Нужна помощь в написании работы?

Как мы уже отмечали, всякое накопление твердой фазы на границе раздела твердое тело—жидкость, в том числе и образование парафиновых отложений, в принципе может происходить путем: 1) прилипания к поверхности отдельных частиц твердой фазы и их комплексов; 2) возникновения и роста отдельных кристаллов непосредственно на границе раздела фаз; 3) смешанным путем, имеющим все особенности первых двух. При этом состояние поверхности и ее природа существенным образом влияют на течение процесса образования парафиновых отложений.

Рассмотрим вероятность образования парафиновых отложений по первому механизму.

 На силу адгезии кристаллов парафина к поверхности существенно влияют природа этой поверхности, время взаимного контакта, присутствие асфальто-смолистых веществ и вес прилипающих частиц. Ее величина в данном случае на несколько порядков меньше сил адгезии, проявляемых при молекулярном контакте парафина с материалом подложки. Таким образом, силы прилипания кристаллов парафина к поверхности стекла и органического стекла из объема нефти определяются величинами порядка А *10-4 дин (где А— числа от 1 до 10).

 Силы прилипания кристаллов парафина к поверхностям различной природы при введении в дисперсионную фазу асфальтово-смолистых веществ существенно уменьшаются

Установлено, что на слипаемость кристаллов парафина с поверхностью в присутствии ПАВ значительно влияет природа материала подложки. На полярных гидрофильных поверхностях это действие оказывается более эффективным. Введение в парафиновую массу асфальтово-смолистых веществ позволило снизить сцепляемость парафинов с поверхностью стекла, стали и бакелита на 26—50%.

На действие присадок существенно влияют размеры и природа частиц. Чем меньше частицы, тем эффективнее действие присадок. Максимальное снижение прилипания частиц наблюдается при оптимальных концентрациях присадки. Таким образом, снижение слипаемости частиц с поверхностями в присутствии ПАВ определяется их адсорбцией на поверхности металла или другого вещества и обусловленным в связи с этим изменением свойств поверхностей и их сольватацией.

Исследованиями, проведенными в лабораторных и промысловых условиях, установлено, что сцепляемость взвешенных в потоке нефти кристаллов парафина со стенками оборудования очень низка.

 В результате исследований было установлено, что кристаллы парафина и их скопления даже при скоростях потока порядка 0,25 – 0,5 мм/с ни к поверхности стекла, ни к поверхности стали не прилипают и легко уносятся им.

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Характерно, что при повышении скорости потока до четко выраженного турбулентного режима и появлении поперечных к направлению движения потока струй, прочного прилипания кристаллов парафина к стенкам камеры также не было обнаружено. Ударяющиеся с большой скоростью о поверхность металла кристаллы парафина и их скопления, задерживаясь на ней на мгновение, тут же легко срываются и уносятся потоком, так как импульсы ударных сил, обусловливающих жесткий контакт частицы с поверхностью, исчезают так же мгновенно, как и появляются. Поэтому вопрос о влиянии скорости потока и режима движения нефти на закрепление частицы парафина на поверхности решается здесь однозначно. Причем с увеличением скорости потока условия для закрепления частицы ухудшаются, так как кратковременное приложение прижимающей силы нейтрализуется возрастанием постоянно проявляющегося скоростного напора со стороны потока и ростом в связи с этим срывающего усилия, действующего на взвешенную в нефти частицу парафина.

При снижения температуры и за счет процесса разгазирования нефти вязкость жидкой фазы в интервале забой — мерник возрастает с 3—4 до 28—30 спз, т. е. почти в 10 раз. Если считать, что скорость седиментации обратно пропорциональна вязкости среды, то при всех прочих равных условиях увеличение вязкости нефти в этих пределах свидетельствует о соответствующем повышении несущей способности потока по отношению к парафину во столько же раз.

Увеличение скорости потока нефти в интервале забой—мерник за счет разгазирования также приводит к возрастанию кинетической устойчивости системы в целом, так как поперечные составляющие скорости при турбулентном режиме поддерживают во взвешенном состоянии и те частицы парафина, которые в других условиях могли бы осесть на стенки оборудования. Следовательно, скорость оседания частицы определенного размера в нефтяном потоке также должна снижаться при движении нефти от забоя к устью скважины, свидетельствуя об увеличении несущей способности потока в этом же направлении.

Таким образом, кинетическая устойчивость суспензии парафина в нефти возрастает в связи с разгазированием  вследствие снижения температуры потока в целом и повышения вязкости жидкой фазы. При переходе в газовую фазу наиболее легких компонентов нефти существенно повышается концентрация в ней асфальтово-смолистых веществ, присутствие которых в нефти также способствует снижению скорости седиментации. Это происходит в связи с тем, что за счет адсорбции этих веществ  на парафиновых частицах  возрастает зона лиосферы, увеличивающая сродство с окружающей жидкостью, что приводит к снижению эффективной плотности частицы и возможности удержания ее в объеме жидкости.

