1.1 Технология добычи и перекачки нефти с использованием комплексного воздействия магнитного поля и ультразвуковых колебаний.

Установлено, что под воздействием магнитного поля 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 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.

Эффект магнитной обработки имеет сложную зависимость от различных факторов, таких, как время обработки, время после обработки, режим тече­ния в межполюсном пространстве, характеристики магнитного поля и др.

Магнитную обработку можно осуществлять постоянными магнитными полями, создаваемыми неодимовыми магнитами (Nd₂Fe₁₄B).

При моделировании стенда для обработки нефти постоянным магнитным полем был предложен следующий подход: с использованием экспериментального стенда (рис.1.) производился подбор наиболее эффективного расположения магнитов, при котором происходит максимальное воздействие МП на потоки соответственно максимальное изменение реологических характеристик ВВН транспортируемой по трубопроводу;

N-S –магниты расположены перпендикулярно потоку (рисунок 1-1);

N-N - магниты расположены перпендикулярно потоку (рисунок 1-2);

N/S –магниты расположены параллельно потоку (рисунок 1-3);

N/N – магниты расположены параллельно потоку (рисунок 1-4).

Рисунок 1 – Варианты расположения магнитов вокруг трубопровода

Максимальная напряженность постоянного магнитного поля составляла около 8·10³А/м.

Обработка образца длилась в течение 15 мин при различных температурах (от 20 до 35 ºС) Исследования динамики изменения эффективной вязкости ВПН после обработки постоянными магнитными полями (с помощью постоянных неодимовых магнитов Nd₂Fe₁₄B) показали достаточную эффективность применения данного метода для уменьшения динамической вязкости ВПН (рис.2).

а) б)

в) г)

Рисунок 2. - Влияние количества магнитных импульсов на изменение динамической вязкости аномальной нефти при различных температурах

Однако по окончании обработки вязкость нефти постепенно увеличивается (табл. 1). Это дает основания полагать, что применение постоянных магнитов более эффективно совместно с другими физико-химическими методами уменьшения вязкости ВПН.

Существует несколько гипотез влияния магнитного поля на реологические характеристики аномальных нефтей. Предполагаемый механизм воздействия магнитного поля основан на «коллоидной теории». По этой теории механизм действия магнитного поля на вещества основывается на поведении диамагнитных и парамагнитных молекул во внешнем магнитном поле.

Таблица 1 – Результаты изменения динамической вязкости и периода релаксации ВПН при температуре 25 ºС

Тип нефти	Тип МО	Динамическая вязкость µ, мПа*с	Время релаксации t,ч. (не менее)
ВПН Харьягинского месторождения	Исходное состояние	3660	-
	N-S	1895	3,75
	N-N	1877	3,5
	N/S	1980	3,1
	N/N	2011	2,8

Из анализа данных, представленных на рисунке 2 и в таблице 1 следует целесообразность применения магнитной обработки для улучшения реологических характеристик высоковязких нефтей. При этом более эффективна обработка постоянным магнитным полем при расположении магнитов в положении 1 N-S и 2 N-N.

Таким образом, проведенные испытания позволяют делать вывод, что изменение реологических свойств ВПН необходимо проводить с использованием установок для магнитной обработки переменным магнитным полем, а также возможности использования в качестве источника МП кольцевых магнитов.

Как показали реологические исследования, период релаксации (восстановления первоначальной вязкости) при магнитной обработке увеличивается до 3-х суток (более длительные исследования не проводились), при этом наиболее интенсивное уменьшение эффективной вязкости приходится на первые сутки обработки МП.

Однако наиболее распространенными из конструкций с внутренним раз­мещением магнитов до сих пор являлись все же аксиально симметричные устройства с закрепленной на оси трубопровода магнитной периодической системой (рис.3.1.) имеющей кольцевые или цилиндрические магниты.

Для получения высоконеоднородных высокоградиентных полей высо­кой напряженности используют аналогичные конструкции, чаще всего взаимно перпендикулярные, направления намагниченности (рис.3.1.).