Реапон-4В СНПХ-4315Д ИНТЕКС-720. Природа связей в горных породах В горных породах имеют место контакты минеральных частиц разной природы.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Министерство образования и науки µоссийской πедерации

πедеральное государственное
автономное
образовательное учреждение

высшего образования

©НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ λОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕµСИТЕТª



На правах рукописи


УШАКОВ Антон Валерьевич


λОВЫШЕНИЕ ЭππЕКТИВНОСТИ ЭКСλЛУАТАЦИИ СКВАЖИН
ЭЛЕКТµОЦЕНТµОБЕЖНЫМИ НАСОСАМИ МЕТОДОМ
ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНЫМ λОЛЕМ НА ДОБЫВАЕМЫЙ
πЛЮИД



Специальности R5.PP.Q7


µазработка и эксплуатация нефтяных и



газовых месторождений



Д
ИССЕµТАЦИЯ

на соискание ученой степени

кандидата технических наук



НАУЧНЫЙ µУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор физико
-
математических наук

профессор
Коровкин М.В.





Томск



2015

2


ОГЛАВЛЕНИЕ


ГЛАВА Q МЕТОДЫ УλµАВЛЕНИЯ ЭππЕКТИВНОСТЬЮ µАБОТЫ
ЭЛЕКТµОЦЕНТµОБЕЖНЫХ НАСОСОВ λµИ ЭКСλУАТАЦИИ В
ОСЛОЖНЁННЫХ УСЛОВИЯХ

................................
................................
.........

11

Q.Q Общие
представления о видах и характере осложнений
нефтедобычи

................................
................................
................................
..........

12

Q.R Анализ последствий воздействия осложнений на
электроцентробежные насосы

................................
................................
.............

19

Q.R.Q Общие подходы при описании воздействий осложнений на
электроцентробежные насосы

................................
................................
.............

19

1.2.2

Методология сложных систем и теории вероятностей при
исследовании надежности работы УЭЦН

................................
..........................

27

Q.3 λринципы управления эффективностью работы
электроцентробежных нас
осов при эксплуатации в осложнённых условиях

30

Q.4 πормирование целей и задач диссертационной работы

...................

35

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ Q

................................
................................
................

35

ГЛАВА R АНАЛИЗ ТЕОµЕТИЧЕСКИХ λµЕДλОСЫЛОКL
ЭКСλЕµИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ
МАГНИТНОЙ ОБµАБОТКИ НЕπТИ. ХАµАКТЕµИСТИКА ОБЪЕКТА И
λОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЭКСλЕµИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

.

37

R.Q Анализ теоретических предпосылок и экспериментальных
исследований применения магнитной обработки для воздействия на нефти

37

2.2

Анализ аппаратуры магнитного воздействия на нефти

................

51

R.3 Характеристика объекта и постановка задачи экспериментальных
исследований

................................
................................
................................
.........

58

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ R

................................
................................
................

62

ГЛАВА 3 ЭКСλЕµИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ λО
ВОЗДЕЙСТВИЮ МАГНИТНОГО λОЛЯ НА ОНπ
-
СИСТЕМЫ

...................

63

3.Q λринципы методологии и выбор аппаратурных решений
лабораторных испытаний ОНπ
-
систем в условиях воздействия магнитного
поля

................................
................................
................................
.........................

63

3.2
Методы лабораторных исследований ОНπ
-

систем

........................

74

3.R.Q Методология приготовления и отбора образцов для исследования

................................
................................
................................
................................
.

74

3.R.R Солеотложения

................................
................................
...................

75

3.R.3 λескопроявления (дисперсная минеральная фаза)

........................

84

3.R.4 λарафиноотложения

................................
................................
..........

97

3


3.3 Анализ результатов экспериментальных исследований и уточнение
задачи пост
роения физико
-
механических принципов формирования
структурообразования в ОНπ
-

системе при магнитной обработке

.............

101

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3

................................
................................
..............

102

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ λµОЦЕССОВ πОµМИµОВАНИЯ
СТµУКТУµООБµАЗОВАНИЯ В ОНπ
-
СИСТЕМАХ λµИ ВОЗДЕЙСТВИИ
МАГНИТНЫМ λОЛЕМ

................................
................................
....................

105

4. Q Исследование принципов и формирование предпосылок генерации
дисперсной минеральной фазы (ДМπ)

................................
.............................

106

4.Q.Q Агломераты и зерна
-

основные эле
менты дисперсной
минеральной фазы

................................
................................
...............................

107

4.Q.R Ттрёхуровневый метод определения средних диаметров частиц:
среднечисленныйL среднеповерхностный и среднемассовый диамет
р

.........

110

4.R πизико
-

механическая модель песчаника

................................
.......

115

4.3 Исследование принципов и формирование предпосылок процесса
структурообразования солеотложения при магнитном воздействии

............

125

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4

................................
................................
..............

131

ГЛАВА 5 µАЗµАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ µЕШЕНИЙ И
µЕКОМЕНДАЦИЙ λО ИСλОЛЬЗОВАНИЮ МЕТОДОВ МАГНИТНОЙ
ОБµАБОТКИ ДОБЫВАЕМ
ОГО πЛЮИДА НА НЕπТЯНЫХ
МЕСТОµОЖДЕНИЯХ

................................
................................
........................

132

5.Q Обоснование выбора магнитотвердых материалов
-

источника
магнитного поля для использования в компоновке с УЭЦН

.........................

132

5.R µазработка конструктивных особенностей эффективного
применения источника магнитного воздействия в компоновке с УЭЦН

.....

136

5.R.Q Анализ применяемых технологических решений по воздействию
магнитным полем в компоновке с УЭЦН

................................
.........................

136

5.R.R µазработка технологических решений для повышения
эффективности воздействия магнитным полем в компоновке с УЭЦН

.......

138

5.3 µекомендации по повышению эффек
тивности эксплуатации УЭЦН

................................
................................
................................
...............................

142

5.4 Определение экономически целесообразных показателей
эффективности эксплуатации УЭЦН

................................
................................

145

5.5 Дорожная карта промышленной апробации технологии магнитного
воздействия

................................
................................
................................
..........

151

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5

................................
................................
..............

153

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

................................
................................
.........................

155

СλИСОК ЛИТЕµАТУµЫ

................................
................................
........

159

λµИЛОЖЕНИЯ

................................
................................
.........................

172

4


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Современное состояние нефтегазодобывающей отрасли обусловлено
ухудшением качества ресурсной базыL увеличением доли трудноизвлекаемых
запасов в структуре активов нефтяных компаний иL как следствиеL
осложнением услов
ий эксплуатации оборудования. Структура остаточных
запасов нефти резко ухудшается из
-
за выборочной разработки лучшей части
запасовL особенно для крупных (запасы более 3P млн. т) месторожденийL
обеспечивающих R/3 добычи нефти в стране. В настоящий моментL в

виду
сложившейся ценовой конъюнктуры на мировом рынке нефтиL весьма
актуальным становится вопрос снижения эксплуатационных затрат на
добычу углеводородного сырья.

Имеющиеся предпосылки диктуют нефтегазодобывающим компаниям
условия для формирования основн
ых стратегий их дальнейшего развития.
Основополагающей стратегией является снижение удельных затрат на
добычу
Q тонны нефти на 5
-
QP% в течение

ближайших лет. Как показывает
мировая нефтегазопромысловая практикаL приблизительно RP% скважинL
эксплуатирующихс
я механизированным способом добычиL оборудованы
установками электроцентробежных насосов (УЭЦН)L что составляет в
количественном выражении около Q8P тыс. скважин.

Основное отрицательное влияние на технико
-
экономические
показатели работы скважины оборудован
ной УЭЦН оказывает геологическая
группа осложненийL а именно: свободный газL связанная водаL отложения
солей и парафиновL пескопроявление
-

механические примеси. λрирода и
особенности данных осложнений формируются в результате образования
нефтегазовой зале
жи и активно проявляются при взаимодействии
добываемого флюида с промысловым оборудованием.

ИзвестноL что главной целью любой нефтегазодобывающей компании
является увеличение наработки погружного оборудования УЭЦН на отказ.
µешение этой задачи является нео
тъемлемой частью стратегии по снижению
5


удельных затрат и повышению эффективности механизированной добычи
нефтиL особенно при усилении тенденции увеличения доли
трудноизвлекаемой части запасов нефти.

Существующая структура запасов при известных технологиях

добычи
ставит задачи создания принципиально новых подходов не только с точки
зрения разработки месторожденийL а также с позиций борьбы с
осложняющими отрицательными факторамиL влияющими на эффективность
эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования.

Одн
ой из перспективных технологий для борьбы с осложнениямиL
вызванными причинами геологического характераL является воздействие
магнитным полем на осложненные нефтяные флюиды (ОНπ
-
системы).
Технология магнитного воздействия относится к группе малоэнергетичес
ких
технологийL позволяющих с малыми затратами перестраивать структуру
жидких средL уменьшая тем самым степень влияния осложняющих факторов.
Данная технологияL как сравнительно новый методL имеет широкие
перспективы стать одним из наиболее эффективных мето
дов.

λроблемам эффективности эксплуатации установок
электроцентробежных насосов при работе в осложнённых условиях
посвящен фундаментальный труд М.Н. λерсиянцеваL рассмотрению
различных осложнений в частностиL посвящены работы следующих авторов:
К.В. Черно
войL µ.µ. МусинаL А.А. ЛапшинаL М.µ. ХужинаL А.С.
ТопольниковаL А.µ. ГарифуллинаL О.М. λерельманаL А.А. ИшмурзинаL С.В.
πроловаL Н.И. СмирноваL С.С. ШубинаL М.В. λрожегаL В.А. Ведерникова.

λроцессы изменения структурыL состава и свойств вследствие
воздейс
твия магнитным полем на водные и водно
-
нефтяные системы с
осложнениями рассмотрены в трудах: В.И. КлассенаL µ.В. СпиридоноваL К.В.
ЩуринаL В.И. ЛесинаL Ю.В. ЛоскутовойL Н.В. ЮдинойL А.С. КолесниковаL
М.В. КозачокL Г.И. ЖилинаL Н.В. ИнюшинаL М.М. ХасановаL
А.В. ИсаковаL
А.Б. Лаптева. λри этом в литературе нет данных об исследованиях
конструктивных особенностей методов магнитного воздействия на
6


добываемый флюид с целью повышения эффективности и
работоспособности УЭЦН при эксплуатации в осложнённых условияхL ч
ему
отчасти и посвящена работа.

Цель диссертационной работы

µазработка технических решений для повышения эффективности и
работоспособности электроцентробежных насосов при эксплуатации в
осложнённых условиях с использованием методов магнитного воздействия
н
а добываемый флюид.

Идея работы

заключается в повышении

эффективности эксплуатации
скважин эл
ектроцентробежными насосамиL
путём использования
комплексного подхода в исследовании взаимодействия магнитного поля с
жидкой средой с целью установления способов э
ффективного управления
структуройL составом и гидродинамическими характеристиками жидкой
среды.

Задачи исследования:

1.

µассмотреть область применения магнитного поля при эксплуатации
электроцентробежных насосов в осложненных условиях;

R. Выполнить анали
з теоретических предпосылок и экспериментальных
исследований применения магнитной обработки для воздействия на нефти
особых составов;

3. µазработать нестандартную аппаратуру для проведения испытаний
воздействия магнитного поля на осложненные флюиды;

4. λро
вести экспериментальные исследования по воздействию
магнитного поля на ОНπ
-
системы;

5. Исследовать процессы формирования структурообразования в ОНπ
-
системах при магнитной обработке;

6. µазработать технологические решения и рекомендации по
использованию ме
тодов магнитной обработки добываемого флюида на
нефтяных месторождениях.


7


Методы решения поставленных задач


Анализ теоретических предпосылок и экспериментальных
исследованийL проведение лабораторных экспериментовL построение физико
-
механических принципов структурообразования изучаемых процессовL
лабораторные и графоаналитические методыL методы математической
ста
тистики.

Научная новизна работы:

Q. Впервые экспериментально получен эффект диспергирования
дисперсной минеральной фазы при воздействии магнитным полемL что
позволяет рассматривать возможность применения магнитной технологии
для управления таким осложнен
ием как пескопроявление для минимизации
воздействия на рабочие органы электроцентробежного насоса.

R. Выявлена зависимость интенсивности осаждения карбоната кальция
от параметра пересыщения раствора при воздействии магнитным полем.

3. Установлен характер в
лияния магнитного поля на формирование
структурообразования в солеотложении при магнитном воздействииL что
позволяет рассматривать возможность применения магнитной технологии
для управления таким осложнением как солеотложение для минимизации
воздействия на

рабочие органы электроцентробежного насоса.

4. Исследованы принципы формирования структурообразования в
ОНπ
-
системеL позволяющие рекомендовать магнитную технологию для
использования с целью управления такими
осложнениями как
пескопроявление

и солеотложени
е
.

Защищаемые научные положения:


Q. Выявлена прямая зависимость интенсивности осаждения карбоната
кальция от параметра пересыщения при воздействии магнитным полем.
Воздействие магнитного поля в течении Q5 секунд на водный раствор
карбоната кальция увеличи
вает количество выпадающего осадка CaCO
3

на
R4′4Q%L эффект увеличивается от R4% до 4Q% по мере изменения параметра
пересыщения от P до QLR. Увеличение напряженности магнитного поля до 6P
8


кА/м приводит к резкому повышению доли выпавшего осадка на QQ′RR%L
д
альнейшее повышение напряженности слабо влияет на выпадение осадка.

R. Наблюдается у
стойчивый эффект диспергирования элементов горной
породы в составе композиций с дисперсной минеральной фазой. λри
воздействии магнитным полем напряженностью QRP кА/м на ком
позицию
водной суспензии с частицами
-
обломками песчаника среднечисленный
диаметр частиц уменьшается в QL5 разаL при воздействии на композицию
нефти с частицами
-
обломками песчаника среднечисленный диаметр частиц
уменьшается в QL36 раза.

3.

Эффективное магни
тное воздействие на перекачиваемый флюид
осуществляется рациональной компоновкой УЭЦНL включающей в себя
электроцентробежный насосL состоящий из рабочих органов с постоянными
магнитами из редкоземельного сплава особой конструкцииL обеспечивающей
увеличени
е времени воздействия магнитного поля на добываемый флюид и
требуемую напряженность магнитного поля.

Достоверность научных положенийL выводов и рекомендаций

Достоверность научных положений основана на теоретических и
экспериментальных исследованиях с испол
ьзованием искусственной модели
раствора карбоната кальция с заданными свойствамиL естественных образцов
нефтиL пластовой воды и искусственного образца песчаникаL а также
собранной лабораторно
-
экспериментальной установки для исследования
магнитного воздейст
вияL в том числе теории экспериментальных
исследований и использованием современных средств измеренийL
стандартных и взаимодополняющих методик проведения исследований.

Достоверность и обоснованность полученных результатовL научных
положений и выводовL соде
ржащихся в диссертационной работеL
подтверждается согласованностью полученных результатов с известными
теоретическими и экспериментальными данными.



9


λрактическое значение работы:

Q. Выполнен анализ и обобщение теоретических предпосылок и
экспериментальных

исследований применения магнитной обработки для
воздействия на жидкие среды и на нефти в частности.

R. Создана лабораторная установкаL используемая для изучения
изменения ОНπ
-
систем при воздействии постоянным магнитным полем.

3. λолучены показатели измене
ния характера структурообразования в
пескопроявлении и солеотложении при воздействии магнитным полем.

4. λроведены исследования принципов формирования
структурообразования в ОНπ
-
системах при магнитной обработке.

5. На основании проведенных лабораторных и
сследований и
использования физико
-
механических принципов формирования
структурообразования при воздействии магнитного поля на ОНπ
-
системы
разработано техническое решение конструкционной компоновки УЭЦН
(патент µπ №Q575P4)L включающей в себя электроцентроб
ежный насос
состоящий из рабочих органов с постоянными магнитами из
редкоземельного сплава особой конструкцииL обеспечивающей увеличение
времени воздействия магнитного поля на добываемый флюид и требуемую
напряженность магнитного поля.

6. Впервые предложе
н способ магнитного воздействия на
перекачиваемый флюид в компоновке электроцентробежного насосаL
рекомендуемый для использования на месторождениях с такими
осложнениями как пескопроявленияL солеотложения. λрименение возможно
как для воздействия на осложне
ния проявляющиеся в единичном случаеL так
и в комплексе.

7. µазработаны рекомендации по практическому использованию
полученного научного результата при разработке и эксплуатации нефтяных
месторождений.



10


Апробация работы

µезультаты исследований и основные
положения диссертационной
работы докладывались на: конференции научно
-
технического творчества
молодежи ОАО "Славнефть
-
Мегионнефтегаз"L секция: "Добыча и подготовка
нефти" (МегионL RPQQ г.L диплом I степени); научно
-
практической
конференции молодых специали
стов ЗАО "µОСλАН ИНТЕµНЕШНЛ"L
секция: "Добыча нефти и газа" (Новый УренгойL RPQR г.L диплом I степени);
µоссийской технической нефтегазовой конференции и выставке SPE по
разведке и добычеL секция аспирантских работ (МоскваL ВВЦL RPQR г.);
научно
-
практическ
ой конференции молодых специалистов ТНК
-
ВµL секция:
"Добыча нефти и газа" (ТюменьL RPQR г.L диплом
-

Лучший инновационный
проект); научно
-
практической конференции молодых специалистов ЗАО
"µОСλАН ИНТЕµНЕШНЛ"L секция: "Добыча нефти и газа" (Новый УренгойL
2
PQ3 г.L диплом I степени); региональной научно
-
практической конференции
молодых специалистов ОАО "НК "µоснефть"L секция: "Добыча нефти и газа"
(ТюменьL RPQ3 г.L диплом
-

Лучший инновационный проект)L XVI и XVII
Международного симпозиума имени академика М.
А. Усова студентов и
молодых ученых (ТомскL ТλУL RPQR
-
RPQ3 гг.).

λубликации

µезультаты выполненных исследований отражены в 8 печатных
работахL в том числе в 6
-
ти статьяхL опубликованных в изданияхL входящих в
перечень ВАК Министерства образования и науки µ
оссийской πедерации.

Структура и объём диссертационной работы

Диссертация содержит введениеL пять глав и заключение. µабота изложена
на Q74

страницах машинописного текстаL включая 8P

рисунковL RP

таблицL R
-
х
приложений

и

списка использованных источников из

QR4 наименований.




11


ГЛАВА
Q МЕТОДЫ УλµАВЛЕНИЯ ЭππЕКТИВНОСТЬЮ
µАБОТЫ ЭЛЕКТµОЦЕНТµОБЕЖНЫХ НАСОСОВ λµИ
ЭКСλУАТАЦИИ В ОСЛОЖНЁННЫХ УСЛОВИЯХ


µабота электроцентробежных насосов (ЭЦН)

в осложнённых условиях
добычи предъявляет повышенные требования
,

как к отдельным элементам
конструкцииL так и в целом
к ЭЦН как к сложному агрегату.

На рис.

1
.1

представлена схема установки электроприводного
центробежного насоса [Q].


µисунок Q
.1



Схема установки электро
приводного центробежного
насоса [Q]

12


В то же вре
мяL необходимо указатьL что нагрузка на элементы ЭЦН
распределена не равномерноL и
некоторые узлы испытывают более
интенсивное воздействиеL чем другие.

К числу наиболее нагруженных элементов относится р
абочее колесо
,

которое

испытывает максимальный уровень нагрузокL связанных с
одновременным воздействием на него силL возникающих при вращении и
сопутствующих колебанияхL
а также при
взаимодействии с флюидами в
условиях
влияния отрицательных факторов
-

солейL пескаL газового фак
тора и
других осложнений.

Основной износ за счет различных факторов приходится на рабочие
колеса.

µабочее колесо:



является главн
ой частью центробежного насоса;



обеспечивает бесперебойную подачу жидкости;



в большинстве случаев колеса определяют срок службы
насоса.

Таким образомL рабочее колесо представляет собой наиболее уязвимый
элемент в конструкции насосаL лимитирующий основные эксплуатационные
параметры насоса


срок службыL надежность и др.





1.1
Общие представления о видах и характере

осложнений
нефт
е
добычи


Для современного
состояния нефтедобывающей
промышленности
страны характерна

выраженная тенденция ухудшения качества ресурсной
базыL увеличение доли трудноизвлекаемых запасов в структуре акт
ивов
нефтяных компаний и как следствие
осложнение условий
эксплуатации [
2
-
4
].

К трудноизвлекаемым
относят нефти либо по качеству сырья:



тяжелые (плотность более PL9R г/см);



высоковязкие (более 3P Мλаeс);

13




либо по условиям залегания
-

проницаемост
ь коллекторов менее PLP5
мкм.

Месторождения

с трудноизвлекаемыми
нефтями в ходе эксплуатации
характеризуются низкими и неустойчивыми дебитами

скважинL что
предопределяет необходимость использования

адекватных
по
составу
осложнений методов и
технологий

разработки
.

Структура остаточных запасов неф
ти резко ухудшается из
-
за

выборочной эксплуатации лучшей части запасовL особенно для крупных
(запасы более 3P млн. т) месторожденийL которые обеспечивают R/3 добычи
нефти в стране.

Ухудшение качества запасов крупных разрабатываемых
месторождений в
ызвано
их высокой
выработанностьюL

достигающей 5R
%L а
по многим из них достигающая 7P
-

8P%L то есть лучшая часть этих
месторождений выработанаL а оставшаяся
-

трудноизвлекаемые запасы нефти

[3
]
.

Тенденция увеличения доли трудноизвлекаемой нефти в её запасах
будет

в будущем только усиливат
ься.
Существующая структура запасов при
известных технологиях добычи ставит задачи создания новых
принципиальных подходов.

Оставшееся количество пригодных для рентабельной в современных
условиях отработки промышленных запасов нефти может обеспечить её
добы
чу

только на короткое время.

К осложнённым условиям добычи

могут быть отнесены факторы [R
-
4
]:



солеобразование и солеотложение;



пескообразование;



обводнение;



газовый фактор;



низкая проницаемость и сложное строение пород
-
коллекторов;

14




повреждение пласта
-
коллектора с проявлениями

-

пробкообразованиеL сужение стенок скважины
L обрушение стенок
скважины

и др.;



снижение пластового давления;



кавитация;



отложения парафинов;



эмульгирование нефти в воде;



износ оборудования и др.

Состав осложнений добычи индивидуал
ен для каждого месторождения.
Кроме тогоL осложнения могут иметь разную интенсивность. В слу
чаеL когда
одновременно действую
т несколько осложнений
,

проблема управления
добы
чей имеет комплексный характер.

Можно выделить две группы месторождений со значимыми

факторами
осложнений:



м
есторождения
L для которых характерны этапы проявления
осложнений
-

изначально они отсутствуютL
а проявляются на
некоторых стадиях эксплуатации;



месторожденияL для которых характерно присутствие осложнений
изначальноL при этом осложн
ения

как системная
группа могут

по
мере эксплуатации
эволюционироватьL меняя свой состав и
интенсивность.


µассмотрим примеры тех и других месторождений.

К месторождениям первого типаL в которых осложнения добычи
изначально не проявляютсяL а формируются по

ходу

эксплуатацииL относи
тся
часть месторождений Тимано
-
λечорской НГλ и Западно
-
Сибирской НГλ с
благоприятны
ми для извлечения запасами (рис
.

1.
2) [4
,5
].

Для сравнения приведены данные по Волго
-
Уральской НГλL где
благоприятные для извлечения запасы практич
ески выработаныL а доля
осложненных нефтей (тяжелые нефти) составляет более 75%.

15



µисунок

1.

2



µаспределение и

структура нефтей по степени их
выработанности

[4]

16


λример
месторождения
с изначальными

осложнениями

-

λриобское
месторождениеL расположенное в

Ханты
-
Мансийском районе Ханты
-
Мансийского автономного округа Тюменской области.

Открыто в Q98R г.L
разрабатывается с Q988 г. λриобское месторождение входит в группу
объектов настоящего диссертационного исследования.

В Юганском регионе λриобское месторожде
ние
-

основной
перспективный объект. Запасы λриобского месторождения относятся к
категории трудноизвлекаемых. λласты сильно расчленены и имеют крайне
низкую проницаемостьL что может рассматриваться как факторы осложнений
добычи.

λо результатам анализа

геол
ого
-
промысловой информации нами
приведена
хронология основных этапов разработки месторождения.

До Q996 г освоение

месторождения шло медленными темпами

из
-
за

сложностей с

формированием системы заводнения.



В Q996 г. была
разработана технология
увеличении продуктивности
как добывающихL так и нагнетательных
скважин с

эффективн
ой системой
заводненияL что позволило
значительно поднять динамику добычи нефти и
увеличить

продуктивность скважин

(рис.

1.
3

и
1.
4
)
.

πактическиL приобщение пластов вместе с Г
µλ поз
волили ©оживитьª
месторождение.




µисунок
1.
3



Динамика добычи нефтиL жидкости и закачки
Левобережной части месторождения

17



µисунок
1.
4



Средний дебит жидкости и нефти скважин Левобережной
части месторождения


Следует отметитьL что примененная
технология приводит к росту
обводненности

-

фактору осложненийL интенсивность которого возрастает по
мере эксплуатации
L рис
.

1.
5
.


µисунок
1.
5



Динамика показателей разработки λриобского
месторождения

18



Анализа геологических данных позволяет утверждатьL
что при
применении новых технологий (заводнениеL Гµλ и др.) проявляются факторы
осложнений.

В
[
6
]
осложнения

добычи систематизированы по причинам
возникновения и последствиям
. В соответствии с рассмотренной
систематизацией сформирован перече
нь осложняющих
факторовL рис.

1.
6.




µис
унок

1.
6
.


λричины и последствия осложнений добычи


λриведенная на рис.

1.
6
систематизация осложнений

добычи
рассматривается как некоторое приближение к описанию сложной системной
группы осложненийL внутри которой имеются
внутренние связи между
указанными

градациями и отдельными осложнениями. λрирода (генезис)
осложнений также предста
вляет значительный интерес.

Этот вопрос станет предметом изучения при углубленном
исследовании таких осложнений как пескопроявленияL солеотлож
ения и
парафиноотложения.

Как в случае месторождений

в стадии завершения

проявления
осложнений неизбежны во всех случаях.


19



1.2

Анализ последствий

воздействия

осложнений на
электроцентробежные насосы


1.2.1

Общие подходы при описании воздействий осложнений на
электроцентробежные насосы


Анализ последствий

воздействия осложнений на показатели работы
электроцентробежных насосов

выполнен на основании данных работ [
7
-
10
].

Солеотложение


одна из глав
ных причин
отказа УЭЦНL рис.

1.
7 [
7
].


µисунок
1.
7



Отказы УЭЦН по разным причинам (
% от общего числа
отказов
)

[7]


В результате солеотложения имеет место значительная деградация
рабочих поверхностей ЭЦНL рис
.

1.
8

[
8
].

Среди причин
солеобразования выделены: высокая

обводнен
н
ость
,
агрессивность средыL присутствие во флюиде растворимых минераловL

образование завихрений и застойных зон в насосеL изменение
термобарических
условий в насосе
L высокая адгезия солей и ряд других
факторов.



20



µисунок
1.
8



Отложение солей на

рабочих поверхностях ЭЦН

[8]



Характер осадка на поверхности ЭЦН свидетельствует о томL
что
между осадком и материалом колеса имеется взаимодействиеL достаточное
чтобы удержать химические соединения осадка на поверхности колеса. Такое
взаимодействие возможно при
условии высокого

химического сродства
осадка и
материала колесаL что в свою очередь п
роявляется в таких
процессах как смачиваниеL растекание осадка по поверхности колеса и
адгезионного удержания осадка на колесе
.

Можно предположитьL что результатом взаимодействия

осадка и
колеса станет

химическая поверхностная коррозия колесаL
приводящая к

вымыванию из поверхностных слоев колеса межкристаллитн
ых элементов и
снижению физико
-
механических свойств колесаL а на определенных стадиях
и к разрушению колеса. О
днако эти вопросы пока еще не с
тали предметом
исследованияL что препятствует пониманию меха
низмов конденсации солейL
и выработке действенных
способов управления

указанными процессами.


В
[
9
] приводится состав
осложнений
и доля по отдельным
осложняющим факторам на месторождениях ОАО ©Варьеганнефтегазª (О
АО
©ВНГª)
:

21




механические

примеси (
пескопрояв
ления)
-

RP′
40%;



солеотложения

-

6′
18%;



коррозионно
-
эрозионным износ и агрессивная среда

-

6′
25%;



повышенное
газосодержание

-

Q′
4%;



парафиногидратные отложения

-

Q′
3%.

Как следует из приведенных данныхL из числа факторов
осложнений

преобладают пескопроявления.

В работе
[
10
] выполнены исследования с целью повышения
эффективности эксплуатации скважин в осложнённых геолого
-
промысловых
условиях. В рамках данной работы проведён анализ распределения удельного
количества отказов скважин об
орудованных УЭЦН по причинам
осложненийL рисунок
1.
9.



µисунок
1.
9



µаспределение удельного количества отказов на QPP
скважин в год действующего фонда УЭЦН из
-
за различных видов
осложнений при добыче нефти по месторождениям ОАО ©ВНГª

[10]


Графический анализ демонстрирует преобладание таких основных
осложняющих факторов эксплуатации УЭЦН как механические примеси и
22


солеотложения. Влияние данных осложнений усиливается агрессивной
средой и в комплексе
,

как следствие
,

снижает эффективность экспл
уатации
УЭЦН.

В исследовании
[
9
] представлены данные по осложненному фонду
некоторых отечественных нефтедобывающих предприятийL
табл.

1.
1.

Как следует из табл
.

1
.1
L в ряде случаев на механические примеси
(пескопроявления) приходится преобладающая доля осло
жнений добычиL
однако на некоторых месторождениях значительный процент осложнений
приходится на парафиныL газ и эмульсии.

Таблица Q
.1



Статистика по осложненному фонду скважин

[9]


Во многих компаниях ведутся статистические набл
юдения за динамкой
отказов УЭЦНL что позволяет проанализировать причины отказов.
Отказы

-

показатель надежностиL широко используемый при анализе сложных систем.

На рис
.

1.
10
отражены показатели работы фонда УЭЦН

ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª

[
11
].


Стоит отметит
ьL что данная картина демонстрирует увеличение
показателя Мµλ за отражаемый периодL а так же показателя СНО. В свою
очередь снижается коэффициент отказности с 5LR% до 4L6 %. Действующий
фонд парка УЭЦН на ноябрь RPQ3 года составляет 8855 штук.

На рис. Q.QQ

отражена статистика причин отказа по результатам
разборов установок ЭЦН. Из представленной статистики трёх лет
23


эксплуатации (RPQQ
-
RPQ3 гг.) парка УЭЦН видноL что основные
осложняющие факторы вызывающие отказы оборудования
-

механические
примеси и солеотло
жения.



µисунок
1.
10


λоказатели работы фонда УЭЦН

ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª

[11]


µисунок
1.
1
1


Динамика и структура причин отказов УЭЦН
ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª

[11]

24


В работе [
12
] представлен расширенный анализ осложнений при
эксплуатации УЭЦН в
масштабе крупной нефтегазодобывающей компании
,
рис. Q.QR.

Данные показывают
L что

основные осложнения по фонду вызваны
группой из трёх факторов: механические примесиL АСλО и солеотложения.
Так же стоит отметитьL что данная тенденция сохраняется и в причин
ах
отказов за рассматриваемый период.


µисунок
1.
12



Структура осложнённого фонда и причин отказов
УЭЦН большинства добывающих скважин ОАО ©НК ©µоснефтьª за RPQP год

[12]

Как указывалосьL вышеL механические примеси (пескопроявления)
относятся к группе
наиболее значимых факторовL снижающих
эффективность работы УЭНЦ. λроблеме воздействия механических
примесей на работу УЭНЦ посвящены работы разных авторовL напримерL
[
13
-
14
].

Наибольший интерес вызывают те работыL в которых ставится
задача
системного увязы
вания характеристик пескопроявления и эффек
тивности

работы УЭНЦ. ТакL в [
13
]
прослежена взаимосвязь между
степенью износа
ЭЦН и потоком жидкости с твердыми частицами
L рис.

1.
13
.


λредставленные на рис. Q.Q3 данные получены в результате
теоретических и моде
льных исследований влияния механических примесей
25


на абразивный износ деталей ЭЦН. Как видно из графиков на рис. Q.Q3L в
результате износа эффективность работы ЭЦН резко снижается.



µисунок
1.
13



Определение степени

износа ЭЦН
потоко
м жидкости с
твердыми

частицами

[13]


В [
14
] систематизированы данные по
гранулометрическому составу
частиц в добываемом флюиде
действующего фонда
скважин
по содержанию
взвешенных частиц
L рис.

1.
14
.


µисунок
1.
14


Структура действующего фонда


скважин
по
содержанию
взвешенных частиц

[14]


26


Из рис.

1.
14

видноL что для большинства скважин концентрация
взвешенных частиц составляет PLQ
-

PL5 г/л. λо гранулометрии частиц можно
отметитьL что присутствуют как сравнительно крупные частицыL так и
фракции тонких размеров.

Необходимо отметитьL что вопросы исследования влияния
пескопроявления на эффективность работы УЭНЦL а также на характер
абразивного износа колес изучен
ы

недостаточно полно. ТакL остаются не
проясненными вопросы строения механических частиц

как агрегатов
ми
крозерен
L что представляет интерес в плане задач настоящей работы.

Не
решены также вопросы механизмов воздействия механических частиц на
структуры и микроструктуру колесL а также на меру разупрочнения колес в
зависимости от характеристик потока частицL их
вида и материалов колес.

В работе [Q5] исследованы условия образования твёрдых частиц
высокомолекулярных компонентов нефти (парафинов и асфальтенов) и
способы повышения эффективности эксплуатации скважин
электроцентробежными насосами.

На
рис
.

1.
15

приведен
а классификация методов предупреждения и
борьбы с образованием водонефтяных эмульсий.




µисунок
1.
15



Классификация методов предупреждения и борьбы с
обр
азованием водонефтяных эмульсий

[15]

27



Влияние газового фактора на работу УЭЦН
рассмотрено
в [
16
],
где
показаноL что использование центробежно
-
вихревой ступени позволяет
повысить

устойчивость режима работы УЭЦН

к газовому фактору.

Указанная конструкция позволяет диспергировать пузырьки газа в области
вихревого венцаL что повышает устойчивость работы нас
оса при пер
екачке
нефтеводогазовых смесей.


Q.R.R Методология сложных систем и теории вероятностей при
исследовании

надежности
работы УЭЦН


Электроцентробежные насосы сами по себе и технические комплексы

с
УЭЦНL как например
:

скважина


УЭЦНL представляют собой сложные
системыL при создании и эксплуатации которых широко используется
методология теории сложных систем [
17
],

теории надежности [
18
],

теории
вероятностей и

математической статистики [
19
].

Методология сложных систем и

теории вероятностей

-

один из
ключевых
направлением в данной работеL так как цель исследований


поиск
технических решений с целью повышения надежности и безотказности
системы УЭЦН
.

На основании

использования методов теории надежности сложных
систем можн
о определить комплексные и элементные параметры
работоспособности УЭЦНL а также рассчитать прогнозные характеристики
надежности и разработать методы повышения работоспособности и
надежности УЭЦН.

Ниже приводятся примеры некоторых подходов методологии
сложных
систем и теории вероятностей при исследовании надежности работы УЭЦН.

В
[
20
] для оценки эффективности работы УЭЦН применили параметры
надежности и определяли вероятность безотказной работы P(t)
или доли

оборудованияL отработавшая время t
без отказо
в.

28


На рис
.

1.
1
6

приведена классификация видов надежности системы
скважина


УЭЦН.


µисунок
1.
16



Классификация видов надежности системы скв
ажина


УЭЦН

[20]


Основные аналитические соотношения для расчета надежности:



временная зависимость вероятности
безотказной работы

P
(
t
):

ܲ

(

)
=
exp

(









1



1

.
.
.


1

)

(1.1);



плотность вероятности

f
(
t
)
:

f
(
t
)
=

dP
/
dt

(1.
2
);



интенсивность отказов

λ(
t
)

-

отношение числа отказавших
установок

к числу исправных за единицу времени:

λ
(
t
)
=
f
(
t
)
P
(
t
)
=
a
n
t
n

a
n

1
t
n

1



a
1
t
exp
(

a
n
t
n

a
n

1
t
n

1



a
1
t
)

(1.
3
);



среднее время безотказной работы

Т
m
:

ܶ

=

�݂
(

)
݀�
=

0

ܲ
(

)
݀�
=

0

exp
(

a
n
t
n

a
n

1
t
n

1



a
1
t
)

0

(1.
4
)

На рис
.

1.17

представлено сравнение надежности насосов QВННλ5
-
R5 и

ЭЦН5
-
RP по среднему времени безотказной работы.

Сравнение надежности насосов выполнено с использованием методики
определения надежности погружных установок по неполным
эксплуатационным данным.
Методика построена на

сочетании
вычислительных алгоритмов непараметрической статистикиL и
29


параметрической стати
стикиL позволяющих прогн
озировать работу
оборудования.



µисунок

1.17



Сравнение

надежности насосов QВННλ5
-
R5 и ЭЦН5
-
20
по среднему времени безотказной работы Т(m):

1

− ЭЦНМ5
-
RP без
промежуточ
ных подшипниковL всего Q5Q шт.
L Т(m)
=
95
±
20
сут.
;

R −
QВННλ5
-
R5 с промеж
уточными подшипникамиL всего 3Q
штL Т
(m)
=
300
±
200

сут

[20]


Сравнение надежности насосов QВННλ5
-
R5 и ЭЦН5
-
RP по
статистической методике

оценки надежности
показалаL что п
оскольку кривая
R (новая
конструкция) идет

выше кривой Q (старая конс
трукция)L то можно
утверждатьL что надежность насосов новой конструкции вышеL чем старой.

В
[
21
] приведено

статистически обработанное распределение
количества аварий в зависимо
сти от наработки УЭЦН до отказаL рис
.

1.18
.


µисунок
1.18



µаспределение
количества аварий в зависимости

от
наработки УЭЦН до отказа

[21]

30


Как следует из рис
унка

1.
1
8
L аварии носят интенсивный характер в

начальный стодневный период эксплуатации УЭЦНL затемL убывая по

логарифмической закономерности. λри сроке работы более 4PP
суток
аварийные отказы становятся единичнымиL что свидетельствует о томL что
аварийные отказы к износу отдельных узлов оборудования прямого
отношения не имеют.

λриведенные
примеры не исчерпывают случаев использования
элементов методологии сложных систем и теории вероятностейL что
подтверждают работы
[
22

-

26

и др.].
Можно констатировать
,

что
методологии сложных систем и теории вероятностей становится основным
инструментов ан
ализа надежности и разработки методов совершенствования
работы УЭЦН в условиях осложнений.

Следует указать на тоL что
применение методов теории надежности
сложных систем и теории вероятностей требует выполнения большого
объема экспериментальных исследовани
й

и проверки выполнимости
исходных предпосылокL напримерL независимости случайных событий.

В случаеL если эти условия не выполненыL интерпретация
экспериментальных данных может сопровождаться системными ошибками.


1.3

λринципы

управления эффективностью работы
электроцентробежных насосов при эксплуата
ции в осложнённых
условиях



Существующие методы

управления эффективностью работы
электроцентробежных насосов при эксплуатации в осложнённых
условиях
непосредственно

связаны с дости
гнутым уровнем понимания механизмов
влияния осложнений на работу УЭЦН
.
Как было показано вышеL указанные
механизмы влияния осложнений в ряде случаев проработаны недостаточно
полноL прежде всегоL в плане изучения природы процессовL протекающих в
уязвимых уз
лах УЭЦН (напримерL рабочее кол
есо) в осложненных условиях.

31


К числу

основных методов

управления эффективностью работы
электроцентробежных насосов

относятся [
27
-
4
1
]:



использование новых материалов и
технологий поверхностного
модифицирования деталей

УЭЦН

[
27
-
30
];



совершенствование конструкции

и режимов работы УЭЦН

[
31
-
33
];



методы пред
упреждения парафиноотложений [
15
];



методы подбора электроцентробежных насосов в скважины с
высоким газовым фактором
[
34
];



противопесочные технологии (фильтры и др.)
[
1
3
,
35
];



методы предупреждения
солеотложения
и
коррозии
[
36,37
];




использование методов воздействия на нефть электромагнитными
полями
[
3
8
-
4
1
] и другие методы.

В отношении преимуществ и недостатков методов управления

эффективностью работы
УЭЦН необходимо указать на тоL что как было
показано ранееL состав осложнений как системная группа индивидуален по
отношению к конкретному месторождению. Из этого следуетL выбор методов
упр
авления эффективностью работы
УЭЦН также индивидуален по
отношению
к конкретному месторождению. В различные периоды
эксплуатации скважин активизируется одно или несколько осложненийL и
востребованы могут быть определенные методы управления
эффективностью. λри этом необходимо принять во вниманиеL что в ряде
случаев методы
управления эффективностью (напримерL
использование
противопесочных
фильтров) требую
т значительных материальных затратL а
положительный эффект достигается только на протяжении короткого
времени
. ТакL

в случае использования проти
вопесочных
фильтров при
интен
сивном пескопроявлении происходит
их быстрая забивка
L и возникает
проблема восстановления работоспособности фильтров.

Так же стоит отметитьL что при проявлении комплекса отрицательных
факторов (механические примесиL солеотложенияL парафиноотложения)
32


необхо
димо применение ряда методов для защиты подземного оборудованияL
что повышает себестоимость добываемой продукции. Таким образомL
единственным способом для достижения наиболее эффективной
эксплуатации УЭЦН является поиск комплексного метода защиты
обеспечив
ающего предотвращение ряда осложненийL что в свою очередь
делает возможным достижение необходимых показателей средней наработки
на отказ погружного оборудования УЭЦН являющихся экономически
целесообразными.

В настоящей работе в качестве базовых рассматрива
ются такие
осложнения как пескопроявленияL солеотложения и парафинооб
разования
.
Обоснование выделения

этих осложнений будет выполнено позднее при
описании месторождений

-

объектов исследования.

Возможной технологией позволяющей решить поставленные задачи
я
вляется магнитное воздействие на перекачиваемую среду посредством
технических решений с применением высокоэнергетических магнитных
соединений.
Методы магнитной обработки нефти известны достаточно
давноL но на практический уровень вышли сравнительно недавно

[
38
-
42
].

λривлекательность метода магнитной обработки нефти состоит в
сравнительной простоте аппаратурных решенийL высокой
производительности и значимости достигаемого эффекта.

Магнитная обработка относится к группе малоэнергетических

технологии (акустическиеL вибрационныеL магнитные и др.
)L позволяющих с
малыми

энергетиче
скими

затратами перестраивать

структуру

жидких сред
.

С помощью магнитной обработки можно воздействовать на дисперсно
-
коллоидную структуру нефтиL снижать ее вязкость (
η)

(табл.

1.
R и рис.

1.
1
9
) и
размеры нефтяных ассоциатов

[
40
, 108
].




33


Таблица
1.
2


µеологические параметры нефтей до и после магнитной
обработки

[40]

Нефть

η L мλа*с

τ
с
L λа

Е
а
L кДж/моль

Таймурзинская нефть

До МО

778,1

303,2

12,8

λосле МО (P ч)

605,0

257,3

8,2

Через R4 ч

754,6

284,5

10,9











µисунок
1.19



Зависимость динамической вязкости нефтей от скорости
сдвига: исх


до магнитной обработки; мо

после

[40]


В [
39
] отмеченоL что
м
еханизм предупреждения и сниже
ния
интенсивности
солеотложений

может состоять в томL что

магнитное
воздействие на
нефти
способствует
созданию
дополнительных центров
кристаллизации.

В [
41
] показаноL что при определенных условиях эффективными м
огут
быть
методы разделения эмульсий при сочетании магнитного поля и
термохимических

методов.

Вместе с темL следует отметитьL что вопросы влияния магнитного поля
на осложненные флюиды пока еще мало исследованы
L что и яв
илось

предметом данного диссертационного исслед
ования.

В табл
.

1.
3 приведены сравнительные

данные по методам
управления
эффективностью работы

электроцентробежных насосов.


34


Таблица
1.
3



Сравнительные данные по
методам
управления
эффективностью работы электроцентробежных насосов



Наименование

метода

Достоинства

метода

Недостатки

метода

1

Использование новых
материалов и
технологий
поверхностного
модифицирования
деталей УЭЦН

Избирательность по отношению
к видам осложнений и их
конкретных форм

Сложность подбора и
реализации технологий
поверхностного
модифицирования
деталейL а также
изготовления новых
деталей.

2


λротивопесочные
технологии (фильтры и
др.)

Большой опыт применения и
многообразие аппарат
урных
вариантов и технологий

Высокая стоимость

и
трудозатратность

3

Методы
предупреждения
солеот
ложения и
коррозии


Эффективность в случае
отдельных солей

Малая эффективность в
случае сложного состава
солейL экологическая
нагрузка


4


Совершенствование
конструкции и
режимов работы
УЭЦН


Широкие возможности по
реализации вариантов по
совершенствованию
конструкции и режимов работы
УЭЦН

Дополнительные затраты
на мониторинг и наземное
оборудование

5

Методы
предупреждения
парафиноотложений

λовышение эффективности
работы УЭЦН при
использовании ряда
технологических решений

Сложность подбора

технологий
применительно к
составам парафинов

6

Использование
методов воздействия
на нефть
электромагнитными
полями

Сравнительная простота

аппаратурных решений высокая
производительность

и
значимости достигаемого
эффекта
.

Недостаточная
теоретическая и
практическая отработка


Анализ данных табл
.

1.
3 показываетL что

каждый метод имеет свои
преимущества и недостаткиL и област
и
L где этот метод имеет возможности
быть реализованным.

Магнитные технологииL как сравнительно новый методL имеет широкие
перспективы стать одним из наиболее эффективных

[
43
]
.




35


1.4
πорм
ирование

целей и задач
диссертационной
работы


Цель работы

-

разработка комплексных решений повышения
эфф
ективности и работоспособности
электроцентробежных насосов при
эксплуатации в осложнённых условиях с использованием методов
магнитного воздействия на
добываемый
флюид.

Задачи

работы:



µ
ассмотреть

область

применения магнитного поля при эксплуатации
электроцентробежных насосов в осложненных условиях;



В
ыполнить

анализ теоретических предпосылок и экспериментальных
исследований применения магнитной обработки для воздействия на
нефти особых составов;



µ
азработать нестандартную аппаратуру

для проведения испытаний
воздействия магнитного поля на осложненные флюиды
;



λ
ровести экспериментальные исследования


по воздействию
магнитного поля на ОНπ
-
системы
;



И
сследовать процессы
формирования структурообразования в

ОНπ
-
системах при магнитной обработке;



µ
азработать

технологические решения

и
рекомендации

по
использованию
методов магнитной

обработки

добываемого флюида
на нефтяных
месторождениях.


ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ Q

1.
О
сложнения добычи могут проявляться либо изначально с

периодом
эксплуатацииL либо возникать на определенных периодах эксплуатацииL при
этом на завершающих стадиях жизненного цикла осложнения неизбежны.

R. Состав осложнений как системная группа индивидуален по отношению к
конкретному месторождению.

36


3
.

В
оздейс
твия осложнений на показатели работы электроцентробежных
насосов способны вызвать резкое снижение их служебных свойствL однако
механизмы влияния отдельных осложнений на узлы насосов пока еще
остаются не прояснёнными.

4
.

Методы теории надежности сложных сис
тем позволяют определить
комплексные и элементные параметры работоспособности УЭЦНL а также
рассчитать прогнозные характеристики надежности и разработать методы
повышения работоспособности и надежности УЭЦНL однако указанные
методы требуют выполнения больш
ого объема экспериментальных
исследования и проверки выполнимости исходных предпосылок.

5
.
Наиболее перспективными методами управления эффективностью работы
электроцентробежных насосов при эксплуатации в осложнённых условиях
представляются методы
магнитного воздействия на флюи
ды.

6. λривлекательность метода магнитной обработки нефти состоит в
сравнительной простоте аппаратурных решенийL высокой
производительности и значимости достигаемого эффекта.










37


ГЛАВА
2
АНАЛИЗ ТЕОµЕТИЧЕСКИХ λµЕДλОСЫЛОКL

ЭКСλЕµИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ
МАГНИТНОЙ ОБµАБОТКИ НЕπТИ. ХАµАКТЕµИСТИКА ОБЪЕКТА
И λОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЭКСλЕµИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ


R.Q Анализ теоретических предпосылок и экспериментальных
исследований применения магнитной обработки для возд
ействия на
нефти


На фундаментальном уровне формулировка задачи влияния магнитного
поля на нефти может быть описана как исследование взаимодействия
магнитного поля и нефтяных флюидов в плане изменения структуры и
характеристик нефтяных флюидов. Как было по
казано ранее (глава Q)L
осложненные нефтяные флюиды:



гетерогенные по химическому и фазовому составу
многокомпонентные системыL в которых присутствуют собственно
нефти (смесь углеводородов различной молекулярной массы)L а
также указанные ниже компоненты
-

осложнения;



водные системы различной минерализацииL содержащие соли;



минеральные дисперсные частицы (пески);



высокомолекулярные органические включения (асфальто
-

смоло
-

парафиновые отложения и др.);



газовые и другие компоненты.

λо химическому и физико
-

хим
ическому состоянию компоненты
осложненных нефтяных флюидов разнообразны
-

истинные растворы (соли в
воде)L коллоидные системыL минеральные дисперсные системыL
конденсированные углеводороды и иные варианты.

Более общая формулировка задачи
-

исследование взаи
модействия
магнитного поля с жидкой средой с целью установления способов
38


эффективного управления структуройL составом и гидродинамическими
характеристиками жидкой среды.

Вопросы воздействия электромагнитного поля на сплошные среды
рассмотрены в таких дисци
плинах как электродинамика сплошных сред [
44
],
гидродинамика [
45
] и в ряде других дисциплин.

Исследование природы воздействия электромагнитного поля на
сплошные среды представляет собой сложную научную проблему.

ТакL в [
44
] указаноL что если проводящая жид
кая среда находится в
магнитном полеL то при ее гидродинамическом движении в ней возникают
электрические поля и электрические токи. λри этом на токи в магнитном
поле действуют силыL оказывающие влияние на движение жидкостиL а на
само магнитное поле действу
ют токи. В результате формируются
взаимообусловленные взаимодействия между магнитным полем и жидкой
средойL что существенно усложняет понимание механизмов магнитного
воздействия на жидкую среду.

Один из базовых вопросов природы воздействия магнитного поля
и
жидких сред состоит в уяснении механизмов

рассеяния энергии магнитного
п
о
л
я в жидкой среде.

В [3
9
] отмеченоL что в отношении механизма магнитного воздействия
на нефтьL водонефтяные и водные системы нет единой общепринятой точки
зрения. В монографии Класс
ена В. И. [4
6
] рассматриваются водные системыL
тогда как для нефтедобычи характерны водные и водонефтяные системы.

λредставляется целесообразным выделить исследуемые среды по
уровню сложности состава и структуры:



водные системы (истинные растворы)


простейшие однородные
системы;



водные коллоиды
-

двухуровневые системы (вода


коллоид)L в
которых присутствуют дефектные области
-

границы раздела вода


коллоид;

39




многокомпонентные системы высшего уровня сложности
-

осложненные нефтяные флюиды (нефть с АС
λОL минеральными
солямиL водонефтяными эмульсиями и др.).

λриведенная систематизация позволяет описывать среды как
дефектные структуры:



водные системы
-

условно однородные и бездефектные;



водные коллоиды
-

неоднородные по плотности и составуL
дефектность
-

границы раздела коллоидная частица
-

среда;



осложненные нефтяные флюиды
-

высоконеоднородные по
плотности и составуL дефектность
-

границы раздела частица
-

среда.

В дальнейшем (главы 3
-
4) принцип системного описания дефектности
сред будет использован при

исследовании механизма магнитного
воздействия на нефтяные флюиды.



Водные системы

В [3
9
] проанализированы гипотезы механизма воздействия магнитного
поля на воду и водные системыL и выделены три из них:



магнитное поле воздействует на ионы солейL что
приводит к
поляризации и деформации ионовL и росту вероятности их
сближенияL и образованию центров кристаллизации;



магнитное поле воздействует на примеси водыL находящиеся в
коллоидном состоянии;



воздействие магнитного поля изменяет структуру воды.

Там же
отмеченоL что описанные гипотезы сложно применить для
объяснения практически наблюдаемых полезных технических эффектов при
магнитной обработке. Очень противоречивы и экспериментальные данные по
изменению физических свойств воды и их зависимости от параметр
ов
воздействующего поля.

40


В [
47
] указаноL что в результате обработки магнитным полем в водной
системе увеличивается скорость химических реакций и кристаллизации
растворенных веществL интенсифицируются процессы адсорбцииL ускоряется
коагуляция примесей и вып
адение их в осадок.

Водные системы
-

высокочувствительные структурыL на которые
влияет большое число факторов: состав; концентрации компонентов;
температура; давление и другие параметры.

В воде присутствуют надструктуры
-

ассоциаты
-

кластеры воды с
разм
ерами до 3L5 ′ 3P мкм [
48
].


Водно
-

коллоидные системы

Одной из наиболее изученных водно
-

коллоидных систем с точки
зрения влияния на нее магнитного поля является вода с коллоидным железом
[
49
,
50
].

В [
49
] описан механизм разрушения агрегатов из коллоидно
го железа.

µазрушение агрегата связывают с темL что составляющие его частицы в
магнитном поле приобретают одинаковую ориентацию вдоль поля и за счет
сил отталкивания отдаляются друг от друга.

Магнитная обработка жидкостей давно и широко применяется для
пре
дотвращения выпадения окислов железа для повышения
антикоррозионной устойчивости трубопроводов и котельного оборудования
в водо
-

и теплоснабжении и многих других целей.

Обобщая ограниченный круг работ по водным и водно
-

коллоидным
системамL можно отметить
следующее:



в системном плане представленные исследования сложно назвать
полноценнымиL и можно рассматривать только как начальное
приближение к пониманию механизмов воздействия магнитного
поля на указанные системы;



сами по себе водные и водно
-

коллоидные си
стемы настолько
разнообразны по составу и структуре [
51
-
53
]L что необходимо при
41


выстраивании экспериментальных исследований сформировать
четкое представление об объекте исследованийL аппаратуре и
методах магнитного воздействияL и задачах исследований;



в
случае неисполнения указанных требований будут иметь место
невоспроизводимость результатовL и побочные ложные эффекты.


Осложненные нефтяные флюиды

Осложненные нефтяные флюиды (ОНπ)


наиболее сложные объекты
для исследованияL поскольку представляют собой
сочетание разнородных по
составу и структуре компонентов.

µанее (глава Q) было показаноL что к числу значимых осложнений при
эксплуатации скважин с ЭЦН относятся солеотложенияL пескопроявленияL
парафиноотложения и ряд других факторов.

В настоящем разделе
будут рассмотрены не только указанные
осложненияL но и более широкий их спектрL что вызвано рядом
обстоятельств:



имеющиеся достоверные источники ограниченыL и не представляют
указанный состав осложнений в достаточном виде;



имеются перспективные исследовани
я по таким осложнениям как
водонефтяные эмульсииL что представляет интерес с точки зрения
понимания физико
-

химических основ магнитной технологии.

Недостаточная проработка механизмов взаимодействия магнитного
поля с относительно простыми (в сравнении с ОНπ
) водными и водно
-
коллоидными системами существенно затрудняет интерпретацию эффектов
взаимодействия магнитного поля с ОНπ
-

системами.

Вопросы влияния магнитного поля на ОНπ
-

системы рассмотрены в
ряде работ [
40,41,54
-
61
, 108
].

Ю.В. ЛоскутоваL Н.В. Юдина

описывают нефть как нефтяную
дисперсную систему со сложной внутренней организациейL способной
изменяться под воздействием внешних факторов [
40
]. λоказаноL что с
42


помощью магнитных технологий можно воздействовать на физико
-
химические и структурно
-
реологичес
кие свойства нефтяной дисперсной
системыL и в значительной степени разрушать структуры нефтяных
ассоциатовL образованных смолисто
-
асфальтеновыми компонентами и
кристаллическими парафиновыми углеводородами. В
[
54
] проведено
детальное исследование данных эфф
ектов от воздействия магнитным полем.

На рис.
2.
Q представлены графики зависимостей средних радиусов
ассоциатов от времениL из которых видноL что магнитная обработка приводит
к уменьшению их размеров.


µисунок R.Q


Изменение во времени средних радиусов а
ссоциатов до и
после магнитной обработки
[54
]


В [
55
] показаноL что эффективность предупреждения конденсации
нефтяного осадка с помощью магнитной обработки зависит от доли
парафинаL смол и асфальтенов в нефти. Так магнитное воздействие на
высокопарафинистуюL малосмолистую нефть Западно
-
Майского
месторождения снижает содержание АСλО на RQL5 %L а в случае
высокопарафинистойL смолистой нефти Арчинского месторождения


порядка 6P %L табл. R.Q.

43



Таблица R.Q


Влияние магнитной обработки на колич
ество нефтяных
отложений (ингибирующую способность) и температуру застывания
высокопарафинистых нефтей
[54
]

Образец нефти

Ингибирующая
способностьL %

Температура
застыванияL ̊С

Высокопарафинистая нефть Западно
-
Майского м/р

До магнитной обработки

Магнитообработанная


21,5

+14,8

+10,4

Высокопарафинистая высокосмолистая нефть Арчинского м/р

До магнитной обработки

Магнитообработанная


60,2

+7,2

+4,3


В [
56
] представлены исследовании по воздействию магнитного поля на
предупреждение образования
асфальто
-
смоло
-
парафинистых отложений в
нефти.

ОтмеченоL что практическая реализация магнитной технологии в
нефтедобыче непосредственно связана с темL насколько развита теория о
физико
-
химических механизмах воздействия магнитного поля на нефть. В
силу этог
оL условияL при которых магнитное поле препятствует образованию
твердых АСλОL до последнего времени оставались неясными.

В Казахстане опытным путем показана возможность эффективного
использования магнитного поля для борьбы с АСλО на скважинах Южно
-
Тургайск
ой группы месторождений. λрименение магнитного
депарафинизатора позволило в два раза увеличить межочистной период на
месторождении Арыскум.

В [
57
] метод магнитного воздействия применен в сочетании с
ультразвуковыми колебаниями. Комплексное воздействие магн
итного поля и
ультразвуковых колебаний способствует более сильному уменьшению
динамической вязкости высокопарафинистых нефтейL чем при раздельной
обработке магнитным полем и
ли ультразвуковыми колебаниями.
Эффект
снижения динамической вязкости под воздейств
ием магнитного поля имеет
устойчивый характер при разных температурахL рис. R.R.

44



µисунок R.R


Исследования изменения динамической вязкости
Харьягинской нефти под воздействием магнитного поля
[
57
]


Целесообразность комплексного воздействия магнитного
поля и
ультразвуковых колебаний показана в результате измерения времени
релаксации высокопарафинистых нефтей под воздействием физических
полейL рис. R.3L из которого видноL что комплексное воздействие значительно
увеличивает время восстановления первоначал
ьных свойств аномальной
нефти.


µисунок R.3


Исследования изменения времени релаксации ВλН после
воздействия физических полей
[
58
]

45


Водонефтяные эмульсии

В [
58
]

разделение водонефтяных эмульсий (ВНЭ) использовали
обработку электромагнитным полемL с помощью которого можно ускорить
процесс коагуляции частиц.

ОтмеченоL что широко применяемая в различных областях
промышленности магнитная обработка до настоящего време
ни не имеет
четкой общепринятой теоретической основы.

λосле изучения современного состояния и перспектив создания
установки для деэмульсации нефти были проведены аналитические и
экспериментальные исследования по гравитационной и электромагнитной
деэмульсац
ииL сопоставлены аналитические и экспериментальные данные.
Для расчета скорости свободного осаждения частиц воды в нефти
предложено соотношение:

w
0
=
d
2
(
p
в

p
м
)
1
8
µ
м
π
r
2

(
2
.1)

L где w
0



скорость свободного осаждения глобул воды в нефти; ρ
в


ρ
м



разность плотностей воды и нефти; d


диаметр глобулы воды; µ
м



динамическая вязкость нефти.

Сопоставление теоретических и экспериментальных данных скорости
свободного осаждения частиц воды в нефти
W
0

указывает на хорошую
сходимость данныхL рис. R.4.

λоказаноL что электромагнитный метод воздействия на ВУДС
эффективнее гравитационного отстоя для модельной эмульсии от 3P до 3PP
%L причем эффективность метода растет с увеличением содержания воды в
эмульсииL рис. R.5.

В [QP8] выявлено снижение
вязкости неф
ти и увеличение температуры
насыщения ее парафином при воздействии магнитного поля. Лабораторные
исследования по определению влияния на реологические свойства нефти
показываютL что вязкость нефти уменьшается с ростом величины магнитной
индукции.

46



µисунок R.4


Сопоставление теоретических и экспериментальных
данных скорости свободного осаждения частиц воды в нефти
[
58
]


µисунок R.5


Экспериментальные данные времени деэмульсации:
верхняя кривая


гравитационный отстой при t  R7 ºC; средняя кривая

гравитационный отстой при t  5P ºC; нижняя кривая


деэмульсация под
действием переменного магнитного поля
[
5
8
]


47


В [
59
] выполнены лабораторные испытания остаточной обводненности
нефтяного слоя в зависимости от магнитной обработки переменными и
постоянным
и магнитными полями.

Остаточную обводненность определяли на водно
-
нефтяных эмульсиях
месторождениях НГДУ ©Уфанефтьª (обводненность Q5L6 %L вязкость 54PP
сСт) и НГДУ ©Чекмагушнефтьª АНК ©Башнефтьª (обводненность R3L8 %L
вязкость Q45P сСт.)L табл. R.R.


Табл
ица R.R


µезультаты испытаний водонефтяной эмульсии в
магнитном поле
[
59
]

Водно
-
нефтяная
эмульсия

Тип МО

Остаточная
обводнённость
нефтиL %

ВязкостьL сСт

1

2

3

4

НГДУ ©Уфанефтьª

1

4,6

4830

2

4

4800

3

7,2

4903

4

6,6

4883

5

5,8

4874

6

5,9

4876

НГДУ
©Чекмагушнефтьª

1

4,2

985

2

3,8

980

3

6,6

1009

4

6,7

1016

5

6,9

1101

6

6,7

1015


Как следует из табл. R.RL применение магнитной технологии позволяет
достичь определенного эффекта в деэмульсации нефтиL при этом снижается
содержание
остаточной воды в нефтяной фазе и вязкость нефтяного слоя.

В [
41
] для деэмульгирования тяжелых высоковязких нефтей (вязкость
более 3P мλа*с) Киенгопского месторождения использовали магнитную
обработку нефти в сочетании с деэмульгатором.

В табл. R.3 привед
ены результаты исследований по параметрам
отделения воды из эмульсииL из которых видноL чтоL использование
48


магнитного воздействия и химических реагентов при повышенных
температурах позволяет существенно снизить остаточную обводнённость.


Таблица R.3


λараметры отделения воды из эмульсии за QRP минут
отстоя при использовании магнитного воздействия и химических реагентов
при повышенных температурах
[
41
]

µеагент

Остаточная обводнённость за QRP минут статического отстояL % (об.)

термохимия

магнитная обра
ботка с частотой поля

RP Гц

R5 Гц

3P Гц

µеапон
-


10,8

20,5

13,4

36,7

СНλХ
-
43Q5Д

6,5

9,4

6,5

3,3

ИНТЕКС
-
720

10,8

9,4

9,4

6,5


В [
60
] предложена гипотеза относительно механизма воздействия
магнитного поля на водонефтяные эмульсии. ДопускаетсяL что
первоначально частицы эмульсии защищены оболочкамиL обеспечивающими
устойчивость эмульсии.

Молекулы деэмульгатора закрепляются на поверхности
эмульгированных частицL а магнитное поле вызывает поляризацию и
взаимное притяжение эмульгированных частицL что пр
иводит к
значительному ускорению коагуляции и образованию крупных агломератов
(рис. R.6).


µисунок R.6


Водонефтяная эмульсия до (а) и после (б) магнитной
обработки
[
60
]

49


Солеотложения

В [
61
] исследовали влияние магнитного поля на процессы отложения
солей. Опыты выполняли на моделях пластовой водыL содержащих карбонат
кальция. λоказаноL что обработка постоянным магнитным полем приводит к
ускорению образования осадка (рис. R.7).


µисунок
2.
7


Выпадение осадка из раствораL обработанного
магнитным поле
м
[
61
]


Обобщение данных настоящего раздела по теоретическим
предпосылкам и экспериментальным исследованиям применения магнитной
обработки для воздействия на жидкие среды в целом и на нефти в частности
позволяет считатьL что:



в теоретическом плане вопросы
механизмов воздействия магнитного
поля на жидкие среды в целом и на нефти в частности остаются
слабо проработаннымиL что в значительной степени препятствует
выстраиванию системной методологии и технологии управления
процессами модернизации состава и структ
уры осложненных
нефтяных флюидов;



в экспериментальном плане на лабораторном уровне при
исследовании объектов ряда месторождений достигнут прогресс при
работе с некоторыми осложнениями
-

солеотложенияL водонефтяные
50


эмульсииL парафиноотложенияL образованием
смол и асфальтеновL а
также по ряду других позиций;



тем не менееL отдельные продвижения магнитной технологии пока
еще не обеспечивают надежных воспроизводимых результатов в
промышленных масштабахL что связано с нерешенностью
теоретических и опытных исследо
ваний методического и
технологического уровня.

Ключевая проблема магнитной технологии в отношении воздействия
на нефти
-

слабая проработанность вопросов взаимосвязи между
технологическими методами и объектом исследованийL учитывая меру
сложности его строен
ияL состава и свойств [
62
]. Осложненные нефтяные
флюиды
-

слишком сложный объект для прямого изучения методами
магнитной технологии. ЦелесообразноL предваряя исследование сложного
объектаL выполнить изучение более простых объектов
-

нефти без
осложненийL о
сложняющих факторов как таковыхL а также ряда
искусственных объектовL а затем переходить к более сложным объектам.

Еще один принципиальный вопрос магнитной технологии
-

устойчивость наблюдаемых эффектов (разрушение водонефтяных эмульсийL
предотвращение пар
афинообразованияL снижение вязкости и др.) в
параметрах времени и характеристик объекта и внешней среды. Можно
ожидатьL что системаL перешедшая в новое качественное состояние в
результате магнитного воздействияL после завершения этого воздействия
будет с о
пределенной скоростью релаксировать в направлении прежнего
состоянияL а значитL сам эффект должен постепенно пропадать.

Необходимо указать на отсутствие достоверных данных по
использованию магнитных методов для управления процессами
пескопроявлений как од
ного из наиболее значимых осложнений. Из этого не
следуетL что магнитные методы не подходят для решения проблемы
негативного воздействия пескопроявлений на скважинное оборудование (на
УЭЦНL в частности)L но в то же время ставит указанную проблему в разряд
51


такихL которые требуют последовательного системного исследованияL
начиная от поисковой стадииL и далее к разработке технологии на различных
уровнях
-

от лабораторной до промышленной.


2.2

Анализ аппаратуры магнитного воздействия на нефти


В настоящее
время трудно говорить о наличии системных
технологических решений магнитного воздействия на нефтиL тем не менееL
существуют отдельные подходыL которые представляют интерес [
41,
59
,63
-
67
].

В [
63
] приведена классификация магнитных аппаратов для обработки
водн
ых системL рис. R.8.


µисунок R.8


Классификация магнитных аппаратов для обработки
водных систем
[
63
]


52


Как видно из приведенной классификацииL существует широкое
разнообразие вариантов аппаратурного исполнения магнитной технологии.

Вместе с темL надо отметитьL что приведенная классификация имеет
неполный характерL и может быть дополнена и усовершенствована.

В [
64
] представлены данные по управлению процессами
солеотложения с использованием резонансно
-
волнового комплекса ©λилот
-
Qª.

В
результате воздействия µВК ©λилот
-
Qª происходит изменение
морфологии кристаллов (рис. R.9)L и осаждение солей на ГНО не происходит.



µисунок R.9


Морфология кристаллов солей: а
-

без использования
µВК ©λилот
-
Qª ; б
-

в результате воздействия µВК ©λилот
-

[
64
]


Опыт внедрения µВК ©λилот
-
Qª на предприятии ООО ©µН
-
ЮганскнефтегазªL ОАО ©Самаранефтегазª показалL что помимо снижения
солеотложения наблюдается благоприятный эффект воздействия на
скважинную жидкость
-

снижение вязкости водонефтяной эмульсииL
обе
спечивая более лёгкий подъем жидкости.

На рис. R.QP представлен данный комплексL использование данного
оборудования в компоновке с УЭЦН предполагает крепление к основанию
λЭД. Апробация данной технологии проведена на месторождениях ОАО
53


©НК ©µоснефтьªL АНК

©Башнефтьª и ООО ©ЛУКОЙЛ
-
Западная СибирьªL в
ряде случаев получены положительные результаты.



µисунок R.QP


µезонансно
-
волновой комплекс ©λилот
-

[
64
]


С использованием µВК ©λилот
-
Qª средняя наработка ГНО в
испытуемых скважинах ОАО ©НК ©µоснефтьª
увеличилась с 79 до RR9 суток
[
65
]. За счет отсутствия солеотложений в ОАО АНК ©Башнефтьª также
наблюдалось увеличение средней наработки на отказ. λо результатам
испытаний было принято решение о промышленном внедрении µВК ©λилот
-
Qª.

В [
59
] представлено уст
ройство для предотвращения отложений в
нефтяных флюидах парафина и неорганических солей с использованием
электромагнитного поля (рис. R.QQ
).


µисунок R.QQ


Электромагнитное устройство для обработки
жидкости
[
59
]
: 1
-

цилиндрический корпус из диамагнитного материалаL R
-

кольцевая магнитная системаL 3
-

сердечникL размещенный в корпусе
54


устройства; 4
-

магнитные стержниL 5
-

втулка; 6
-

силовой напорный дискL
8


пружина


В описанном устройстве имеется возможность

регулирования таких
параметров как напряженность электромагнитного поля и время нахождения
нефтяных флюидов в электромагнитном полеL что позволяет гибко подбирать
эффективные воздействия применительно к особенностям системы.

Лаптев А. Б. [
66
] предложил ме
тодологию создания агрегатов расчета и
конструирования агрегатов для магнитогидродинамической обработки
промысловых сред с целью снижения солеотложения и АСλО в
нефтепромысловом оборудовании. Эффективность подавления
солеотложения определяется величиной ма
гнитной индукцииL скоростью
потока среды через аппарат и концентрацией ионов солей жесткости.

Схема агрегата магнитогидродинамической обработки для подавления
коррозии приведена на рис. R.QR. В поперечном сечении трубопровода
установлены перегородки с вмон
тированными в них постоянными
точечными магнитами. На соседних перегородках магниты обращены
разноименными полюсами друг к другу.


µисунок R.QR


Схема устройства для МГДО промысловых сред
[
66
]
:
1


корпус; R
-

нефтяная фаза; 3
-

водная фаза; 4
-

вертикал
ьные
55


перегородки с ИМλ; 5


направление индуцированного электрического
тока; 6


векторы магнитной индукции


Описанное устройство позволяет снизить концентрацию коррозионно
-
активного иона гидроксония на два порядка. Данный способ является
физическим способ
ом воздействия на коррозионно
-
активную средуL так как
при электрохимической коррозииL как известноL окислителями могут быть
растворенный в электролите кислород или ионы гидроксонияL
соответственно целесообразным оказывается снижение концентрации ионов
гидр
оксония.

В качестве примера опытно
-

промышленной установки для обработки
водонефтяных эмульсий можно привести устройство УМλ
-
159
-
006,
созданное по заданию НГДУ "УфанефтьªL включающее блок управления и
внешний индуктор с сердечником [
41
]. λоток жидкости
обрабатывается
переменным магнитным полемL направленным поперек потока (рис. R.Q3).



µисунок R.Q3


Электромагнитная установка УМλ
-
159
-
PP6: а) блок
управления; б) индуктор установки
[
41
]


λредставленная установка показала эффективность на
месторождениях.

56


В рамках исследовательских работ [
61
] была сконструирована
установка для магнитной обработки жидкости (рис. R.Q4) с целью снижения
солеотложений в скважинах эксплуатируемых УЭЦН. λри проведении
опытно
-
промысловых испытаний данной установки
в ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª на ряде скважин получены положительные эффекты.


µисунок R.Q4


Установка магнитной обработки скважинной
жидкости
[
61
]


В [
67
] отмеченоL что в добываемом продукте почти всегда очень много
ферромагнетиков


веществ с большим магни
тным моментомL которые
оказывают значительное влияние на магнитные взаимодействия.

На рис. R.Q5 показаны кривые намагничивания отложений на МИОНL
установленном на глубине около 9PP м (Q) и RPPP м (R).

В самом продукте концентрация ферромагнетиков
достаточнаL чтобы в
магнитном поле индуктора имела место конденсация компонентов АСλО.

57



µисунок R.Q5


Кривые намагничивания отложений на МИОНL
установленном на глубине около 9PP м (Q) и RPPP м (R)
[
67
]


λринципиальное отличие устройства ©МАУТª от других
магнитных
активаторов состоит в конструкции корпуса и непосредственно самой
магнитной системы.

В [
55
] показаноL что использование устройства ©МАУТª для магнитной
обработки парафинистых и высокопарафинистых нефтей с различным
содержанием парафиновL смол и а
сфальтенов приводит к снижению
количества образующегося нефтяного осадка и температуры застыванияL
предельного напряжения сдвига и вязкости нефти.

Анализ известных аппаратурных подходов магнитного воздействия на
нефти показываетL что представленные решения

имеют единичный характерL
и при этом слабо оформлены системные технологические принципы.
Аппаратурные решения представляют собой материальное воплощение
научных и технологических разработок определённой задачиL какL напримерL
управление ОНπ
-

системами. В

условиях нерешенности научных основ
возникают сложности при выстраивании системной технологииL иL в том
числеL аппаратурных решений.


58


R.3 Характеристика объекта и постановка задачи
экспериментальных исследований


В настоящей работе объектами исследований

служат несколько
сущностей разного качества и масштаба:



воображаемые объектыL применяемые при моделировании и
теоретических исследованиях;



искусственные объектыL приготовляемые при лабораторных и
стендовых испытаниях;



реальные объекты
-

месторожденияL исп
ользуемые при выполнении
опытных работ и предлагаемые для опробования.


λринципы выбора объектов исследований (месторождений)

Критерии выбора объектов исследования
-

месторождений:



значимость

и

масштабность

объектов ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª обеспечивает широкие возможности анализа
осложнений со сложившейся структуройL а объект О
АО
©Тюменнефтегазª как находящее
ся на начальном этапе разработки
месторождение с трудноизвлекаемыми запасами; объекты ООО ©µН
-
Юганскн
ефтегазª обеспечивают 8P % добычи нефти дочернего
обществаL что в разрезе Компании составляет практически ¼ часть от
всей годовой добычи; объект ОАО ©Тюменнефтегазª
-

стратегический для Компании в части обеспечения добычи с RPQ7
года с целью компенсации па
дения добычи нефти на истощаемых
месторождениях;



доступ к базам данных объектов

в части геолого
-
промысловой
информацииL технической и проектной документации;



значимость объектов

-

данные активы являются стратегическими
для Компании по объёмам добычи нефти;

59




широкое представительство

по парку

УЭЦН
-

по ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª парк УЭЦН составлял на конец RPQ4 года 9

764
установки это порядка R8% от общего парка Компании
-

34

5Q7 шт.;



полнота и значимость осложнений

при эксплуатации УЭЦН:



Солеотложения;



Механи
ческие примеси;



АСλО.



представительство и сходство объектов

-

ООО ©µН
-
Юганскнефтега
зª схоже

с большинством месторожд
ений Западной
СибириL а объект ОАО ©Тюменнефтегазª
-

с месторождениями

с
трудно извлекаемыми запасами в ЯНАОL как наиболее
перспективной
области нефтегазодобычи в ближайшей преспективеL
что позволяет расширить область практической направленности
работы до крупных промышленных регионов и открывает
возможность разработки рекомендаций к вновь разрабатываемым
месторождениям Заполярья.

Для ис
следования выбраны объекты
-

месторождения:

1.

λриобское месторождение ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª

2.

λриразломное месторождение ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª

3.

Мамонтовское месторождение ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª

4.

Малобалыкское месторождение ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª

5.

µусское
месторождение ОАО ©Тюменнефтегазª

Указанные месторождения разрабатываются дочерними обществами на
территории деятельности ОАО ©НК ©µоснефтьª. В табл. R.4 приведены
основные характеристики объектов
-

месторождений.


60


Таблица R.4


Основные характеристики объектов


месторождений

*при выходе на проектные уровни добычи на µусском месторождении общий фонд скважин оборудованных УЭЦН
планируется обес
печить в

количестве 365 скважин

п/п

Месторождение

Год
ввода

Объект

λарк УЭЦНL шт

Доля добычи на
парк УЭЦНL %

Осложнения при
эксплуатации УЭЦН

1

λриобское

1989

АС
10
,

АС
11
L АС
12

2816

100

Соли

Мех примеси

АСλО

2

λриразломное

1986

БС
4
-
5,
Ач
5

1287

100

Соли

Мех примеси

АСλО

3

Мамонтовское

1968

АС
4
L АС
5+6
L БС
6
L БС
8
L БС
10
мон
,
БС
10
тсп
L БС
11
L ЮС
21
L ЮС
23

1231

100

Соли

Мех примеси

4

Малобалыкское

1984

Ач
1
-
3,

АС
4
-
6

АС
7
-
8

ЮС
0
L ЮС
2

1406

100

Соли

Мех примеси

5

µусское

2017

λК
1
-
7

13*

100

Мех. примеси

61




λринципы построения системной технологии управления ОНπ
-

системами

Как было показано вышеL магнитная технология имеет хорошие
перспективы для использования в методах управления ОНπ
-

системамиL
однако до настоящего времени указанн
ая технология не вышла за пределы
отдельных примеров эффективного использования. В единичных случаях
удается добиться гармонии между используемым оборудованиемL
технологическими параметрами магнитного воздействия и характеристиками
нефтяной системы. Для ка
чественного продвижения и создания системной
технологии необходимо разработать и внедрить методологию системных
решенийL позволяющую установить взаимосвязи между базовыми
элементами системной технологии
-

научными предпосылками технологииL
методами проверк
и достоверности научных гипотезL способами воздействия
на нефтяные среды и их совокупными характеристиками.

λринципы построения системной технологии применительно к такому
распространенному осложнению как пескопроявление могут быть изложены
в виде:



разрабо
тка гипотез механизмов магнитного воздействия на нефти с
дисперсной фазой (признак пескопроявления);



выполнение исследований по проверке гипотез с использованием
экспериментальных исследований при помощи разработанной
аппаратуры;



разработка принципов устой
чивости (воспроизводимости)
технологии на основе установления системных связей между
параметрами воздействия и характеристиками среды;



разработка технологических решений и рекомендаций по
использованию магнитного воздействия на нефти с дисперсной
фазой;



оп
робование разработанной технологии в условиях месторождений.

6
2




λриведенный алгоритм будет использован и при работе с иными
осложнениями.


ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ R

Q. Ключевая проблема магнитной технологии в отношении воздействия на
нефти
-

слабая проработанность воп
росов взаимосвязи между
технологическими методами и объектом исследованийL учитывая меру
сложности его строенияL состава и свойств.

2.
Анализ теоретических предпосылок и экспериментальных исследования
применения магнитной обработки для воздействия на жидкие среды и на
нефти в частности показываетL что в
экспериментальном плане на
лабораторном уровне и на ряде месторождениях достигнуты эфф
ектыL в то
время как отдельные продвижения магнитной технологии пока еще не
обеспечивают надежных воспроизводимых результатов в промышленных
масштабахL что связано с нерешенностью теоретических и опытных
исследований методического и технологического уровня
.

3. Анализ известных аппаратурных подходов магнитного воздействия на
нефти показываетL что представленные решения имеют единичный характерL
и при этом слабо оформлены системные технологические принципы.

4. λредложены принципы выбора и определен состав об
ъектов дальнейших
исследований (месторождений).

5. λредложены принципы построения системной технологии управления
ОНπ
-

системами которые рассматриваются в данной работе.

6. Обоснованы принципы выбора и определен состав объектов исследований
(месторождений).






63




ГЛАВА 3

ЭКСλЕµИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ λО
ВОЗДЕЙСТВИЮ МАГНИТНОГО λОЛЯ НА ОНπ
-
СИСТЕМЫ


3.1

λринципы методологии и выбор аппаратурных решений
лабораторных испытаний ОНπ
-
систем в условиях воздействия
магнитного поля



µанее (глава R) был
о показаноL что к числу наиболее значимых
осложнений месторождений
-

объектов исследованийL отрицательно
влияющих на эффективность эксплуатации УЭЦНL относятся механические
примеси (дисперсная минеральная фаза)L АСλО и солеотложения.

Кроме тогоL было показ
аноL что в соответствии с принципами
построения системной устойчивой технологии необходимо сформировать
представления о механизмах магнитного воздействия на нефти с
осложнениями.

Методологию проведения лабораторных испытаний ОНπ
-

систем в
условиях воздейс
твия магнитного поля составляют:



принципы и схемы воспроизведения реальных ОНπ
-

систем в состоянии
идентичном условиям промышленной выработке (динамика флюидовL их
состав и др.);



аппаратурные и технологические решения нестандартного оборудования
(лаборато
рных установок) для исследования магнитного воздействия на
ОНπ
-

системы;



методы приготовления искусственных и отбора натурных образцов
ОНπ
-

систем по принципам системного подхода к изучению сложных
объектов;



методы и технологии выполнения лабораторных и
спытаний ОНπ
-

систем с использованием нестандартного оборудования и искусственных
образцов ОНπ
-

систем;

64






методы анализа и обработки результатов лабораторных испытаний ОНπ
-

систем.

Таким образомL методология проведения лабораторных испытаний
ОНπ
-

систем
представляет собой системную группуL состоящую из
идеологии испытанийL принципов и методов воспроизведения динамических
ОНπ
-

системL аппаратурных решенийL технологий приготовления
искусственных образцов ОНπ
-

систем и интерпретаций результатов
исследовани
й.

λринципы и схемы воспроизведения реальных ОНπ
-

систем в
состоянии идентичном условиям промышленной выработке строятся на томL
что воздействия осложнений на УЭЦН имеет определённые динамические
параметры


скорость движения флюидаL время контакта флюида

с
осложнениями с колесомL а также ряд производных характеристик


кинетическая энергия частиц флюида при ударе по колесу и др.

Чем выше скорость движения флюида через магнитное полеL тем
меньше время контакта флюида с магнитным полемL и тем выше должна
б
ыть эффективность магнитной обработкиL чтобы добиться заметного
результата.

Эффективность магнитной обработки
-

показательL характеризуемый
степенью достижения результата магнитного воздействияL может быть
выражен как качественнымиL так и количественными о
ценками.

В зависимости от уровня и масштабов исследований
-

лабораторныйL
опытный или промышленный уровень
-

могут быть использованы разные
способы оценки эффективности. Значимый уровень оценки эффективности
магнитной обработки


при промышленном применени
и метода.

λоскольку осложнения индивидуальны по своей природеL то в
отношении каждого осложнения на этапе лабораторных и опытных
исследований могут быть применены адаптированные по виду осложнения
способы оценки эффективности.

65




Один из перспективных подходо
в состоит в использовании
энергетической модели взаимодействия магнитного поля с веществомL
согласно которой при взаимодействии магнитного поля происходит
рассеяние (диссипация) энергии поля. Всю энергию можно разделить на две
части
-

полезную и остальную.

λолезная энергия тратится на совершение необходимой работыL
напримерL на разупрочнение агрегатов минеральных частиц. Чем больше
доля полезной энергииL тем выше эффективность метода в отношении
данного осложнения.



Аппаратурно
-
технологические решения при
выборе схемы
лабораторной установки

В литературе описаны несколько вариантов лабораторных установок
для исследования магнитного воздействия на нефти. Из числа указанных
установок будут рассмотрены некоторые типы аппаратовL предназначенных
для управления ха
рактеристиками нефтяных системL а затем отобраны те
типы аппаратовL которые отвечают следующим критериям:



возможность испытания ОНπ
-

систем с такими осложнениямиL какL
механические примесиL АСλО и солеотложения;



возможность контроля достаточного числа тех
нологических параметров;



простота и надежность аппаратуры.

В [
66
] при решении задачи предотвращения отложения солей
использовали магнитогидродинамическую обработку модельных или
промысловых сред в лабораторных условияхL для чего изготовили установку
обрабо
тки неподвижной среды вращающимися источниками магнитного
поляL рис. 3.Q.

Состав установки: Q
-

корпус из диамагнитного материалаL R
-
источник
магнитного поляL расположенные на дисках
-

3L установленные вдоль
корпуса на вращающихся валах
-

4. Установка поз
воляет проводить
обработку среды магнитным полем; создавать в среде градиент
66




концентрации ионов солей под воздействием индуцируемого электрического
поляL а также варьировать величины индукции.




µисунок 3.Q


Схема устройства для проведения
магнитогидр
одинамической обработки модельных и промысловых сред [
66
]



λринцип магнитогидродинамического метода состоял в создании
условий повышения эффективности снижения солеотложений за счет
сочетания магнитного (магнитное поле напряженностью 8P кА/м) и
гидродинамического воздействия.

Оценка эффективности магнитогидродинамической обработки
осуществлялась с помощью оптического микроскопа МБС
-
9 визуальным
67




наблюдением процесса кристаллизации солей жесткостиL выпадавших из
отфильтрованного раствора.

В [
68
] дл
я экспериментального исследования электромагнитного
воздействия на нефтенасыщенный коллектор изготовили лабораторную
установкуL позволяющую создавать электромагнитное поле частотой QP94
кГцL максимальная сила тока


R7 АL рис. 3.R.


µисунок 3.R


Схема ла
бораторной установки [
68
]: 1


источник
переменного тока (5P ГцL RRP В)L R


счетчик электрической энергииL 3


емкость с повышающими микроволновыми трансформаторамиL
погруженными в моторное маслоL 4


амперметрL 5


высоковольтные
конденсаторы CapacitorL
6


катушки фильтров ВЧL 7


динамический
разрядникL 8


батарея конденсаторов К
-
75
-
R5 первичного контураL 9


первичная катушкаL QP


вторичная катушкаL QQ


электродL погруженный в
модель кернаL QR


медная пластиннаяL Q3


стеклянная колбаL Q4


мерная
колба


λринципL заложенный в схему установкиL давал возможность сочетать
действие электрического и электромагнитного полей.


Установка позволяла изучать влияние высокочастотного
электромагнитного поля на физическую модель керна и исследовать
подвижность н
ефти в коллектореL что представляет интерес при изучении
ОНπ
-

систем.

68




В [
58
] для разделения водонефтяных эмульсий применили
лабораторную установку (рис. 3.3)L в которой воздействие электромагнитным
полем сочеталось с тепловым. Установка состоит из емкости

с эмульсией;
автотрансформатора; статора от электромотораL создающего переменное
магнитное поле в эмульсации; каркасаL на который крепятся делительная
воронка и статор.



µисунок 3.3


Лабораторная установка деэмульсации водонефтяных
эмульсий
воздействием переменного магнитного поля [
58
]


λринцип проведения эксперимента на данной установке состоял в
усилении эффективности магнитного поля тепловым воздействиемL что
69




обеспечивало комплексный взаимодополняющий результат. Тепловое
воздействие привод
ит к усилению трансляционного движения молекулL что
создает предпосылки для деэмульсизации среды.

В [
61
] для исследования воздействия магнитного поля на
солеотложение использовали стенд при длительных периодах контакта (до
нескольких сотен с.)L рис. 3.4. λ
ри данных исследованиях модели пластовой
воды обрабатывались магнитным полем и термостатировались в течении PL5
-
3 часов. Напряженность постоянного магнитного поля составляла 3R кА/м.



µисунок 3.4


Стенд магнитной обработки жидкости с использованием
уста
новки [
61
]: 1
-

установка УМλЛ
-
1; 2
-

индуктор; 3
-

коррозиметр; 4
-

электрохимическая ячейка; 5
-

делительная воронка


Установка УМλЛ
-
Q построена на принципе оптимизации параметров
магнитной обработки в системе характеристик: напряженность магнитного
70




поля
-

время обработки


температура
-

время термостатирования
-

способы
обработки водной среды.

В [
38
] для исследования влияния магнитных и электромагнитных полей
на отложения парафина использовали лабораторную установкуL рис. 3.5.



µисунок 3.5


Лабораторная
установка для изучения влияния
магнитных и электромагнитных полей на интенсивность отложения
парафина [
38
]: 1


емкость для нефти; R


термостат; 3


термостатируемый
сосуд; 4


электродвигатель; 5


насос; 6


катушка индуктивности
(постоянный магнит); 7


система трубок; 8


термометр;9


сливная емкость;
10


индикатор отложений; QQ


охлаждаемый сосуд; QR


холодильник


Испытуемый объем нефти при различных температурах прокачивали
по системе трубок 7 через магнитное (электромагнитное) полеL создаваемое
постоянным или переменным магнитом (электромагнитом) 6 через
индикаторную трубку QPL с целью определения интенсивности отложения
парафинов. Напряженность поля во время опытов составляла P; Q4L R8L 4RL 56
кА/м.

Контролируемые параметры: время и скорость про
качки нефтиL
температураL напряженность электромагнитного (магнитного) поля.

В [
69
] при разработке магнитной установки для разделения нефтяных
эмульсий исходили из целесообразности комбинирования магнитного
воздействия с механоактивацией нефтяных эмульсий


процессом изменения
71




энергетического состоянияL физического строения и химических свойств
веществ под действием механических сил при диспергировании. Эту
энергию с успехом можно использовать для увеличения эффективности
последующих технологических процесс
ов. Для реализации принципа
комбинированного воздействия использовали более сложную в сравнении с
приведенными выше установку
-

экспериментальный стендL рис. 3.6.



µисунок 3.6


Схема экспериментального стенда
[
69
]
:

1


нагреватель;
2


центробежный насо
с; 3


аппарат магнитной обработки; 4


дезинтегратор; 5


отстойник; 6


буферная емкость; 7


датчик температуры;
8


рабочий агент (вода); 9


нефтяная эмульсия; QP


пробоотборник;
КQ…КR


краны шаровые (µуQ6 ДуQ5)


В [
54
] экспериментальные исследовани
я влияни
я магнитного поля на
структурно
-
реологические свойства нефти проводились на лабораторной
установке. λроточная лабораторная установка состояла из бюреткиL куда
помещали испытуемый образецL и далее по тефлоновой трубке пропускали
через магнитоактиват
ор на основе сплавов редкоземельных металлов
Nd
-
Fe
-
B обеспечивающих амплитуду магнитной индукции P.6
-
P.8 Тл.

72




Таким образомL на основании рассмотрения представленных
лабораторных установок и стенда можно отметитьL что используются как
простые магнитные схем
ыL так и комбинированные методы. Следует указать
на широкое разнообразие применяемых аппаратурных схем. В то же время
данные по эффективности описанных установок в плане возможности
достижения цели исследования в примененной аппаратурной схеме
представлены

в ограниченном объеме.

Из числа описанных лабораторных систем установленным критериям
отвечает блок
-
схемаL представленная на рис. 3.5.

На основе приведенной схемы нами была сконструирована и
смонтирована лабораторная установка вариативного типаL адаптиро
ванная
под задачиL решаемые в настоящей работеL рис. 3.7.


µисунок 3.7


Блок
-

схема установки для проведения испытаний
магнитного воздействия на ОНπ
-

системы: Q


сосуд для приготовления
исследуемого образца; R


линия для
подачи исследуемого образца в сосуд 3;
3


сосуд для исследуемого образца; 4


исследуемый образец; 5


линия для
транспортировки образца через магнитный элемент; 6


насос; 7


магнитный
элемент; 8


сосуд для обработанного образца; 9


линия для отбора о
бразца
из сосуда

73




Для создания воздействия магнитным полем применяли магнитный
элемент на основе сплавов редкоземельных металлов
Nd
-
Fe
-
B (неодим
-
железо
-
бор).

В качестве насоса использовали химический насос для перекачки
жидкостей WiloL модель PM
-
R5P PES с ч
астотным регулятором для создания
производительности в диапазоне P.Q ′ Q.5 (л/мин.).

На рис. 3.8 представлена собранная нами установка в реальных
лабораторных условияхL на которой проводились лабораторные
исследования.

λри выполнении исследований влияния
магнитного поля на ОНπ
-
системы применяли дополнительное оборудование и приборы для
регистрацииL контроля и определения параметров наблюдаемых результатов.



µисунок 3.8


Лабораторная установка для проведения испытаний
магнитного воздействия на ОНπ
-

сист
емы

74




3.2

Методы лабораторных исследований ОНπ
-

систем


3.2.1

Методология приготовления и отбора образцов для
исследования


Испытания ОНπ
-

систем в условиях магнитного воздействия
проводили в два этапа:



на модельных образцахL имитирующих виды осложнений:
солеотложениеL АСλО и пескопроявление (присутствие во флюиде
дисперсной минеральной фазы);



на реальных объектах исследованияL представляющих группу
месторожденийL описанных в главе R.

Такой способ имеет свое обоснование и отвечает принципу
методологии иссл
едования образцов сред с признаками неоднородностиL
неопределенности и нечеткости.

К таким средам относятся горные породы и связанные с ними системы
-

дисперсная минеральная фаза как результат разрушения породыL пластовые
воды с эффектами солеотложения и
ряд других систем. О природе
неоднородности горных пород указывают многие авторыL напримерL [
70
-
72
].

Среды с признаками неоднородностиL неопределенности и нечеткости
представляют собой статистически


вероятностные системы с высокими
дисперсиями и
коэффициентами вариации показателей свойств.

Методическое обеспечение определения свойств таких системL
напримерL горных пород слабо учитывает фактор неоднородностиL что
приводит к усилению факторов неоднородности и неопределенности пород.

Следствием факто
ров неоднородности и неопределённости указанных
сред является необходимость выполнения большого числа идентичных
измерений для набора статистически значимой совокупности с последующей
обработкой этой совокупности с использованием методов теории
вероятносте
й и математической статистики [
73,74
]. Число измерений по
75




одной экспериментальной точке может достигать нескольких сотенL что
связано с высокими затратами.

Таким образомL фактор методической неопределенности и нечеткости
измерения свойств статистических сред может рассматриваться как
существенное препятствие при экспериментальном исследовании данных
сред. В связи с вышеизложеннымL при выполнении эксперимента
льных
исследований таких осложнений как дисперсная минеральная фаза и
солеотложения использование образцов натуральных сред разумно
проводить в сочетании с предварительным изучением искусственных сред.

λринципиальную разницу между природными и искусственн
ыми
системами можно проследить на примере горных пород. λриродные породы
затруднительно воспроизводимы на лабораторном опытеL в то время как
искусственные породы поддаются воспроизведению. Искусственные
(техногенные) материалы синтезируются из известных к
омпонентов по
определенным химическим методамL что предопределяет высокую
однородность свойств таких материалов по сравнению с природными
системами.

Невоспроизводимость природных пород означаетL что нет способов
или это сделать крайне трудно
-

получить пол
ностью идентичный материал
по совокупности свойств. А из этого следуетL что результаты исследований
такого рода материалов не могут быть перенесены на более общие системы.

λредложенная методологияL основанная на использовании как
искусственныхL так и приро
дных сред решает проблему неопределенности и
нечеткости.


3.R.R Солеотложени
я


Состав объектов исследования выбирали исходя из принципов
системной методологии изучения магнитных эффектов (глава R)L по которым
при высокой сложности натурных объектов пригото
вляют искусственные
76




образцы относительно простых составовL и их изучают в первую очередьL и
только после этого исследуют сложные объекты.

В качестве объектов исследования использовали:



приготовленные водные растворы карбоната кальция с концентрациями
1.0;

QLQ и QLR по отношению к предельной растворимости соли при
комнатной температуре R5
;



пробы пластовой жидкостиL отобранные на λриобскомL λриразломномL
МамонтовскомL Малобалыкском и µусском месторождениях.

Использование карбоната

кальция обусловлено его
распространенностью при солеотложении в нефтедобыче [
75
]L так же его
преобладанием на объектах исследования.

λараметры магнитного воздействия:



продолжительность контакта жидкого раствора с магнитным полем: 5;
10; 15 c;



скорость по
тока PLQ
-
Q л/мин;



тип магнитного поля
-

постоянное;



напряженность магнитного воздействия 3P
-
QRP кА/м. Указанный
диапазон принят на основании анализа работы
[39
]L а так же на
основании применяемых параметров в рассмотренных работах [
38,61,66
].


Водные
растворы карбоната кальция

Введем параметр пересыщения p:

p
=
C
m

C
0
C
0

(
3
.1)

,
где С
m
-

текущая концентрация соли в растворе;
C
0
-

концентрация
соли в насыщенном растворе. В состоянии насыщения pQ; в состоянии
пересыщения
p
�1.

Интенсивность образования осадк
а определяли с использованием
методов аналитической химии [
76
]. Для определения содержания карбоната
кальция навеску растворяют в избытке титрованного раствора соляной
77




кислоты. Непосредственно титровать нерастворимый в воде СаСО
3

было бы
невозможно. И
збыто
к кислоты титровали

раствором щелочи.

Нами определены зависимости доли осажденного карбоната кальция от
продолжительности контакта раствора с магнитным полем и параметра
пересыщенияL представленные на рис. 3.9. В табл. 3.Q приведены результаты
наших экс
периментальных исследований по доли осажденного карбоната
кальция
в зависимости
от продолжительности контакта приготовленного
водного раствора карбоната кальция с магнитным полем.



µисунок 3.9


Зависимость доли осажденного карбоната кальция от
продолжительности контакта приготовленного водного раствора карбоната
кальция с магнитным полем и параметра пересыщения


Как видно из рис.3.9L интенсивность осаждения карбоната кальция тем
вышеL чем больше показатель пересыщения и время контакта жидкого
ра
створа с магнитным полем. Эффективность воздействия магнитным полемL
принятая за величину доли выпавшего СаСО
3
относительно изменения
времени контакта водного раствора с магнитным полем в интервале от 5 до
78




Q5 секунд составляет R4′4Q %. Эффективность увели
чивается по мере
увеличения параметра пересыщения раствора СаСО
3
.


Таблица 3.Q



Данные по доли осажденного карбоната кальция от
продолжительности контакта приготовленного водного раствора карбоната
кальция с магнитным полем

λараметр
пересыщения

Время возд
ействияL с

5

10

15

Доля выпавшего CaCO3L %

0

2,5

11,7

24,3

1,1

3,75

16,4

28,6

1,2

5,4

22,5

41


В [
77
] показаноL что степень пересыщения
-

основной показательL
определяющий интенсивность образования зародышейL что является первой
стадией формирования

кристаллического осадка процесса.

Интенсивность образования зародышей:


=

(




)


(
3
.
2
)

,
где
К

и
m
-
постоянныеL зависящие от физико
-

химических свойств
растворенного вещества и растворителя. λо ряду данных m находится в
пределах от 3L5 до 4L что означает крайне высокую роль параметра
пересыщения в процессах образования осадка из раствора
[78
].

πактор пе
ресыщения пока еще не находит отображен
ия в
исследованиях солеотложений

в нефтедобычеL что затрудняет
интерпретацию результатов экспериментальных данных.

На рисунке 3.QP представлен график зависимости доли осажденного
карбоната кальция приготовленного водн
ого раствора карбоната кальция от
напряженности магнитного воздействия при разных пересыщениях
.


79





µисунок 3.QP


Зависимость доли осажденного карбоната кальция
приготовленного водного раствора карбоната кальция от напряжённости
магнитного воздействия при
разных пересыщениях


В таблице 3.R приведены результаты наших экспериментальных
исследований по доли осажденного карбоната кальция приготовленного
водного раствора карбоната кальция в зависимости от напряженности
магнитного воздействия при разных
пересыщениях.


Таблица 3.R



Данные по доли осажденного карбоната кальция
приготовленного водного раствора карбоната кальция в зависимости от
напряженнсоти магнитного воздействия при разных пересыщениях

λараметр
пересыщения

Напряженность магнитного поля НL

кА/м

30

60

90

120

Доля выпавшего CaCO3L %

0

1,9

11,5

13,9

16,3

1,1

3

16,7

19,8

21,9

1,2

4,5

22,1

26,6

31,1


80




λредставленные на рис. 3.QP и табл. 3.R результаты свидетельствуют о
томL что влияние напряженности магнитного воздействия особенно велико
при значимых пересыщенияхL тогда как при умеренных пересыщениях
сказывается много слабее. В данном случае эффективность воздействия при
изменении напряженности магнитного поля от 3P до QRP кА/м составляет
Q6′3Q%. Стоит отметитьL что увеличение напряженност
и магнитного поля до
6P кА/м приводит к резкому повышению доли выпавшего осадка на QQ′RR%L
дальнейшее повышение напряженности слабо влияет на выпадение осадка.


λластовая жидкость месторождений

Состав пластовой жидкости многокомпонентный и достаточно слож
но
оценить предельную растворимостьL а также показатель пересыщенияL
поэтому исследование этих объектов проводилиL изучая зависимость доли
осажденного карбоната кальция в пластовой жидкости от времени контакта и
напряженности магнитного воздействияL рис.3.
QQ и 3.QR.



µисунок 3.QQ


Зависимость доли осажденного карбоната кальция в
пластовой жидкости разных месторождений от времени контакта


81




В табл. 3.3 приведены результаты наших экспериментальных
исследований по доле осажденного карбоната кальция в пластов
ые жидкости
разных месторождений в зависимости от продолжительности контакта
жидкого раствора с магнитным полем.


Таблица 3.3



Данные по доле осажденного карбоната кальция в
пластовые жидкости разных месторождений в зависимости от
продолжительности контак
та жидкого раствора с магнитным полем

Объект
исследования

Время воздействия

t
L с

5

10

15

Доля выпавшего CaCO3L %

λриобское м/р

19,8

29,1

45,3

λриразломное м/р

4,8

6,3

18,9

Мамонтовское м/р

3,1

4,2

17,2

Малобалыкское м/р

13,2

18,9

34,8

µусское м/р

5,3

9,2

27


λриведённые на рис. 3.QQ и 3.QR результаты наших экспериментальных
исследований подтверждаютL что зависимость доли осажденного карбоната
кальция в пластовой жидкости от напряженности магнитного воздействия
выражена слабееL чем от длительности
контактаL так же данная зависимость
выражена и при использовании искусственных растворов карбоната кальция.


Таблица 3.4



Данные по доле осажденного карбоната кальция в
пластовых жидкостях разных месторождений в зависимости от
напряженности магнитного в
оздействия

Объект
исследования

Напряженность магнитного поля НL кА/м

30

60

90

120

Доля выпавшего CaCO3L %

λриобское м/р

18,4

28,9

31,8

34,7

λриразломное м/р

3,4

6,4

9,1

11,8

Мамонтовское м/р

2,2

4

7,5

10,4

Малобалыкское м/р

11,6

19

22,4

25,7

µусское м/р

4,2

9,4

12,8

15,7


82




В табл. 3.4 приведены результаты наших экспериментальных
исследований по доле осажденного карбоната кальция в пластовых
жидкостях разных месторождений в зависимости от напряженности
магнитного воздействия. Время контакта сос
тавляло QP c во всех случаях.



µисунок 3.QR


Зависимость доли осажденного карбоната кальция в
пластовых жидкостях разных месторождений от напряженности магнитного
воздействия


Эффективность воздействия магнитным полемL принятая за величину
доли
выпавшего СаСО
3

относительного изменения времени контакта водного
раствора с магнитным полем в интервале от 5 до Q5 секунд составляет от
Q7′45 %. В то время как эффективность воздействия при изменение
напряженности магнитного поля от 3P до QRP кА/м составл
яет QP′34%.

λо результатам наших экспериментальных исследованийL
представленных на рис. 3.QQ и 3.QR видноL что характер зависимости доли
осажденных солей пластовой жидкости от времени контакта и
напряженности магнитного поля близок к аналогичной зависимост
и для
83




водного раствора карбоната кальция (рис. 3.9L 3.QP) за исключением тогоL что
для пластовой жидкости наблюдается разброс в пределах одного параметра
времени контакта и напряженности магнитного поля. Это может быть
связано с темL что пластовая жидкость

имеет сложный составL и конденсация
осадка происходит по разным механизмам через формирование комплексов
солей.

Таким образомL на основании результатов экспериментальных работ по
изучению влияния магнитного поля на водные растворы карбоната кальция и
плас
товую жидкость можно сделать следующие выводы:



установлена прямая зависимость интенсивности осаждения карбоната
кальция от параметра пересыщения при воздействии магнитным полем;



магнитное поле ускоряет процесс осаждения солей как в случае
растворов карбон
ата кальцияL так и пластовой жидкости;



в пределах малых промежутков времени отмечено быстрое возрастание
доли осадка от времени контактаL а также от напряженности магнитного
воздействия.

Вместе с темL полученные данные не дают ответа на вопрос о
механизмах

влияния осадка на УЭЦН. ТакL в [
61
] указываетсяL что магнитное
поле вызывает ускоренное зародышеобразование и формирование большого
числа мелких кристаллов. Однако это утверждение не подтверждено
данными по определению числа зародышей и размеров кристалло
в. Кроме
тогоL в отношении механизмов образования осадка на УЭЦН упомянутая
версия имеет определенные возраженияL связанные с темL что зародыши
особо мелких размеров обладают крайне высокой удельной поверхностью и
химической активностьюL что только усилива
ет вероятность закрепления
осадка на поверхности колеса.

Для проверки этого факта нами проведены (глава 5) исследования при
отработке конструкции и модернизации рабочего узла УЭЦН с
дополнительным магнитным элементом.


84




3.R.3 λескопроявления (дисперсная м
инеральная фаза)


Как следует из приведенных в главе Q данныхL пескопроявление или
генерация дисперсной минеральной фазы
-

наиболее значимое осложнение в
нефтедобыче. В то же времяL пескопроявление


наименее изученное
осложнение в плане понимания
механизмов воздействия магнитного поля на
генерируемую дисперсную минеральную фазу (ДМπ). Можно сказатьL что
пока еще не выработаны системные представления о целях магнитной
технологии дисперсной минеральной фазойL вызывающей абразивный износ
УЭЦН.

Чтобы с
оставить план экспериментальных работ по изучению влияния
магнитного поля на ДМπ целесообразно рассмотреть вопросы генезиса
пескопроявления и ДМπ.

Анализ литературных данных указываетL что причина пескопроявления
-

разрушение пород
-

коллекторов [
79
-
84
]. В
публикации A.M. λирвердяна
[
79
] установленоL что к песчаным следует относить скважины с содержанием
механических примесей более Q г/л в добываемой жидкости. В [
80
] отмечена
связь между разрушением пласта и прорывом воды.

В [
81
] указывается на избирательный

характер разрушения
слабосцементированных песчаниковL вызванный образованием
высокопроницаемых каналов вдоль трещинL развитых в продуктивном пласте
по вертикали и вдоль плоскостей напластования слойковL рис. 3.Q3.

В [8R] к причинам и факторам пескопроявле
ний отнесены:



слабосцементированный коллектор;



вязкость пластового флюида;



скорость движения флюида в пласте;



депрессия;



напряжения в призабойной зоне пласта;



загрязненность призабойной зоны пласта.

85






µисунок 3.Q3


Схема разрушения λЗλ Гатчинского λХГ
[8
1
]: а


образование высокопроницаемых каналов в λЗλL полученное в результате
анализа работы скважин; б


разрушение терригенных девонских песчаников
из обнажений коренных пород Ленинградской области. Q


слабосцементированный песчаник; R


тектоническая тр
ещиноватость; 3


высокопроницаемые каналы в песчанике


В [
83
] среди факторов пескопроявлений отмечены такие позиции как
прорыв водыL истощение пластаL аномальное распределение вертикальных и
горизонтальных стрессов в пластеL частые изменения перепадов дав
ления на
забое как результат внезапных и частых остановок скважины
.

В [
84
] для экспериментального исследования разрушения пород в
процессах фильтрационных взаимодействий использован метод
приготовления искусственных образцов горных породахL и показаноL что

разрушение песчаников происходит в несколько этапов по механизму
вымывания связки из узлов пространственного каркаса. Таким образомL
экспериментально доказано разрушение песчаника в результате
проникновения воды по поровому пространству песчаника.


На рис
. 3.Q4 представлен график зависимостей коэффициента
проницаемости песчаника от времени.

86





µисунок 3.Q4


Зависимость коэффициента проницаемости песчаника
от времени [
84
]


µезультатом разрушения песчаника становится образование большого
числа частиц дисперсной минеральной фазы
-

обломков породы. Обломки
песчаника представляют собой агломераты из зерен породыL рис.3.Q5. На
представленном микроснимкеL выполненном нами при помо
щи цифрового
микроскопа
Motic

модель
DMBA
-
3QPL наглядно показано строение
агломерата из зёрен породы.


µисунок 3.Q5


Агломерированная минеральная частица

87





С точки зрения интенсивности воздействия на рабочие узлы УЭЦН
принципиальное значение имеет размер
частиц породы в момент
столкновения с узлами УЭЦН. Следует отметить сходство и различие между
такими осложнениями как солеотложение и дисперсная минеральная фаза.
λризнаки схожести этих осложнений состоят в томL что в обоих случаях узлы
УЭЦН испытывают воз
действие дисперсной фазыL однако природа этих фаз
разная:



в случае солеотложения из растворов пластовой жидкости формируются
гидратированные комплексы малых размеров и высокой химической
активности;



в случае пескопроявления формируется дисперсная минеральн
ая фазаL
которая в большинстве случаев (за исключением коллоидной глинистой
фракции) представлена малоактивными частицами.

λоэтому для солеотложения значимы физико
-

химические
взаимодействияL а для дисперсной минеральной фазы
-

энергетические
механизмы (э
розионныеL абразивные и др.).

Очевидно при одной и той же скорости кинетическая энергия тонких
частиц будет меньшеL чем крупных агрегированных частиц.

Из этого следуетL что целью магнитного воздействия может быть
диспергирование дисперсной минеральной фаз
ы до тонких частиц.

В литературе мало сведений относительно размеров частицL
образующихся при разрушении пород.

ТакL в [
85
] в компании ООО ©µН
-
λурнефтегазª выполнены
исследования гранулометрические исследованияL и показаноL что размеры
основной части механ
ических частиц составляют от PLQ6 до PLQ мм (5Q%)L
рис. 3.Q6.

88





µисунок 3.Q6


Микрофотография механических частиц [
85
]


Более полные данные по распределению частиц по размерам
приведены в [
86
]L где представлены частотные распределения частиц по
размерамL
рис. 3.Q7.



µисунок 3.Q7


Частотные распределения частиц по размерам [
86
]

89





Многие источники [
87
-
89
] указывают на тоL что горные породы имеют
микронную и более тонкую пористостьL что указывает на гораздо меньшие
размеры частиц породыL чем по данным [
86
].

Остаются не исследованными вопросы изменения размеров частиц
горной породы от момента разрушения породы до непосредственного
контакта с узлами УЭЦН. Обломочные фрагменты породы при движении в
потоке нефти под действием сдвиговых напряжений способны
диспер
гироваться до более тонких частиц. Эти положения основаны на
принципах термодинамикиL физико
-
химической механики [
90
] и теории
разрушения горных пород [9
1
].


Характеристики пород
-

коллекторов месторождений объектов
-

исследований

λреимущественно
породы
-
коллекторы объектов исследования
представлены мелкозернистыми песчаникамиL крупнозернистыми
алевролитамиL а так же переслаиванием мелко
-

и среднезеристого песчаника.

λо вещественному составу породы близки к полимиктовому типу.
Основными породообразу
ющими минералами являются кварц (35 %)L
полевые шпаты (45 %)L обломки горных пород (Q5 %) и слюды (5 %).

λолевые шпаты представлены калиево
-
натриевыми или калиевыми
плагиоклазами и ортоклазами. Обломки горных пород содержат кварцитL
кремнистые и кварц
-
по
левошпатовые осадочные и эффузивные разности.
Слюды представлены преимущественно мусковитомL биотитом и хлоритом.
Глинистый цемент имеет состав в виде каолинита (45%)L хлорита (35%)L
гидрослюды (RP%) и в отдельных случаях кальцит с содержанием около 5%.
λо
ристость в среднем варьируется в диапазон Q6
-
3Q %L проницаемость в
пределах от 6L4

-

467 мД.


90




Экспериментальные исследования магнитного воздействия на
ОНπ
-

системы с дисперсной минеральной фазой

Экспериментальные исследования строились в несколько этапов:



приготовление искусственных образцов песчанистых пород;



проведение имитационно
-
фильтрационных испытаний искусственных
образцов до разрушения и образования обломочной дисперсной
минеральной фазы;



выполнение исследований по магнитному воздействию на водную
суспензию с частицами
-

обломками с целью диспергирования частиц;



выполнение исследований по магнитному воздействию на нефти с
частицами


обломками с целью диспергирования частиц.

Для приготовления искусственных образцов песчанистых пород
использовали алю
мо
-

и кремнеоксидные соединенияL как наиболее
распространенные компоненты горных пород.

λриготовление образцов песчанистых пород производили с
использованием минеральных частицL коллоидных частиц (цемента) и воды.

Для проведения исследований изготовлены
образцы песчанистых
пород составов:



минеральный компонент
-

безводная химически инертная модификация
окиси алюминия
-

Аl
2
O
3

(корунд);



коллоидная компонента
-

SiO
2

(
к
ремнезоль);



вода дистиллированная.

Корунд использовался как минеральная основа скелета пор
одыL
прочность которого создавалась за счет части коллоидной фракцииL которая
связывала частицы минерального скелета между собой.

λриготовление образцов состояло в нескольких процедурах:



изготовление сырого материала путем смешения компонентов в
заданных п
ропорциях и формовании образцов;

91






сушка образ
цов при температуре Q5P
-

RPP ºС

и выше для удаления
избыточной влаги и регулирования влагосодержания;



определение свойств образцов: плотностиL пористости и др.

