СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к области магнитной обработки нефти и предназначается для лабораторных исследований при измерении эффективности магнитной обработки нефти в процессе предотвращения образования асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), а также для подбора оптимальных условий омагничивания. Результаты, полученные в ходе реализации способа, могут быть использованы в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, при конструировании магнитных аппаратов, предназначенных для омагничивания нефти на промыслах, а также для оценки влияния различных факторов, таких, как дебит скважины, "магнитная память" и другие.

Из существующего уровня техники известен способ определения эффективности влияния внешнего фактора - ингибитора органических отложений - на нефтяные среды (см. патент РФ N 1799468, кл. G 01 N 5/00, от 1990 г.).

Этот известный способ включает в себя погружение металлического образца в подогретую нефтяную среду с расплавленными в ней органическими отложениями и ингибитором указанных отложений, и об эффективности влияния внешнего фактора - ингибитора органических отложений - на нефтяную среду судят по разности количества отложившихся АСПО на металлическом образце из пробы с ингибитором и без него. В указанном известном способе в качестве металлического образца используют образец, в частности, пластину, заостренную снизу до угла не более 65^o и толщиной не более 0,5 мм.

В настоящее время отсутствуют способы определения эффективности магнитной обработки нефти. Все известные методы предназначены для установления эффективности магнитной обработки воды.

В частности, известен способ определения эффективности магнитной обработки жидкости, а именно воды (см. Патент РФ N 2066303, кл. C 02 F 1/48, от 1996 г.) по изменению цветности. Согласно указанному способу, воду однородного состава с постоянной температурой и скоростью пропускают через магнитное поле разной напряженности, отбирают пробы и вводят в каждую пробу индикатор - вещество, повышающее цветность воды. После этого вводят коагулянт, и по минимальной цветности воды в соответствующей пробе после коагуляции и отстаивания судят об оптимальном режиме магнитной обработки.

Однако этот способ не дает возможности определить эффективность влияния магнитной обработки на нефть.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ определения магнитной обработки жидкости, а именно воды (см. Патент РФ N 2084409, кл. C 02 F 1/48, от 1994 г.).

Для осуществления этого способа берут пробы обработанной и необработанной магнитным полем воды, пробу воды после омагничивания выдерживают при нормальных условиях не менее 45 мин, после выдержки в обе пробы вводят поваренную соль для получения насыщенных растворов, выдерживают растворы в обеих пробах до стабилизации концентрации соли во всем объеме воды, затем определяют весовую концентрацию соли в растворах каждой навески, после чего по соотношению весовых концентраций соли рассчитывают эффективность магнитной обработки воды.

Недостатком этого способа является неприменимость его для определения эффективности магнитной обработки нефти.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности определения эффективности магнитной обработки нефти при одновременном обеспечении достоверности определения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения эффективности магнитной обработки жидкости, включающем отбор пробы исследуемой жидкости, ее омагничивание, последующее выдерживание вне магнитного поля не менее одного часа и исследование омагниченной и неомагниченной проб исследуемой жидкости, новым является то, что в качестве пробы исследуемой жидкости берут пробу нефти, и перед омагничиванием пробу нагревают до температуры плавления органических отложений, омагничивание производят путем перемещения пробы нефти в постоянном магнитном поле с постоянной скоростью, а последующее выдерживание пробы вне магнитного поля производят при температуре плавления органических отложений, после выдерживания в пробу погружают металлический образец, заостренный снизу, выдерживают образец в пробе при комнатной температуре и после извлечения и сушки образца определяют эффективность магнитной обработки нефти по разности количества осажденных органических отложений на металлическом образце из неомагниченной и омагниченной проб нефти.

При этом в предлагаемом способе металлический образец выполнен из немагнитного материала в форме тонкой пластины.

Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестны способы определения эффективности магнитной обработки жидкости (нефти), включающие совокупность указанных выше признаков, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.

Достижение поставленной цели изобретения обеспечивается, по-видимому, благодаря следующему.

В результате магнитной обработки нефти, компоненты АСПО, входящие в состав нефти, приобретают новые свойства, так, например, снижается их способность к срастанию в крупные конгломераты и уменьшается адгезия к поверхности НКТ. Этим обеспечивается вынос с потоком нефти основной массы АСПО из скважины в форме мелких частиц.

Поскольку для определения влияния магнитной обработки необходимо моделировать пластовые условия, вызывающие формирование АСПО (в основном, это изменение температуры и содержания газов), исследуемую нефть при осуществлении предлагаемого способа нагревают до температуры плавления органических отложений и выдерживают ее при такой температуре. В этих условиях все компоненты АСПО и состояние нефти, максимально приближенное к пластовому, стабилизируется перед магнитной обработкой.

Благодаря перемещению пробы нефти в магнитном поле с постоянной скоростью, свободные заряды, имеющиеся на поверхности компонентов АСПО, индуцируют в окружающем пространстве слабое магнитное поле, которое в результате взаимодействия с сильным внешним магнитным полем изменяет свойства компонентов АСПО.

Однако, как показывает эксперимент, оптимальная эффективность магнитной обработки нефти формируется с некоторой задержкой. Поэтому благодаря выдержке пробы нефти после магнитной обработки вне магнитного поля в течение 1 часа при температуре плавления органических отложений, эффективность магнитной обработки нефти достигает оптимальной величины.

Последующее погружение в пробу нефти металлического образца, заостренного снизу, и выдержка его в пробе, т.е. медленное охлаждение пробы нефти до комнатной температуры, моделирует скважинные условия процесса формирования АСПО в объеме нефти и осаждение АСПО на поверхности металла (эквивалента НКТ).

Количество АСПО, осевших на поверхности металлической пластины, характеризует эффективность обработки нефти. Для сравнения берется проба нефти, не прошедшая магнитную обработку.

