Изменение реологических свойств нефти

Изменения реологических свойств нефти и температуры ее застывания являются важными задачами в технологии добычи в связи с тем, что в настоящее время во всем объеме добычи нефти значительно возросла относительная доля ее высокопарафинистых разностей.

В зависимости от содержания парафина температура застывания нефти Харьягинского месторождения колеблется от +22 до +34 °С. Вследствие этого возникает необходимость очистки скважин от отлагающегося на стенках труб парафина, а также необходимость выполнения комплекса работ, направленных на снижение температуры застывания нефти до +14 °С, с целью ее дальнейшей транспортировки по нефтепроводу. Последнее может быть осуществлено следующими способами: а) прокачкой нефти по подогреваемым нефтепроводам; б) смешиванием вязкой и высоковязкой нефти с маловязкой перед транспортировкой; в) совместной перекачкой воды и нефти по специальным нефтепроводам с внутренней винтовой нарезкой [1]. Улучшение реологических свойств нефти в ходе первичной обработки перед транспортировкой может быть достигнуто термообработкой, вибровоздействием, га-зонасыщением, добавлением присадок — депрессаторов [2, 3].

Все перечисленные методы имеют свои недостатки. Применение депрес-саторов требует их постоянного наличия на отправной точке. Качество деп-рессаторов различно. Наилучшими являются импортные депрессаторы, а это ставит нефтетранспорт в зависимость от международной конъюктуры. Использование акустической и виброобработки улучшает реологические свойства нефти на незначительный отрезок времени. Применение термообработки — процесс дорогостоящий и в то же время не разрушающий парафины. Смешивание слабовязких и высоковязких нефтей не всегда возможно по геологической ситуации.

Существует еще один метод, позволяющий существенно улучшить реологические свойства нефти — выделение технического парафина непосредственно на месте добычи нефти [5], однако и он требует существенных энергозатрат, а также возникает проблема утилизации технического парафина. Есть много различных способов выделения парафина из нефти в результате ее быстрого охлаждения.

Таким образом, в настоящее время нет какого-либо универсального физического или химического способа воздействия на изменения реологических свойств высокопарафинистых нефтей.

Нами выполнены исследования, направленные на изучение закономерностей изменения структуры, а следовательно, и свойств высокопарафинистой нефти в результате физических методов воздействия. В качестве основного фактора воздействия был выбран акустический (ультразвуковой) метод,

а

б

Рис. 1. Структура парафинового каркаса необработанной нефти а) при +40 °С; б) при +30 °С. Ув. Ч600

Рис. 2. Распределение парафина в нефти после обработки ультразвуком. Ув. Ч600

позволяющий разрушать, хотя бы на некоторое время, длинные молекулы парафина.

В процессе экспериментов была использована нефть Харьягинского месторождения, содержащая 24 % парафина и застывающая при +34 °С [4]. Известно, что при ультразвуковой обработке вязких нефтей интенсивным акустическим полем в жидкой среде возникают кавитационные процессы, приводящие к снижению температуры застывания нефти. Однако период релаксации (восстановления) реологических свойств ограничивается интервалом 2—4 часа.

Мы установили, что если в процессе озвучивания нефти в нее добавляется вода, то картина резко меняется [6, 7]. Происходит быстрое снижение вязкости нефти и резкое увеличение периода восстановления ее реологических свойств, которое в отдельных случаях достигает 10—20 суток. Длительный

Рис. 3. Распределение парафина в нефти после комплексной обработки. Ув. Ч600

период восстановления реологических свойств нефти вызван блокированием активных частей разорванных молекул парафина водородом и гидроксонием воды, которое приводит к существенному замедлению структурирования парафинов нефти. Наглядно изменение структуры нефти показано на рис. 1—3.

В результате экспериментов было установлено, что оптимальное соотношение «вода : нефть» варьируется в пределах 1:30—1:50 (т. е. 3—2 %), а время обработки составляет 20—30 мин. При этих условиях вязкость нефти снижается на 58—60 %, а время релаксации достигает 10—20 дней.

Таким образом, нашими исследованиями показано, что при ультразвуковой обработке с добавлением воды можно существенно улучшить реологические свойства нефти и значительно продлить период релаксации этих свойств [6, 7]. Длительный период релаксации реологических свойств нефти после комплексного воздействия с применением ультразвуковой обработки с добавлением воды создает предпосылки для разработки методов предварительной подготовки высокопарафинистой нефти к транспортировке ее по трубопроводам.