Температура застывания нефти
Большая часть добываемой в России нефти является парафинистой, т.е. содержит значительное количество алканов нормального или малоразветвленного строения. Последний тип имеет высокую температуру застывания, которая вызывает ухудшение реологических свойств (подвижности, текучесть и другие.) как самой нефти так и нефтепродуктов. Этот факт имеет негативное влияние на процесс добычи и транспортировки нефти и, следовательно, подлежит исследованию в целях повышения технологичности нефтяной промышленности.
|
Рисунок 1. Распределение парафинистых (высокопарафинистых) нефтей по бассейнам России |
Предотвратить кристаллизацию парафина возможно за счет нагрева нефти до 50-60°С, однако такой способ иногда ведет к излишним затратам и экономически не оправдан. В некоторых случаях проведение этой процедуры вообще невозможно. Понижения температуры кристаллизации можно достичь путем смешения высокопарафинистой нефти с низкопарафинистой или с растворителями, что также ведет к дополнительным затратам времени и ресурсов.
Наиболее эффективным способом повышения низкотемпературных свойств нефтей, топлив и масел является использование депрессорных присадок. Это вещества, за счет введения которых, даже в малых дозах (обычно 0,05 – 0,10%), достигается существенное снижение температуры застывания и улучшение текучести в условиях низких температур.
Механизм формирования аспо
Под механизмом «парафинизации» понимается совокупность процессов,
приводящих к накоплению твердой органической фазы на поверхности оборудо-
вания. При этом, образование отложений может происходить либо за счет сцепле-
ния с поверхностью уже готовых, образовавшихся в потоке частиц твердой фазы,
либо за счет возникновения и роста кристаллов непосредственно на поверхности
оборудования [11].
Вероятность фиксации частицы парафина на поверхности оборудования в условиях действующей скважины почти не учитывается - частицы парафина может закрепиться на стенке оборудования, при условии, что изначально она застряла чисто механически [11]
При транспортировании нефти по трубопроводу протекают следующие
процессы. Нефть поступает в трубопровод и контактирует с охлажденной метал-
лической поверхностью. При этом возникает градиент температур, направленный
перпендикулярно охлажденной поверхности к центру потока. За счет турбулиза-
ции потока температура нефти в объеме снижается. При этом параллельно проте-
кают два процесса:
– выделение кристаллов н-алканов на холодной поверхности;
– кристаллизация н-алканов в объеме нефти.
На практике важно не само по себе выделение парафинов, а их отложение на поверхности труб и оборудования в направлении передачи тепла[9]. Такие отложения образуются при определенных условиях: наличия в нефти высокомолекулярных углеводородов, прежде всего метанового ряда; снизить температуру потока до точки, где происходит выпадение твердой фазы; Наличие подложки с низкой температурой, при которой кристаллизуются углеводороды и с которой они соединяются настолько сильно, что возможность срыва потока осадков при заданном режиме технологическом режиме практически исключены.
Исследованиями последних лет достоверно установлено, что прямой связи
между содержанием парафина и интенсивностью его отложения нет [4]. Отсут-
ствие такой связи обусловлено, прежде всего, существенным различием состава
твердых углеводородов – «парафина», а именно, различием в соотношениях аро-
матических, нафтеновых и метановых соединений в высокомолекулярной части
углеводородов, которое при стандартных методах исследования нефтей не опре-
деляется. Между тем, доказано, что именно различия в составе твердых углеводо-
родов в основном и предопределяют особенности формирования парафиновых от-
ложений. Чем выше содержание углеводородов с разветвленными структурами –
ароматических, нафтеновых и изоалкановых, тем менее прочными оказываются
парафиновые отложения, поскольку такого типа соединения обладают повышен-
ной способностью удерживать кристаллическими образованиями жидкую массу.
Углеводороды метанового ряда – особенно высокомолекулярные парафины, наоборот, легко выделяются из раствора с образованием плотных структур. Ясно, что рыхлые и полужидкие кристаллические отложения сравнительно легко могут быть удалены естественным потоком жидкости в процессе эксплуатации скважин, не вызывая никаких осложнений, и, наоборот, плотные и прочные отложения, сформированные в основном из н-алканов, создают серьезные осложнения, на ликвидацию которых затрачивается много средств и труда [11].