МАГНИТНАЯ ОБРАБОТКА ПРОМЫСЛОВЫХ ЖИДКОСТЕЙ КАК СПОСОБ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ В НЕФТЕГАЗОДОБЫЧЕ

1

• Авторы
• Файлы

Чернова К.В. Статья в формате PDF 130 KB

Экологические проблемы на предприятиях нефтедобывающей отрасли во многом связаны с технологией добычи нефти, а также с особенностями состояния месторождений, большая часть из которых в настоящее время находится на поздней стадии разработки. Использование интенсивных методов добычи при эксплуатации нефтяных месторождений сопровождается увеличением объемов закачиваемой в пласт воды, то есть возрастает оборот используемых технологических жидкостей, увеличивается объем перекачки. Таким образом, повышается нагрузка на промысловые трубопроводы, что неизбежно приводит к различным выходам из строя этих объектов по причинам аварий. Для снижения аварийности трубопроводов и, соответственно, экологического ущерба, применяется ряд способов воздействия на свойства перекачиваемых жидкостей, в том числе и обработка их магнитным полем.

Существует три основные гипотезы, объясняющие механизм влияния магнитного поля на водные системы (в т.ч. водонефтяные эмульсии). Первая основой этого механизма предполагает действие магнитного поля на ионы солей, присутствующие в воде. Вторая гипотеза предполагает действие магнитного поля на примеси воды, находящиеся в коллоидном состоянии. Третья гипотеза объединяет представления об изменении в магнитном поле свойств собственно воды. Изменение физических свойств воды после воздействия на нее магнитного поля доказано экспериментально и в численном выражении составляет снижение скорости коррозии более чем на 40%, уменьшение солеотложений до 50%, понижение температуры замерзания воды на 5-10 градусов, повышение рН на 0,5-1,0. Изменяются и другие показатели воды: электропроводность, магнитная проницаемость и т.д. Таким образом, жидкость становится менее коррозионно-активной, кроме того, значительно ухудшаются условия для образования стойких эмульсий. Это позволяет более эффективно использовать химреагенты и снижать их расход без потерь в качестве воздействия. Для этого разработаны специальные аппараты на основе как постоянных, так и электромагнитов различных марок.

Согласно данным ФИПС, количество заявок на патентование различных устройств для магнитного воздействия, областью применения которых является нефтегазодобыча, в последние 10 лет увеличилось в среднем на 20% по сравнению с предыдущим десятилетием. Это можно объяснить ростом доли осложнений, связанных с эмульсеобразованием, АСПО и отложениями неорганических солей, имеющих место по всей технологической цепочке добычи, трaнcпорта и подготовки нефти и газа, а также постоянным удорожанием химических реагентов, традиционно применяемых для борьбы с данными осложнениями. Кроме того, расширился и спектр направлений применения магнитного воздействия, предлагаемый авторами заявок. Основными же можно считать следующие направления: обработка магнитным полем добываемой продукции непосредственно в скважине; обработка жидкости, закачиваемой в пласт; обработка продукции, трaнcпортируемой по промысловым трубопроводам; использование магнитного поля в процессах подготовки нефти и газа (обезвоживании, обессоливании и т.д.); обезвреживание и утилизация отходов нефтедобычи. Сравнительный анализ динамики патентования по разным направлениям показал, что наиболее перспективным является направление «Обработка магнитным полем добываемой продукции непосредственно в скважине». Использование магнитных устройств скважинного исполнения, в частности для предотвращения АСПО, началось достаточно давно, но из-за малой эффективности широкого распространения не получило. В последнее время интерес к магнитным технологиям значительно возрос. В России более 30 организаций предлагают различные аппараты магнитной обработки скважинной продукции. В зависимости от конструкции, их можно разделить на две основные группы: бескорпусные, представляющие собой собственно магнитную систему, которая может по необходимости помещаться в колонну НКТ, и трубные, в которых магнитная система размещена непосредственно на внутренней либо наружной поверхности трубы, в которой протекает жидкость.

Анализ устройств разных типов методами инженерного прогнозирования с учетом технологии эксплуатации скважин (в особенности на поздней стадии разработки месторождений, когда обводненность превышает 50%) показал, что наиболее эффективна конструкция аппарата, корпус которого выполнен из трубы НКТ (что значительно упрощает монтаж устройства), а магнитная система расположена на внутренней поверхности трубы таким образом, чтобы гидравлическое сопротивление, создаваемое ею, было минимальным. Авторами различных патентов предлагаются магнитные системы двух основных типов: на основе электромагнитов, либо постоянных магнитов различных марок. При равных магнитных свойствах предпочтительнее постоянные магниты, использование которых выгоднее по причине их меньшей стоимости, материалоемкости, пожароопасности и простоте монтажа. Ограниченный срок службы постоянных магнитов (ухудшение магнитных свойств во времени) не имеет большого значения, т.к. он в любом случае больше среднего межремонтного периода скважины, и при капитальном ремонте установка на основе постоянных магнитов подлежит замене.

Анализ разработки и использования в промышленности различных магнитных материалов позволяет сформулировать ряд требований, которым должен соответствовать современный магнитный материал, используемый для обработки жидкостей в нефтегазодобыче: хорошие магнитные свойства, стабильность магнитных свойств в широком диапазоне температур и механических напряжений, механическая прочность, технологичность и простота в обработке, экономичность, стойкость в коррозионных средах. Наиболее перспективными в настоящее время являются магниты на основе сплава Ne-Fe-B, чаще всего получаемые методами порошковой металлургии (спеканием). Они обладают наилучшими на сегодняшний день магнитными свойствами, достаточно высокой температурой эксплуатации - от 80 до 150⁰С, устойчивостью к размагничивающему действию внешних полей. Таким образом, установлено наиболее перспективное направление применения магнитных технологий в нефтегазовой отрасли: воздействие на добываемую продукцию посредством аппарата, представляющего собой отрезок трубы НКТ, на внутренней стороне которой расположена магнитная система на основе постоянных сверхсильных магнитов Ne-Fe-B. Устройства этой конструкции разработаны Инжиниринговой компанией «Инкомп-нефть» (г. Уфа) совместно с Уфимским государственным нефтяным техническим университетом, и широко используются в Урало-Поволжском и Западно-Сибирском регионах.

Работа представлена на II научную конференцию с международным участием «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники», 20-27 ноября 2004г. Шарм-эль-Шейх (Египет)

---