Металлический образец выполнен в форме тонкой пластины для повышения чувствительности способа, чтобы приблизить соотношение веса пластины и веса пленки АСПО на ней.

Пластина заострена снизу, чтобы уменьшить вес паразитной нефти в валике, скапливающемся на нижней грани пластины, и повысить таким образом чувствительность и точность, а следовательно, и достоверность способа.

Благодаря тому, что образец выполнен из немагнитного материала, устраняется возможность различных наводок и искажений результатов измерений, что также позволяет повысить в конечном счете точность измерений. Воспроизводимость результатов в плановых повторных опытах подтверждала их достоверность.

Таким образом, благодаря перечисленным операциям обеспечивается возможность определения эффективности магнитной обработки нефти при одновременном обеспечении достоверности определения.

Для осуществления предлагаемого способа производят следующие операции в нижеуказанной последовательности:
- берут две пробы (опытную и контрольную) нефти из исследуемой скважины;
- обе пробы нефти помещают в термостаты для прогрева до температуры плавления органических отложений;
- далее опытную пробу нефти омагничивают путем перемещения ее вдоль рабочего канала магнитного аппарата с постоянной скоростью;
- выдерживают омагниченную пробу вне магнитного поля не менее одного часа при температуре плавления органических отложений;
- погружают в омагниченную и неомагниченную пробы нефти металлические образцы, заостренные снизу, например, в форме пластин, выполненных из немагнитного материала;
- выдерживают образцы в пробах при комнатной температуре в течение 60 минут;
- извлекают образцы из проб и производят их сушку до стабилизации веса образцов;
- образцы взвешивают;
- и по разности количества осажденных на образцах органических отложений из неомагниченной и омагниченной проб нефти устанавливают эффективность магнитной обработки нефти по формуле:

где Э_м - эффективность магнитной обработки нефти, %;
P₁ - масса осажденных отложений из неомагниченной пробы, г;
P₂ - масса осажденных отложений из омагниченной пробы, г.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором приведена зависимость эффективности магнитной обработки нефти магнитными аппаратами различной конструкции.

Способ был испытан в лабораторных условиях. Для его осуществления были использованы следующие вещества и оборудование:
- нефть с различных месторождений Пермской области;
- магнитные аппараты разнообразных моделей;
- металлические пластины в форме пятиугольников, выполненные из немагнитного материала - нержавеющей стали;
- аналитические весы ВЛА-200-М по ГОСТ 24104-80;
- устройство для перемещения пробы нефти по рабочему каналу магнитного аппарата с заданной постоянной скоростью.

Пример осуществления предлагаемого способа по оценке эффективности действия магнитного аппарата марки МАС-2-7.

При проведении испытаний брали нефть плотностью ρ = 0,989 г/см³ со скважины N 180 Падунского месторождения. Нефть разливали в две стеклянные емкости по 80 мл (опытная и контрольные пробы). Обе пробы помещались в термостат и прогревались при +46^oC (температура плавления органических отложений) в течение 90 минут. После прогрева производили омагничивание опытной пробы нефти путем перемещения ее с постоянной скоростью 0,047 м/сек (выбранной в соответствии с диаметром НКТ и дебитом скважины, откуда взята проба нефти) вдоль рабочего канала магнитного аппарата типа МАС-2-7 разработки 1997 г. Омагничивание одной пробы нефти проводили 70 секунд (складывается из выбранной скорости перемещения и длины магнитного аппарата). Далее омагниченную пробу нефти вновь помещали в термостат при температуре +46^oC, выдерживали в течение одного часа. Сразу после извлечения проб из термостата (омагниченной и неомагниченной) в каждую опускали предварительно взвешенные четыре пятиугольные металлические пластинки, выполненные из нержавеющей стали и имеющие сужение снизу. Пластины опускали в нефть во взвешенном состоянии, прикрепленными к крышке. Емкости с пробами плотно закрывали крышками и выдерживали, медленно охлаждая, при комнатной температуре 60 минут. По истечении указанного времени крышка с подвешенными образцами извлекалась и закреплялась для сушки. После этого образцы взвешивали и по разности последующего и первоначального веса устанавливали количество осажденных АСПО из омагниченной и неомагниченной проб нефти.

Расчет эффективности магнитной обработки нефти производили по формуле:

где Э_м - эффективность магнитной обработки нефти, %;
P₁ - масса осажденных отложений из неомагниченной пробы, г;
P₂ - масса осажденных отложений из омагниченной пробы, г.

Рассчитывали среднюю величину эффективности, которая по четырем образцам составила (18±2)%.

Данные по оценке эффективностей магнитной обработки нефти в магнитных аппаратах различных конструкций, усредненные по результатам нескольких серий измерений, представлены на чертеже. На графике эффективность магнитной обработки нефти в магнитном аппарате фирмы "Магнифло" принята за единицу. Представленная относительная эффективность магнитной обработки в магнитных аппаратах разработки 1996 г. в 1,5-2 раза больше, чем в магнитных аппаратах фирмы "Магнифло", а в магнитных аппаратах разработки 1997 г. в 3-4 раза выше.

Характерно, что результаты промысловых испытаний подтверждают лабораторные данные. В частности, межочистной период (МОП) в скважинах, оборудованных магнитными аппаратами разработки 1996 г., возрос в среднем в 1,5 - 2 раза, а в скважинах, оборудованных магнитными аппаратами разработки 1997 г., возрос в 3-6 раз.

Вышеприведенные промысловые данные подтверждают достоверность предлагаемого способа, а следовательно, возможность его использования для предварительной оценки при подборе оптимальных условий технологии омагничивания нефти, а также при конструировании и выборе магнитных аппаратов.