Таким образомL были приготовлены образцы песчанисты
х пород
состава:



Аl
2
O
3

-

95 масс. %L SiO
2
-
5 масс. %.

Выбор способа разрушения образцов был обусловлен процессами
обводнения породL при которых в результате фильтрационных
взаимодействий вода
-

порода происходит разрушение пород.

Испытания образцов пород
при гидродинамическом воздействии
выполняли по схеме опыта Дарси с созданием определенного
гидростатического напора жидкости h вплоть до разрушения образца (рис.
3.18).

Эта схема позволяет имитировать условия обводнения.

В опыте Дарси устанавливается соотн
ошение между расходом воды QL
проходящей через образец породыL и потерей гидростатического напора
жидкости h:

Q
~
F
L
h

(
3
.
3
)

,
где
F
-

площадь поперечного сечения сосудаL
L
-

высота образца.





µисунок 3.Q8


Схема опыта
Дарси

92





µазрушение образцов песчаников происходило при давлениях R
-

2,5
МλаL обломочные фрагменты высушивали и определяли размеры в
оптическом цифровом микроскопе.

На следующем этапе выполняли исследования по магнитному
воздействию на водную суспензию с ча
стицами
-

обломками с целью
определения возможности диспергирования частиц. Концентрация
фрагментов песчаника в воде составляла 3 масс. %.

λараметры магнитного воздействия: интенсивность
-

QRP кА/м;
продолжительность
-

5 с.

µасчет диаметров частиц после ма
гнитной обработки выполняли по
микрофотографиям при помощи программного продукта

v
.300.

Микроснимки выполняли при помощи цифрового микроскопа
Motic

модель
DMBA
-
3QP (рис. 3.Q9).


µисунок 3.Q9


Цифровой микроскоп
Motic

модель
DMBA
-
310

На рис.
3.RP приведены результаты наших экспериментальных
исследований в виде гистограмм распределения частиц песчаника по
диаметру

до и после магнитной обработки
.

93





µисунок 3.RP


Гистограммы распределения частиц песчаника по
диаметру до и после магнитной обработ
ки.

Объект:

водная суспензия с
частицами
-

обломками песчаника


В табл. 3.5 приведены результаты наших экспериментальных
исследований в виде параметров частотного распределения частиц песчаника
по диаметру до и после магнитной обработки. Объект: водная сусп
ензия с
частицами
-

обломками песчаника.


Таблица 3.5


λараметры частотного распределения частиц песчаника
по диаметру до и после магнитной обработки.

Объект:

водная суспензия с
частицами
-

обломками песчаника

λараметры

Значимые диапазоны диаметра частиц п
есчаника до магнитной
обработкиL мм

Интервал
диаметров
d,
мм

PLR′PL7

PL7′QLR

QLR′QL7

QL7′RLR

RLR′RL7

RL7′3LR

3LR′3L7

Средний диаметр
diL мм

0,45

0,95

1,45

1,95

2,45

2,95

3,45

Частота
Δ
Qn
, (%)

3,4

9,5

16,3

40,4

19,7

8,4

2,3

λараметры

Значимые
диапазоны диаметра частиц песчаника после магнитной
обработкиL мм

Интервал
диаметров
,
мм

PLR5′PL5

PL5′PL75

PL75′Q

Q′QLR5

QLR5′QL5

QL5′QL75

QL75′R

Средний диаметр
diL мм

0,375

0,625

0,875

1,125

1,375

1,625

1,875

Частота
Δ
Qn, (%)

2,7

4,6

25,7

41,3

16,5

6,4

2,8

94




Для исследования влияния длительности магнитного воздействия на
параметры распределения использовали такую характеристику как
среднечисленный диаметр распределения.

На рис. 3.RQ приведены результаты наших экспериментальных
исследований в виде
графической зависимости среднечисленного диаметра
песчаника d
n

от длительности магнитного воздействия. λри изменении
длительности воздействия магнитным полем с 5 с. до Q5 с. среднечисленный
диаметр песчаника d
n

уменьшается с PL95 мм до PL84 ммL что отражае
т
присутствие эффекта диспергирования частиц.


µисунок 3.RQ


Зависимость среднечисленного диаметра частиц от
длительности магнитного воздействия


Из сопоставления гистограмм распределения частиц песчаника по
диаметру (рис. 3.RP) до и после магнитной обр
аботки следуетL что магнитная
обработка способствует уменьшению среднего размера частиц от QL93 до PL95
ммL что означает достижение существенного эффекта диспергирования
частиц. Эффективность принятая за величину относительного изменения
среднечисленного д
иаметра частиц составляет 5PL7 %.

Одновременно
достигается эффект снижения параметра дисперсии и гомогенизации
совокупности частиц по размеру за счет разрушения крупных частиц
-

агломератов.

Отдельно следует указать на значимость такого параметра как
длит
ельность обработки (рис. 3.RQ)L что можно объяснить кинетическим
95




механизмом процесса диспергирования агломератов. ЭффективностьL
принятая за величину относительного изменения среднечисленного диаметра
частиц составляет QQL5 %.

Тем самым установлена возможн
ость диспергирования обломочных
агломератов крупных размеровL что имеет принципиальное значение с точки
зрения технологии управления таким осложнением как пескопроявление.
Устранение крупных агломератов магнитным полем


ключевой этап
технологии управления

эффективностью работы электроцентробежных
насосов при эксплуатации в осложнённых условиях [
92
].

На следующем этапе работ для исследования магнитного воздействия
системы с дисперсной фазой использовали более сложный объект


композицию из нефти Мамонтовско
го месторождения (скважина №5888) и
обломочные фрагменты песчаникаL описанного и применённого ранее.

Концентрация фрагментов песчаника в нефти составляла 3 масс. %.

λараметры магнитного воздействия: интенсивность
-

QRP кА/м;
продолжительность
-

5 с.

µезультаты магнитного воздействия на композицию нефти с
фрагментами песчаника приведены на рис. 3.RR.



µисунок 3.RR


Гистограммы распределения частиц песчаника по
диаметру после магнитной обработки
.
Объект:

композиция

нефти с
частицами
-

обломками песчан
ика

96




Таблица 3.6


λараметры частотного распределения частиц песчаника
по диаметру до и после магнитной обработки.

Объект:

композиция нефти с
фрагментами песчаника

λараметры

Значимые диапазоны диаметра частиц песчаника до магнитной
обработкиL мм

Интервал
д
иаметров
,
мм

PLR′PL7

PL7′QLR

1
LR′QL7

QL7′RLR

RLR′RL7

RL7′3LR

3LR′3L7

Средний диаметр
diL мм

0,45

0,95

1,45

1,95

2,45

2,95

3,45

Частота
Δ
Qn, (%)

3,4

9,5

16,3

40,4

19,7

8,4

2,3

λараметры

Значимые диапазоны диаметра частиц песчаника после магнитной
обработкиL мм

Интервал
диаметров
,
мм

PLR5′PL5

PL5′PL75

PL75′Q

Q′QLR5

QLR5′QL5

QL5′QL75

QL75′R

Средний диаметр
diL мм

0,375

0,625

0,875

1,125

1,375

1,625

1,875

Частота
Δ
Qn, (%)

3,8

7,7

15

22,6

28,3

16

6,6


Как следует из результатов наших
экспериментальных исследований
(рис. 3.RR)L в случае композиции нефть с фрагментами песчаника эффект
дробления минеральных частиц так же имеет место бытьL что
подтверждается уменьшением среднего размера частиц от QL93 до QLRR ммL но
выражен существенно сла
бееL чем в водных суспензиях. Это связаноL
вероятноL с существенно большей вязкостью нефти по сравнению с водой.
ЭффективностьL принятая за величину относительного изменения
среднечисленного диаметра частиц составляет 36L7 %.

Таким образомL на основе выпол
ненных исследований по магнитному
воздействию на пескопроявления (генерация дисперсной минеральной фазы)
можно сделать следующие выводы:



использованная методология опытных работ характеризуется как
системная и устойчивая в плане получения воспроизводимых
р
езультатовL что позволяет сделать достоверные обобщенияL системные
методические и технологические решения;

97






впервые показаноL что с помощью магнитной обработки может
достигаться устойчивый эффект диспергирования элементов горной
породы в составе композиции
как
нефти
L так и воды

с дисперсной
минеральной фазой;



установленный эффект диспергирования элементов горной породы
позволяет сформулировать принципы технологии повышения
эффективной эксплуатации ЭЦН при пескопроявлениях.


3.R.4 λарафиноотложения


Объектами

исследования были нефти λриобскогоL λриразломногоL
МамонтовскогоL МалобалыкскогоL и µусского месторождений.

Цель исследований
-

изучение возможности снижения вязкости нефти
объектов исследования при помощи воздействия магнитным полем.

λараметры
магнитного воздействия: интенсивность
-

30
-
QRP кА/м;
продолжительность
-

от 5 до Q5 с.

λараметр вязкости образцов исследования определяли при помощи
ротационного вискозиметра
Rheotest

модель
RN

4.Q (рис. 3.R3).



µисунок 3.R3


µотационный вискозиметр
Rheotest

модель
RN

4.1

98





На рис. 3.R4 показана зависимость вязкости нефти МамонтовскогоL
МалобалыкскогоL λриразломногоL λриобского и µусского месторождений от
продолжительности магнитного воздействия.

ЭффективностьL принятая за величину относительного измен
ения
вязкости нефти до и после магнитной обработки при изменении времени
контакта обрабатываемого образца от 5 до Q5 секунд составляет RP′4Q%.



µисунок 3.R4


Зависимость вязкости нефти
λриобскогоL
λриразломногоL МамонтовскогоL МалобалыкскогоL и µусског
о
месторождений

от продолжительности магнитного воздействия



99




В табл. 3.7 приведены данные наших экспериментальных исследований
по вязкости нефти МамонтовскогоL МалобалыкскогоL λриразломногоL
λриобского и µусского месторождений от продолжительности магнитн
ого
воздействия.


Таблица 3.7


Данные по вязкости нефти λриобскогоL λриразломногоL
МамонтовскогоL МалобалыкскогоL и µусского месторождений от
продолжительности магнитного воздействия

λараметр
пересыщения

Время воздействия

t
L с

5

10

15

Динамическая
вязкость μL мλа*с

λриобское м/р

24,
4

20,5

16,9
5

λриразломное м/р

14,5

12,3

9,8

Мамонтовское м/р

26,7

22,8

18,3

Малобалыкское м/р

14,8

12,7

10,2

µусское м/р

497,8

461

418


Снижение вязкости нефти при магнитном воздействии может быть
связано с
разрушением пространственных комплексовL образующихся в
присутствии парафинов и асфальтенов [
54
]. Данные представления
подтвержденны экспериментальноL влияют на снижение интенсивности
отложения АСλО. Текущие экспериментальные данные доказывают
практическую

возможность снижение вязкости нефти при воздействии
магнитным полем [
78
].

На рис. 3.R5 приведена зависимость вязкости нефти МамонтовскогоL
МалобалыкскогоL λриразломногоL λриобского и µусского месторождений от
напряженности магнитного поля.

ЭффективностьL

принятая за величину относительного изменения
вязкости нефти до и после магнитной обработки образца при изменении
напряженности магнитного поля от 3P до QRP кА/м составляет Q4′34%.



100





µисунок 3.R5


Зависимость вязкости нефти
λриобскогоL
λриразломногоL
МамонтовскогоL МалобалыкскогоL и µусского
месторождений

от

интенсивности воздействия


Как видно из рис. 3.R5 и табл.

3.
8L зависимость изменения вязкости
нефти от напряжённости магнитного воздействия выражена слабееL чем от
длительности контакта.

Таким обра
зомL опытным путем показаноL что воздействие магнитным
полем снижает вязкость нефти МамонтовскогоL МалобалыкскогоL
λриразломногоL λриобского и µусского месторождений.

101




Таблица 3.
8


Данные по вязкости нефти МамонтовскогоL
МалобалыкскогоL λриразломногоL λрио
бского и µусского месторождений от
напряженности воздействия

Объект
исследования

Напряженность магнитного поля
H
L кА/м

30

60

90

120

Динамическая вязкость μL мλа*с

λриобское м/р

22,
7

20,6

19,5

18,8

λриразломное м/р

13,5

12,4

11,6

10,9

Мамонтовское
м/р

24,
9

22,7

21,3

20,4

Малобалыкское м/р

13,
8

12,8

11,9

11,2

µусское м/р

487,3

475

460

450



3.3

Анализ результатов экспериментальных исследований и
уточнение задачи
построения физико
-
механических принципов
формирования структурообразования в

ОНπ
-

систем
е

при магнитной
обработке


Обобщение результатов экспериментальных исследований по
магнитной обработке ОНπ
-

систем позволяет сделать ряд принципиальных
утверждений:



магнитное воздействие может быть эффективным средством управления
такими
осложнения
ми нефтедобычи как солеотложения
,
пескопроявления (генерация дисперсной минеральной фазой) и
парафиноотложения;



появляется возможность сформулировать термодинамический подход к
объяснению механизмов воздействия на ОНπ
-

системы;



разработанная мето
дология исследований влияния магнитного поля на
ОНπ
-

системыL построенная на системных подходах и
предусматривающая приготовление искусственных образцовL позволила
обеспечить устойчивость получаемых результатов и достоверность
интерпретаций;

102






проверка выдв
инут
ых

гипотез по магнитной обработке ОНπ
-

систем
может быть продолжена на объектах более сложной природы по
сравнению с искусственными породами
-

на кернах пород.

Термодинамический подход к объяснению механизмов магнитного
воздействия на ОНπ
-

системы со
стоит в рассмотрении способов
распространении энергия электромагнитного поля в сплошном теле [
93
].

Электромагнитная волнаL попадая на среду с системой зарядовL придает
им импульс движения. Это движение сопровождается излучением во все
стороны: происходит р
ассеяние первоначальной волны. В конечном итоге
электромагнитная энергия переходит в тепловую.

ТакL в случае пескопроявления (генерация дисперсной минеральной
фазы) и парафиноотложения есть основания считатьL что конденсация
энергии происх
одит на дефектных

областях ОНπ
-
систем

-

границах
агломератов и ассоциатовL что приводит к диспергированию этих
образований и гомогенизации нефтяных систем.

В случае солеотложения энергия магнитного поля расходуется на
создание
-

зарождение и рост гидратированного кристалли
ческого осадка.

В плане научной новизны перспективны исследования процессов
формирования структурообразования в ОНπ
-
системе при магнитной
обработке. Задача такого плана в случае генерации дисперсной минеральной
фазы
-

определение микроструктурных механизм
ов разрушения и
диспергирования песчаникаL а в случае солеотложения
-

поиск механизмов
управления солеотложением с целью снижения его влияния на работу УЭЦН.


ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3

Q. λредложены принципы методологии проведения лабораторных испытаний
ОНπ
-

систе
м в условиях воздействия магнитного поля.

R. На основе анализа аппаратурных решений лабораторных испытаний по
воздействию магнитного поля на исследуемые системы создана лабораторная
103




установкаL используемая для изучения изменения ОНπ
-
систем при
воздействии
постоянным магнитным полем.

3. Установлена прямая зависимость интенсивности осаждения карбоната
кальция от
параметра пересыщения при воздействии магнитным полем.
Воздействие магнитного поля в течении Q5 секунд на водный раствор
карбоната кальция увеличивае
т количество выпадающего осадка
CaCO
3
на
R4′4Q%L эффект увеличивается от R4% до 4Q% по мере изменения параметра
пересыщения от P до QLR. Увеличение напряженности магнитного поля до 6P
кА/м приводит к резкому повышению доли выпавшего осадка на QQ′RR%L
даль
нейшее повышение напряженности слабо влияет на выпадение осадка.

4. Наблюдается
L что с помощью магнитной обработки может быть достигнут
устойчивый эффект диспергирования элементов горной породы в составе
композиций с дисперсной минеральной фазой. Так при в
оздействии
магнитным полем напряженностью QRP кА/м на композицию водной
суспензии с частицами
-
обломками песчаника среднечисленный диаметр
частиц уменьшается в QL5 разаL при воздействии на композицию нефти с
частицами
-
обломками песчаника среднечисленный диа
метр частиц
уменьшается в QL36 раза.

5. Опытным путем показаноL что с помощью воздействия магнитным полем

в
интервале от 5 до Q5 секунд
снижается вязкость нефти исследуемых образцов
до 4P%L а изменение напряженности от 3P до QRP кА/м приводит к снижению
вя
зкости до 34%.
Зависимость изменения вязкости нефти от напряжённости
магнитного воздействия выражена слабееL чем от длительности контакта.

6. λолученные результаты наших лабораторных экспериментов позволяют
сделать утверждениеL что при воздействии магнитно
го поля на ОНπ
-
системы
изменяются процессы формирования структурообразования. Данный эффект
может рассматриваться как возможность уменьшения отрицательного
воздействия от пескопроявления и солеотложения на работу УЭЦН при
воздействии магнитным полем на доб
ываемый флюид.

104




7. На основании подходов термодинамики и теории поля предложена
гипотеза о механизме магнитного воздействия на ОНπ
-

системы.


























105




ГЛАВА
4
ИССЛЕДОВАНИЕ λµОЦЕССОВ πОµМИµОВАНИЯ
СТµУКТУµООБµАЗОВАНИЯ В ОНπ
-
СИСТЕМАХ λµИ
ВОЗДЕЙСТВИИ МАГНИТНЫМ λОЛЕМ


Как указывалосьL ранее (главы Q
-
3)L прогресс магнитных методов в
нефтедобычеL а также в других сферах применения ограничен уровнем
понимания природы механизмов взаимодействия магнитного поля со средой
воздействия. Указанный ур
овень обусловлен как научнымL так и
экспериментальным знанием механизмов взаимодействия магнитного поля
со средой воздействия. В случае нефтяных системL и в частностиL ОНπ
-

системL существуют методологические вопросы построения плана
исследованийL связанны
е со сложностью воспроизведения условий
взаимодействия магнитного поля с нефтяными осложненными флюидамиL
поскольку это взаимодействие протекает на большой глубинеL где
затруднительно или невозможно организовать выполнение прямых
измерений основных парамет
ров. Нами предлагается следующая
методология исследования магнитного воздействия на ОНπ
-

системы
представлена на рис. 4.Q.

Системность методологии обеспечивается использованием принципов
постепенного перехода от относительно простых сред


(искусственных
образцов)
-

к средам высокой сложности
-

реальным представителям ОНπ
-

осложнений. Опыты на лабораторном оборудовании на искусственных
образцах позволяют обеспечить базовое требование испытаний
-

устойчивость и воспроизводимость результатов. На следующем эт
апе
испытаний
-

при исследовании реальных объектов
-

устанавливается
насколько закономерностиL выявленные на искусственных образцахL
воспроизводятся на природных средах.

На этапе исследования процессов формирования структурообразования
в ОНπ
-
системах при м
агнитном воздействии решается задача обобщения
данных экспериментальных исследований и формирование научно
-

106




обоснованного целостного представления по механизму воздействия
магнитного поля на определенные ОНπ
-

системы.



