Воздействие магнитного поля на АСПО.
К вопросу о механизме магнитной обработки.
к.т.н. Шайдаков В.В., Чернова К.В., Емельянов А.В.
В статье приведена одна из гипотез о влиянии магнитного поля на водные системы. На основании данной гипотезы описан механизм воздействия магнитной обработки промысловых жидкостей на различные их свойства. Рассмотрено воздействие магнитной обработки на АСПО и солеотложения, образование стойких эмульсий и протекание коррозионных процессов.
Обработка водных систем магнитным полем - одно из наиболее спорных направлений в науке. Достаточно широко примененяемая в различных областях промышленности, магнитная обработка до настоящего времени не имеет четкой общепринятой теоретической основы. В основном исследовательские работы в данном направлении ведутся на базе накопленных фактов - результатов опытов и внедрений, часто трудновоспроизводимых, и гипотез, порой противоречащих друг другу [1].
По мнению А.Х. Мирзаджанзаде, С.Н. Колокольцева, А.Л. Бучаченко, Р.З. Сагдеева, К.М. Салихова, при магнитной обработке водных сред сравниться с энергией теплового движения и упорядочить внутреннюю структуру могут структурные химические связи, которые характеризуются взаимодействием двух или нескольких атомов, которые обуславливают образование устойчивой многоатомной системы, и сопровождаются существенной перестройкой электронных оболочек связывающих атомов. При этом необходимо учитывать динамику процесса, ведь все электронные орбиты, составляющие оболочку, непрерывно совершают колебательные движения. Чтобы существовала устойчивая и стабильная связь атомов, необходима определенная корреляция в движении электронов, то есть колебания электронных орбит взаимодействующих атомов должны быть синхронны. Синхронность колебаний электронов в атомах свидетельствует о наличии дисперсионного взаимодействия между атомами. Дисперсионные силы имеют электромагнитную и квантовую природу и являются одной из разновидностей межмолекулярного взаимодействия, называемого силами Ван-дер-Ваальса. Дисперсионные силы возникают в результате колебаний электронов соседних атомов или молекул в одинаковой фазе, при этом взаимное притяжение приводит к сближению этих атомов или молекул и образованию между ними связи.
|
|
|
Если магнитное поле воздействует на две соседствующие молекулы, которые совершают колебательные движения в соответствии со своими спектрами (наборами собственных частот), то сразу после наложения поля электронные орбиты этих двух частиц начнут прецессировать с одинаковой, ларморовой, частотой вокруг параллельных осей. У электронных орбит разных частиц появится как минимум одна общая частота колебаний - ларморова. Колебания станут частично синхронны во времени и пространстве, поэтому между молекулами может возникнуть дисперсионная связь. Для этого, кроме того, необходимо выполнение условия равенства трех частот: среди собственных колебаний двух рядом расположенных молекул должны найтись две частоты, равные одновременно друг другу и частоте Лармора. Старые взаимодействия разрушаются и возникают многочисленные новые, плотная сеть которых воздействует на каждую молекулу, каждый атом, и удерживает их в рамках новой образовавшейся структуры. Этим можно объяснить длительное сохранение свойств водных систем после их магнитной обработки.
|
|
|
Известно, что действие магнитного поля носит полиэкстремальный характер. При нарастании напряженности магнитного поля, ларморова частота, зависящая от неё линейно, также непрерывно растет. А поскольку спектр собственных частот молекул не непрерывен, выполнение равенства трех частот возможно лишь для отдельных значений напряженности магнитного поля. Отсюда и полиэкстремальность.
Парадоксален факт заметного воздействия слабых магнитных полей (напряженностью, например, 10-30 кА/м2) на водные растворы и биологические объекты. Это можно объяснить тем, что молекулы данных веществ, особенно органических, весьма массивны и, соответственно, спектр их собственных колебаний находится в области низких и сверхнизких частот. А это означает, что условие равенства трех частот с наибольшей вероятностью будет реализовываться в области слабых значений напряженности магнитного поля, дающих малые ларморовы частоты.
|
|
|
В нефтегазовой отрасли применение магнитной обработки водных сред, основанное на вышеизложенной теории, осуществляется в нескольких основных направлениях: борьба с асфальто-смолистыми и парафиновыми отложениями (АСПО), солеотложениями, предотвращение образования стойких эмульсий и снижение коррозионной активности перекачиваемых жидкостей.
Воздействие магнитного поля на АСПО.
Для предотвращения АСПО использование магнитных устройств началось в пятидесятые годы прошлого века, но из-за малой эффективности широкого распространения не получило. Отсутствовали магниты, достаточно долго и стабильно работающие в условиях скважины. В 1995-2001 г.г. интерес к использованию магнитного поля для воздействия на АСПО значительно возрос, что связано с появлением на рынке широкого ассортимента высокоэнергетических магнитов на основе редкоземельных металлов. Механизм воздействия магнитного поля на образование АСПО, согласно [2,3], выглядит следующим образом: в движущейся жидкости происходит разрушение агрегатов, состоящих из субмикронных ферромагнитных микрочастиц соединений железа, находящихся при концентрации 10-100 г/т в нефти и попутной воде. В каждом агрегате содержится от нескольких сотен до нескольких тысяч микрочастиц, поэтому разрушение агрегатов приводит к резкому (в 100-1000 раз) увеличению концентрации центров кристаллизации парафинов и солей и формированию на поверхности ферромагнитных частиц пузырьков газа микронных размеров. В результате разрушения агрегатов кристаллы парафина выпадают в виде тонкодисперсной, объемной, устойчивой взвеси, а скорость роста отложений уменьшается пропорционально уменьшению средних размеров выпавших совместно со смолами и асфальтенами в твердую фазу кристаллов парафина. Образование микропузырьков газа в центрах кристаллизации после магнитной обработки обеспечивает газлифтный эффект, ведущий к некоторому росту дебита скважин [1].
|
|
|
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 294; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!