10 и 15 минут на лабораторном аналоге прибора ВЭМА-0.3 [136]. При этом после 5 минут ВО наблюдалось снижение вязкости в 4,2 раза. Вибро- струйная обработка приводит не только к снижению реологических параметров, но и к изменению фракционного состава нефти при атмосферной перегонке. После 5 минут ВО температура начала кипения (Гнк) снижается на 13°С - от 65,4 до 52,4°С, а общий объем светлых фракций (Кшона), выкипающих до 350°С увеличивается на 13,8 масс. %, а фракции, выкипающей при температуре выше 280°С, - на 9,8 масс. % (с 18,8 до 28,6 масс. %) (рис. 11).

Влияние ВО на фракционный состав нефти

Рис. 11. Влияние ВО на фракционный состав нефти

Показано положительное влияние магнитогидромеханических полей на структурно-механические характеристики высокопарафинистой малосмолистой нефти Ондатрового месторождения [137]. В зависимости от времени ВО нефти, охлажденной до 5°С, вязкость снижается в 1,2-1,6 раза, а температура застывания на 4,5-14,5°С. Полевые испытания показали, что для максимального эффекта нефть необходимо обрабатывать в проточном режиме при температурах ниже температуры застывания на 5-7°С.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >