2.3 Физические методы
Основаны на воздействии механических и ультразвуковых колебаний (вибрационные методы), а также электрических, магнитных и электромагнитных полей на добываемую и транспортируемую продукцию.
Вибрационные методы позволяют создавать ультразвуковые колебания в области парафинообразования, которые, воздействуя на кристаллы парафина, вызывают их микроперемещение, что препятствует осаждению парафина на стенках труб [5]. На практике применяется гидравлический вибратор (Рис. 3.4). Устройство генерирует гидравлические колебания частотой до 1,8 Гц за счет колебания пластины.
Рис. 3.4. Гидродинамический вибратор ВГ-2: 1-гайка, 2-фланец, 3-шайба, 4-винт, 5-болт, 6-воронка, 7-червяк, 8-червячное колесо, 9-шайба латунная, 10-труба, 11-шпонка, 12-прокладка, 13-шайба уплотнительная, 14-штуцер-сопло, 15-пластина вибрационная, 16-пластинчатая шайба, 17-планка, 18-крышка, 19-прокладка, 20-рукоятка, 21-25-уплотнения.
Метод не получил широкого применения, так как есть основания предполагать, что вибрация влияет на прочность резьбовых соединений НКТ, а также способствует их разрушению или самоотвинчиванию, а также при совместной работе с внутрискважинным насосным оборудованием, также вызывающим вибрацию труб, возможно возникновение резонансных колебаний системы, приводящих к аварии.
Воздействие магнитных полей следует отнести к наиболее перспективным физическим методам. Использование в нефтедобыче магнитных устройств для предотвращения АСПО началось в пятидесятые годы прошлого века, но из-за малой эффективности широкого распространения не получило. В настоящее время около 30 различных организаций предлагает магнитные депарафинизаторы.
Установлено [7], что под воздействием магнитного поля в движущейся жидкости происходит разрушение агрегатов, состоящих из субмикронных ферромагнитных микрочастиц соединений железа, находящихся при концентрации 10-100 г/т в нефти и попутной воде. В каждом агрегате содержится от нескольких сотен до нескольких тысяч микрочастиц, поэтому разрушение агрегатов приводит к резкому (в 100-1000 раз) увеличению концентрации центров кристаллизации парафинов и солей и формированию на поверхности ферромагнитных частиц пузырьков газа микронных размеров. В результате разрушения агрегатов кристаллы парафина выпадают в виде тонкодисперсной, объемной, устойчивой взвеси, а скорость роста отложений уменьшается пропорционально уменьшению средних размеров выпавших совместно со смолами и асфальтенами в твердую фазу кристаллов парафина. Образование микропузырьков газа в центрах кристаллизации после магнитной обработки обеспечивает, по мнению некоторых исследователей, газлифтный эффект, ведущий к некоторому росту дебита скважин.
Результаты применения магнитных устройств (в России на месторождениях Пермской области) подтвердили эффективность предложенной технологии борьбы с парафиноотложениями как при фонтанном способе эксплуатации скважин, так и при использовании глубинных насосных установок (ЭЦН и ШГН):
устройствами серии МОЖ можно оборудовать скважины и выкидные линии;
экологичность;
длительный срок работы (5-10 лет и более);
экономичность;
не требуется ни закачка хим. реагентов, ни электроэнергия;
для месторождений с незаконченным обустройством депарафинизаторы на постоянных спец.магнитах являются оптимальным средством предотвращения образования АСПО;
срок окупаемости магнитных депарафинизаторов в скважинах с небольшим межочистным сроком (до нескольких суток) составляет не более одного месяца.
Массовое применение сдерживается тем, что долгое время не существовало надежной конструкции установки для реализации данного метода.