В целом,  силы, удерживающие частицу в потоке нефти и продвигающие ее вдоль поверхности, на несколько порядков выше сил прилипания, в связи с чем накопление отложений парафина за счет кристаллов, взвешенных в потоке нефти, оказывается маловероятным, а точнее – практически невозможным.

Рассматривая этот вопрос с точки зрения соотношения сил сцепления между частицами, взвешенными в объеме нефти, и поверхностью с силами, возникающими при росте кристаллов непосредственно на поверхности, можно отметить следующее.

Как показали исследования, сила взаимодействия кристаллов парафина, выросших непосредственно на твердой поверхности, в зависимости от природы подложки   может определяться   величиной   порядка +15*10-1 дин для кристаллов размером 10 мк, что на три порядка больше сил прилипания частиц при оседании их из жидкостей. Поэтому в условиях, когда поток нефти в состоянии транспортировать частицы парафина во взвешенном состоянии, рост кристаллов непосредственно на поверхности оборудования оказывается более вероятным вариантом прочного закрепления частиц на поверхности.

Рассмотрим возможность образования отложений парафина по второму механизму.

После возникновения первого, чрезвычайно тонкого слоя смоло-парафиновых отложений на поверхности оборудования дальнейшее их накопление и рост происходят по схеме «парафин по парафину». Естественно, что этот процесс в значительной мере регулируется возможностью слипания кристаллов, взвешенных в объеме нефти, и теми,  которые выросли на поверхности. Другими словами, низкая агрегативная устойчивость означает не только формирование крупных комплексов в самом потоке, но и является одним из факторов, обусловливающих возможность накопления смоло-парафиновых отложений за счет кристаллов, взвешенных в потоке нефти.

Поскольку в принципе процесс комплексообразования (а следовательно, и склеивание с частицами, выросшими на стенках оборудования) будет происходить всякий раз, как только в потоке появится новая порция кристаллов парафина, то и процесс парафинизации промыслового оборудования может идти параллельно изменениям термодинамических условий, способствующих выпадению новых порций кристаллов. В связи с тем, что склеивание частиц друг с другом может продолжаться и после прекращения выпадения новых порций твердых углеводородов, зона парафинизации промыслового оборудования за счет таких кристаллов может, как считалось, распространяться и на те участки оборудования, где не образуются новые порции твердой фазы. По мере разгазирования нефти условия для склеивания частиц друг с другом ухудшаются и можно было бы предполагать, что в принципе это могло бы повлечь за собой снижение интенсивности парафинизации промыслового оборудования за счет взвешенных в потоке нефти кристаллов.

 Разгазирование нефти сопровождается снижением абсолютного значения s, поверхностного натяжения на границе частица – окружающая среда и поверхность – окружающая среда, вследствие чего сила взаимного притяжения между частицами должна уменьшаться, и в этом смысле по своему эффекту разгазирование аналогично процессу стабилизации системы. (Снижение температуры нефти действует в обратном направлении). Повышение агрегативной устойчивости (т.е. способности суспензии сохранять степень дисперсности частиц дисперсной фазы во времени) приводит к образованию менее жестких связей между соприкасающимися кристаллами.

Кроме того, в связи с ажурностью формы кристаллов, площадь контакта очень невелика – всего в нескольких точках.

Качественные исследования характера взаимодействия взвешенных в объеме нефти кристаллов парафина и их отложений с помощью киносъемки в промысловых условиях показали, что прочность склеивания частиц парафина друг с другом невелика и не превышает сил прилипания, обнаруженных для других систем.

Также экспериментально было показано, что накопление отложений парафина за счет слипания малых кристаллов парафина в процессе их роста практически невозможно.

В нагретую и насыщенную парафином нефть для снижения  оптической плотности и возможности последующего фотографирования было добавлено 50% насыщенного парафином товарного керосина. Затем пробу разделили на две части и охладили со скоростью 0,25°С в 1 мин. Причем одну из частей охлаждали в условиях статики, а вторую в процессе охлаждения умеренно перемешивали вручную для  обеспечения столкновений друг с другом возникающих в нефти кристаллов. При проведении эксперимента исходили из предположений, что в результате обеспечения условий взаимного столкновения растущих кристаллов друг с другом при перемешивании раствора возникающие при слипании кристаллов агломераты должны быть несколько крупнее кристаллитов, возникающих и растущих в нефти в условиях статики.

Однако процесс пошел в прямо противоположном направлении. Кристаллы парафина, выросшие в объеме модели нефти в условиях статики, оказались крупнее тех, которые возникали при ее перемешивании. Это говорит о том, что кристаллы в процессе их роста практически не слипаются друг с другом, и поэтому механизм парафинизации оборудования за счет этих явлений невозможен. Такие же результаты были получены и при охлаждении нефти со скоростью 12°С в 1 мин.

Большая степень дисперсности  кристаллов парафина при перемешивании раствора объясняется тем, что ветви таких структур в потоке нефти легко разрушаются и сохраняются в основном только хорошо «скатанные» компактные частицы.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Поделись с друзьями