Осложнения в нефтедобыче

Рис. 7.1. Схемы стенда для иссле­ дования магнитной обработки воды (а), блока измерения скоро­

сти коррозии (б), блока обработки на постоянных магнитах (в), блока обработки электромагнитом (г):

1 — насос; 2 — емкость; 3 — блок обработки на постоянных магни­ тах; 4 — блок обработки электро­ магнитом; 5 , 6 — блоки измерения скорости коррозии; 7 — бак; 8 —

сливной патрубок; 9 — полипропиленовая труба; 10 — кольцевые образцы из стали 20; 11 — крепежные кольца; 12 — коррозиметр типа "Корратер"; 13 — постоянные магниты; 14 — электромагнитная катушка; 15 — лабора­ торная установка УМПЛ

ко не все конструкции ячеек позволяют получать достаточно достоверные результаты, отражающие реальную эффективность магнитной обработки.

При работе на потенциостате типа ЕР20А использовали ячей­ ку, состоящую из стеклянного корпуса, крышки, к которой при­ креплен поляризующий электрод (рис. 7.3).

В корпус вставляют рабочий электрод и электрод сравнения (хлорсеребряный электрод). Важным условием, определяющим корректность и точность эксперимента, является соблюдение не­ обходимого соотношения площадей рабочего и вспомогательно­ го электродов. Оно должно составлять SJSp > 100 [176].

Основой электрохимической ячейки (рис. 7.4) для работы на

Рис. 7.3. Принципиальная схема установки для снятия потенциодинамических поляризационных кривых:

1 — трехэлектродная электрохимическая ячейка; 2 — капилляр Луггина; 3 — хлорсеребряный электрод сравнения (по ГОСТ 17792-72);

4 — потенциостат ЕР 20А; 5 — вспомогательный электрод (графитовый); 6 — исследуемый электрод (сталь 2 0 )

Рис. 7.5. Схема установки для проведения испытаний при помощи коррозиметра:

1 — ячейка; 2 — исследуемые электроды (сталь 2 0 ); 3 — коррозиметр "Корратер"; 4 — фторопластовые державки; 5 — резиновая пробка

ный газ для вытеснения кислорода из исследуемой среды, через другой боковой штуцер уходит вытесненный кислород.

Основным преимуществом электрохимического метода опре­ деления защитного эффекта являются высокая оперативность измерений и возможность более глубокого научного анализа результатов.

7.2.2. Методическое обеспечение лабораторных испытаний

На лабораторном стенде проводят исследования влияния магнитного поля (как постоянного, так и переменного) на корро­ зионные свойства жидкостей, на свойства нефтяных эмульсий и на образование солей.

Оценку коррозионной активности жидкости, обработанной магнитным полем, можно проводить либо по скорости локальной коррозии исследуемого металла (прибор "Корратер”), либо потенциодинамическим методом (исследование кинетики электрод­ ных процессов), а также гравиметрическим методом.

Методика оценки эффективности воздействия магнитного поля на отложения хлористого натрия основана на сравнении размеров и формы кристаллов соли, выделившейся из необрабо­ танной и обработанной магнитным полем жидкости.

В качестве анализируемых жидкостей используют модельную (насыщенный водный раствор хлористого натрия) или реальную промысловую жидкость. Для приготовления насыщенного водного раствора хлористого натрия в измерительный цилиндр емкостью 1000 мл помещают 363 г безводного хлорида натрия, доводят дистиллированной водой до метки и тщательно пере­ мешивают. Если образуется осадок соли, то раствор фильт­ руют через фильтр "белая лента" Приготовление насыщенного раствора выполняют при температуре окружающего воздуха не выше 25 °С.

Обработку магнитным полем осуществляют с помощью лабо­ раторной установки УМПЛ, позволяющей поддерживать посто­ янное магнитное поле, а также задавать частоту изменения напря­ женности магнитного поля (от 1 до 100 Гц), напряженность (от 0 до 40 кА/м) и форму изменения напряженности магнитного поля.

В делительную воронку помещают 250 мл насыщенного раствора соли. Далее открывают вентиль, и раствор соли по рези­ новой трубке через индуктор перетекает в химический стакан. Обработку магнитным полем производят в индукторе, подклю­ ченном к генератору установки УМПЛ.

Для анализа отмеряют по 150 мл необработанного и обрабо­ танного магнитным полем насыщенного водного раствора соли в химические стаканы емкостью 200-300 мл и выпаривают до уменьшения объема в 2 раза в строго идентичных термобариче­ ских условиях.

Содержимое стаканов охлаждают до комнатной температу­ ры, отфильтровывают выпавшую в осадок соль и оценивают фор­ му и размер ее кристаллов. Посредством набора сит с различными размерами ячеек производят последовательное просеивание выпавших в осадок солей с последующей группировкой кристал­ лов хлористого натрия по их размеру и количеству.

Рассчитывают средние значения и дисперсии размеров кри­ сталлов для необработанного и обработанного растворов:

-1 п2

(7.3)

(7.4)

где х, у — выборочные средние; S2X, S2y — выборочные дисперсии;

xh yt — размер г-го кристалла без магнитной и с магнитной обработкой соответственно;

пь п2— количество анализируемых кристаллов без магнитной и с магнитной обработкой соответственно.

(т = Л) + п2 - 2 — число степеней свободы), то средние значения размеров кристаллов соли, выпавшей из растворов необработан­ ного и обработанного магнитным полем, не равны. При равен­ стве дисперсий рассчитывают

^п,+п2- 2

При неравенстве дисперсий, или когда гипотеза о равенстве дисперсий была отвергнута при проверке ее с помощью F-критерия

Х -У

(7.6)

рассчитывают /-статистику по формуле (7.7) и сравнивают с таб-

ды), то дисперсии размеров кристаллов соли, выпавшей из ра­ створов необработанного и обработанного магнитным полем, не равны:

(7.7)

Если на уровне значимости а средние значения и дисперсии не равны, то эффект от магнитной обработки очевиден.

Методика оценки эффективности воздействия магнитного поля на отложения солей жесткости основана на сравнении разме­ ров кристаллов солей жесткости, выделяющихся при выпаривании проб жидкости — исходной и обработанной магнитным полем.

В качестве исходной и обработанной магнитным полем жид­ кости используют либо модельную жидкость — насыщенный вод­ ный раствор, содержащий ионы Са2+, Mg2+, НСО3, либо реаль­ ную промысловую жидкость.

Пробы жидкости обрабатывают магнитным полем на уста­ новке УМПЛ. Для этого воду из делительной воронки по резино­ вой трубке с регулируемой скоростью переливают в приемный стакан. Обработку магнитным полем производят в индукторе, подключенном к установке УМПЛ. Затем пробы устанавливают на 0,5-3 ч на водяную баню с фиксированной температурой. Эф­ фективность магнитной обработки определяют с помощью мик­ роскопа по форме и размерам кристаллов. Для анализа отмеряют по 150 мл профильтрованной исходной воды и воды после маг­

нитной обработки в химические стаканы емкостью 200-300 мл и выпаривают в 2 раза (метка на стекле) на электроплитке в стро­ го идентичных тепловых условиях.

До нагревания на дне каждого стакана располагают в наклон­ ном положении под углом 45° стеклянные пластинки размером 25 х 60 - 80 мм (в зависимости от диаметра стакана) так, чтобы в конце выпаривания уровень жидкости был не ниже верхнего уровня пластинок. После выпаривания пластинки извлекают пин­ цетом и дважды погружают в стаканы с этиловым спиртом. Иглой или лезвием бритвы снимают частицы, выделившиеся на пластинках, и помещают их в каплю этилового спирта на пред­ метном стекле. Накрывают каплю покровным стеклом и рассмат­ ривают частицы под микроскопом сначала при увеличении в 50-70 раз, затем — 200-300 раз. Определяют размер кристаллов необработанной и обработанной воды в делениях линейки окуля­ ра или в микрометрах, а также отмечают форму кристаллов.

Допускается оценка влияния магнитной обработки по сред­ ней величине размера кристаллов. Для этого в поле зрения микро­ скопа фиксируют преобладающий (не менее 60-70 % общего числа) размер кристаллов.

Эффективность воздействия магнитного поля на отложения

где К 3 — уменьшение размера кристаллов, отнесенное к размеру кристалла в исходной воде;

Н— средний линейный размер кристаллов, выделившихся

висходной воде;

М — то же в воде, обработанной магнитным полем.

При К 3 = 40-50 %, что соответствует уменьшению размера

в1,5-2 раза, эффект можно считать удовлетворительным. При на­ личии в воде значительного количества органических примесей

вколлоидном состоянии (желтая окраска воды, окисляемость 4050 мг/кг по КМ п04 и выше), которые могут адсорбироватся на гранях кристаллов и изменять их форму, оценка этим методом