µисунок

4.1


Методология исследования магнитного воздействия на
ОНπ
-

системы


λосле исследования принципов формирования структурообразования в
ОНπ
-
системах при воздействии магнитным полем уточняются
предполагаемые гипотезы. Заключительное подтверждение гипотез
проводится после апробации предлагаемой технологии в реальных условиях
месторождения посредством проведении опытно
-
промышленных испытаний.
Стоит отметитьL что экспериментальные методы верификации гипотез не
входят в рамки данной научной работы.


4. 1
Иссле
дование
принципов и
формирование
предпосылок
генерации дисперсной минеральной фазы (ДМπ)


107




4.Q.Q Агломераты и зерна
-

основные элементы дисперсной
минеральной фазы


Несмотря на большое число работ по пескопроявлению многие
вопросы остаются не проясненными. Это утверждение может быть раскрыто
на примере песчаника как наиболее распространенной породыL
порождающей пескопроявление. Один из главных параметров песчаника
-

ра
змер зерен структуры. λод зерном понимается элементарная
микроструктурная единица породыL сохраняющая свою целостность в
процессах разрушения породы. Относительно размеров зерен песчаников
имеется широкий набор данных разных авторов. ТакL Кузнецов В.Г.
[94
]
указывает на размеры зерен (кристаллитов) от 5 до RPPP и более мкмL тогда
как данные [
87,95
] относят песчаники к существенно более тонким зернам
.



µисунок 4.R


µаспределение пор в песчанике по диаметру
[94
]

108





Следует отметитьL что в
[87,95
] приводятся
данные по распределению
пор в песчаникеL и прямое соотнесение размеров пор и зерен требует
поясненияL которое представлено ниже.

Определим размеры пор по типам одинаковых по размеру зерен в
модели.

µадиус межзеренной поры R
мз
L образованной тремя соприкасающимися
зернами
-

сферами с радиусом
r
к

(рис. 4.
3
):

R
мз

0
,
155
r
к

(
4
.
1
).








µисунок 4.
3



λора межзеренная


Таким образомL размер поры в 6
-
7 раз меньше
размера зерна.

В настоящее время отсутствует четкое понятие ©зернаª горной породыL
что имеет негативные последствия при исследовании пескопроявлений и
процессов генерации ДМπ.

Вследствие крайне широкого разнообразия горных пород
-

их свойствL
способности к

разрушениюL а также многообразия факторов воздействия на
породы
-

их разрушение может проходить по множеству вариантовL и
заканчиваться на стадии далекой до полного разрушенияL которое отвечает
отсутствию агломерат
ов и зеренному состояниюL рис. 4
.4
.

109
















µисуно
к 4
.
4



Диаграмма
разрушения и диспергирования

породы: Q
-

малая скорость диспергирования; R
-

средняя скорость диспергирования; 3
-
высокая скорость диспергирования


λолное разрушение до монозерен практически недостижимоL поэтому
на любой стадии диспергирования дисперсная фаза состоит из композиции
агломератов и зерен. В верхней части диаграммы в области крупных
размеров частиц располагается зона агломератовL
r
0

-

усло
вный начальный
размер породыL который отвечает размеру изучаемого объекта породы и
может иметь значительные размеры. Если в ходе разрушения и
диспергирования породы размеры частиц остаются в зоне агломератовL это
значитL что степень разрушения малаяL и нов
ые поверхности не образуются
или с
оздаются в малой степени (рис. 4
.
4
L кривая Q).
Если же разрушение и
диспергирование породы имеет высокодинамический и интенсивный
110




характерL то это отвечает достаточно быстрому переходу породы из зоны
агломератов в
зону зер
ен (рис. 4
.
4
L кривая 3).

λроцесс разрушения и диспергирования породы и диспергирования
частиц происходит по этапам:



первоначально порода под действием комплекса нагрузок и
воздействий разрушается на максимально крупные обломки;



на следующей стадии
происходит разрушение обломков в результате
их движения в динамическом флюиде (водаL нефть);



указанное разрушение обломков имеет место по причине
столкновения обломков друг с другом и деформационных напряжений
в вязкой средеL а также химического растворени
я глинистого цемента;



на третьей стадии диспергирование обломков идет по причине
воздействия на них со стороны узлов и установок нефтегазодобычи.

Для аналитического и количественного описания разрушения и
диспергирования породы необходимо использование гру
ппы параметров
определения размеров частиц.


4.1.2
Т
трёхуровне
вый

метод определения средних диаметров
частиц: среднечисленныйL среднеповерхностный и среднемассовый
диаметр


λри решении актуальных задач пескопроявления недостаточноL как это
принятоL
использования среднечисленного диаметра частицL а требуется
применение более полного и глубокого инструментария
-

трехуровневого
комплекса средних параметров частицL включающего характеристики
размеров частиц линейногоL поверхностного и объемного измерения
:



среднечисленный диаметр
-

измерение первого порядка (линейное);



среднеповерхностный диаметр
-

измерение второго порядка;



среднемассовый диаметр
-

измерение третьего порядка.

111




Одновременное знание характеристик частиц на трех уровнях
позволяет получить вс
есторонний объем информации о геометрических
свойствах дисперсной минеральной фазы [
96,

97
]L а также выполнить
аналитические оценки динамических и кинетических процессов
пескопроявления.

Для определения средних диаметров частиц применимы соотношения
[
98
]:



среднечисленный диаметр:








(
4.
2),



среднеповерхностный диаметр:



(
4.
3)
,



среднемассовый диаметр:



(4.4),

где d
i
-

диаметр частицы в i
-
ом диапазоне
гистограммы распределения; n
i
-

количество частиц в i
-
й фракции.

Соотношения (4.R)


(4.4) составляют основу трехуровневого
комплекса средних параметров частиц пород.

Методически корректное измерение средних диаметров частиц пород
представляет собой сложную

задачуL поскольку предполагает одновременное
нахождение параметров частиц в широком диапазоне параметровL что
затруднительно выполнить одним методом
-

оптической микроскопииL
сканирующей микроскопииL ситовым методомL электронной микроскопии и
112




др. Особые т
рудности возникаютL если дисперсная среда содержит
одновременно тонкие коллоидные частицы и относительно крупные частицы
размеров более Q мкм.

В табл. 4.Q приведены данные по параметрам модельного объекта
-
интервалом диаметровL средним диаметром по интервал
у и количеству
частиц в i
-
ом интервалеL а также по рассчитанным по соотношениям (
4.
2)
-

(4
.4
) средним диаметрам.

Использованы симметричные с малой дисперсией гистограммы
распределения по диаметру с одинаковыми левыми и правами ветвями и явно
выраженным цен
тром в интервале 3
-
4 мкм. λространственный показатель
измерения составляет: для среднечисленного измерения
-

QL для
среднеповерхностного измерения
-

RL для среднемассового измерения
-

3.


Таблица 4.Q


Данные по параметрам модельного объекта

Интервал диаме
тров
,
мкм

P…Q

Q…R

R…3

3…4

4…5

5…6

6…7

Средний диаметр по интервалуL
d
i

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

Количество частиц в
i
-
ом
интервалеL
n
i

1

5

18

52

18

5

1

µассчитанные средние диаметры
,
мкм

Среднечисленный

диаметр

=
3
,5

Среднеповерхностный диаметр

=
3,63

Среднемассовый диаметр

=
3,74


На
рис. 4.5

показаны графические интерпретации распределений по
параметрам: среднечисленныйL среднеповерхностный и среднемассовый
диаметры.

Как

следует из табл. 4.Q и рис. 4.5
L отмечаются следующие особенности
симметричных кривых с малой дисперсией гистограммы распре
деления по
диаметру:

113






средний диаметр дисперсной среды увеличивается с ростом числа
измерений
-

от среднечисленного (одно измерение) до среднемассового
диаметра (три измерения)L что обусловлено увеличением
статистического веса частиц большого размера в случа
е
среднеповерхностного и среднемассового измерения;



с ростом числа измерений имеет место снижение статистического веса
в зоне центра распределения и уширение кривой распределенияL что
означает увеличение дисперсии распределения.















µисунок 4.5



Графические интерпретации распределений по
диаметрам: среднечисленныйL среднеповерхностный и среднемассовый
диаметры


114




µассмотрим несимметричное распределение с большей дисперсией
(табл.
4.R)L чем для модельного объекта с характеристикамиL приведенными в
табл. 4.Q.

Отличие несимметричного распределения от симметричного состоит в
томL что численная доля частиц с диаметром в интервале 6
-
7 мкм составляет
QP%L что в QP раз вышеL чем для симмет
ричного распределения.


Таблица 4.R


Данные по параметрам модельного объекта
несимметричного распределения

Интервал диаметров
,
мкм

P…Q

Q…R

R…3

3…4

4…5

5…6

6…7

Средний диаметр по интервалуL
d
i

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

Количество частиц в
i
-
ом интервалеL
n
i

1

5

18

52

8

5

1
0

µассчитанные средние диаметры
,
мкм

Среднечисленный

диаметр

=
3
,63

Среднеповерхностный диаметр

=
3,87

Среднемассовый диаметр

=
4,26


Сопоставление данных для симметричного и несимметричного
распределений показываетL что:



для несимметричных распределений по отношению к симметричному
распределению наблюдается смещение оценок диаметра

в сторону
больших значенийL при этом с ростом пространственного показателя
степень смещения усиливается;



для несимметричного распределения статистическая доля крупных
частиц растет с ростом пространственного показателя и для
среднемассового измерения для
частиц 6
-
7 мкм составляет 35L5 % при
их численной доле QP%.

Таким образомL среднемассовое измерение позволяет получить
наиболее точные оценки размеров для крупных частицL что представляет
115




особый интерес при исследовании воздействия магнитного поля на
диспе
ргирование минеральных агломератов.

Описание процессов разрушения и диспергирования породы в
терминах и параметрах создания новых поверхностей имеет принципиальное
значение и позволяет поставить задачу выяснения природы разрушения и
диспергирования породы
при воздействии магнитного поля на песчаные
породы. Для решения указанной задачи рассмотрим модели песчаника.


4.R πизико

-

механическая

модель песчаника


πизико
-

механическая модель песчаника разработана на основании
анализа совокупности данныхL
включающих:



экспериментальные исследования песчанистых породL выполненные в
настоящей работе (глава 3);



экспериментальные и теоретические исследования по механизмам
разрушения песчаникаL представленные ранее (глава 3) и выполненные
разными авторами;



методо
логические принципы и предпосылки построения физико
-

механических принципов генерации ДМπL выполненные в настоящей
работе.

На рис. 4.
6

показана физико
-

механическая модель песчаника с
гетерогенными частицами зерна
-

агломераты.

λесчаник состоит из трех комп
онентов
-

минеральных частиц
(песчинок)L цемента
-
глинистого веществаL с помощью которого
осуществляется связь между частицами пескаL и порового пространстваL
заполненного в той или иной степени поровой водой.

В водонасыщенном песчанике вода занимает все п
оровое
пространствоL а неводонасыщенном
-

только определённую его долю.


116





µисунок 4.6



Модель песчаника с гетерогенными частицами зерна
-

агломераты

Минеральная фаза песчаника представлена агломерированными
частицами и зернами. Агломерированные частицы в
оспроизводят структуру
песчаника в малой пространственной форме и состоят из минеральных
частиц и цементаL рис. 4.
7
.

µазмещение минеральной фазы и цемента по объему имеет
неупорядоченную хаотическую формуL что предопределяет такие свойства
песчанистой
породы как неоднородностьL неопределённость и нечеткость.

Неравномерность распределения цемента как скрепляющего и
обеспечивающего прочность компонента по объему породы приводит к
неравнопрочности материалаL и образованию областей повышенной
прочности в ме
стах концентрирования цементаL и зон ослабления в местах
обеднения цемента. Ослабленные зоны могут рассматриваться в качестве
дефектных областейL через которые будет проходить разрушение песчаника.


11
7





µисунок 4.7



Структура агломерата


πормирование
агломератов может быть следствием неравномерности
распределения цементаL когда зёрна породы скрепляются значительным
количествам цементаL и образуют устойчивые к внешним воздействиям
области.

λесчаник как многие горные породы относится к неоднородным
систе
мам и характеризуется масштабным эффектом [
99
-
10
2
]. Масштабный
эффект
-

феномен изменения каких
-
либо свойств материала при
варьировании размеров (масштаба) исследуемой области или образцов.

Как физическое тело песчаник близок поликристаллическому телуL в
к
отором зерна имеют существенно большую прочностьL чем межзеренные
пограничные области. µазрушение поликристалла идет по межзеренным
областям. В песчанике также плотность и прочность зерен
-

песчинок вышеL
чем цементирующей фазы. λомимо этогоL как дисперсная

пористая
структура песчаник имеет наряду со слабыми элементами по границам
118




минеральная частица
-

цемент еще ослабленные зоны на границе частица


пора.

Модель песчаника включает такие показатели как компонентный
составL структураL параметры и свойства:



ком
поненты
-

минеральные частицыL глинистая связка и поровая вода;



минеральная фаза представлена агломератами и зернамиL
характеризуемые определенной пропорцией тех и другихL а также их
размерами;




физические параметры песчаника
-

объемная и массовая доли
мине
ральных частицL глинистой связки и воды;



показатели прочности отличаются на разных уровнях
-

внутри
агломератов и вне их
-

статистические и вероятностные
характеристики;



минеральные частицы нерастворимы в водеL а глинистая связка
обладает определенной способ
ностью к растворимостиL что приводит
к инициации разрушения породы;



параметры песчаника как дисперсной структуры
-

плотность и
пористость песчаникаL плотность твердой и жидкой фаз;



параметры и структура минеральных частиц
-

размер и форма;



распределение част
иц по размерам;



характеристики хрупкости и пластичности;



характер разрушения;



размер порL образованных минеральными частицами.

πизико
-

механическая природа песчаника выражается через
взаимодействие глинистого цемента связующего с минеральной фазой и
поров
ой жидкостью с следующими признаками:



целостность песчаника обеспечивающаяся исключительно глинистым
цементомL сцепляющим минеральные частицы в пространственную
структуру;

119






характеристики прочности контакта на границе раздела минеральная
фаза
-

глинистые
соединения высоко вариативны;



взаимодействие глинистого связующего цемента с поровой
жидкостью приводит к растворению и вымыванию связки из узловL
что вызывает потерю целостноcти породы на микроуровнеL а в
последствии и на макроуровнях породы.

λроцессы раз
рушения и диспергирования песчаника протекают по
механизмамL
описанным

λ. А. µебиндеромL по которым понижение
прочности тела происходит вследствие физико
-
химических процессовL
вызывающих уменьшение поверхностной (межфазной) энергии тела [
90
].


λрирода связ
ей в горных породах

В горных породах имеют место контакты минеральных частиц разной
природы.

Сила f
c

и энергия E
c

взаимодействия в контактах между частицами
зависят от ви
да (природы) контактов (рис. 4.8
):



непосредственных (атомных)L возникающих в высокодис
персных
грунтах (f
c



10
-
8

10
-
7

НL энергия сцепления E
c



10
-
17

10
-
16

Дж);



коагуляционныхL возникающих в пастах (суспензиях) или эмульсиях
через тонкую прослойку жидкости (f
c

≈ QP
-
10

10
-
8

НL E
c

≈ QP
-
19

10
-
18

Дж);



прочныхL так называемых фазовых контактовL
характерных для
конденсационных структур дисперсных материалов (f
c


10
-
7

10
-
6

НL
E
c



10
-
17

10
-
16

Дж) [
52
].

λо мере ослабления породы характер контактов меняется от прочных
фазовых до неустойчивых коагуляционных.

Характер контактов глинистого цемента с м
инеральной фазой
непосредственно связан с особыми свойствами глинистого компонента.


120





µису
нок 4.8



Основные виды контактов между частицами дисперсных
фазL образующихся в дисперсных системах согласно классификации
λ.А. µебиндера
[90
]: а


непосредственный


атомный (в порошках)L б


коагуляционный (в пастах и суспензиях)L в


фазовый (в дисперсных
материалах)


Глины имеют высокое сродство к водеL и способны создавать сложные
комплексы гидроалюмосиликатного и иного состава [Q
0
3
-
1
0
5]. Основу глин
составляют оксидные и гидрооксидные соединения алюминия и кремнияL
которые обладают химическими и кристаллохимическими свойствамиL
обуславливающими высокое сродство глин к воде.

ТакL в ряду Al
2
O
3



H
2
O существует большое число гидратирован
ных
соединений:



бемит


γ
-
AlO(OH);



гидраргиллит


γ
-
Al(OH)
3
;



гидрооксид


Al(OH)
3

и другие.

Высокогидратированные глины имеют сложную структуру
поверхностной
водыL рис. 4.9

[1
0
3]. Виды связанной воды: прочносвязанная
(адсорбционная); рыхлосвязанная (осмоти
чески поглощенная):
вторичноориентированнаяL осмотическая и свободная.


121





µисунок 4.9



Схема строения связанной воды в глинах по Е. Ж.
Сергееву
[1
0
3]
: I
-

связанная: Qа
-

прочносвязанная (адсорбционная)L Qб
-

рыхлосвязанная (осмотически поглощенная): Qб'
-

вторичноориентированнаяL
Qб"


осмотическая; λ


свободная



Чем выше степень гидратации поверхности глинистых частицL тем
слабее связь на границе минеральная частица
-

глинистый цемент. λо мере
роста слоя поверхностной воды имеет место расклинивающий эфф
ектL
состоящий в удалении поверхности минеральной частицы от глинистой
подложки. λри некоторой критической толщине связанной воды глинистый
цемент перестает выполнять функцию удержания минеральных частицL и
наступает условие локального распада песчаника.

µ
азрушение как породы в целомL так и агломератов происходит по
механизму слабого звенаL под которыми понимаются дефекты минеральных
дисперсных агломератов


слабые контактные связи между зернами. λо
причине высокой неоднородности и прочности контактов песча
ника
122




определенная часть контактов будет иметь достаточно малую прочностьL и
служить теми слабыми звеньямиL через которые будет проходить разрушение
породы.

В научном труде [Q
0
6] разработаны методы пневмоимпульсного
измельчения материалов с целью измельчени
я и дезагрегации их до
тонкодисперсных порошков различного целевого назначения. В качестве
рабочей среды воздействия использовали воздух или газ. µазупрочнение
исследуемого материала происходит за счёт работы аэромеханических сил и
ударного взаимодействия
с отбойной поверхностью.

В [Q
0
7] исследовали разупрочнение минералов с помощью магнито
-

импульсной обработки.

На
рис. 4.QP

представлена модель роста трещины под действием
электрического поля.


µисунок 4.QP



Модель роста трещины под действием электрическ
ого
поля [Q
0
7]



Энергию электрического поля определяютL как работу по разведению
заряженных берегов трещины:

А
эл
=
2


̅




ܷ

ܧ

(
4
.5)

,
где q
-

линейный заряд в устье трещиныL Кл/м;
Δ
l
-

длина заряженной части
устья трещиныL м;
U

-

раскрытие между берегами в устье трещиныL м; Е
-

123




напряженность электрического поля при электромагнитном воздействииL
В/м.

Стоит отметитьL что в данной работе выполнялись исследования по
разрушению однородного материалаL в то время как в нашем
диссертаци
онном исследовании выполняется разрушение агломерированных
комплексов. В [Q
0
7] отмеченоL что процесс разрушения твердого тела не
является лишь чисто механическим процессомL а сопровождается в большей
или меньшей степени электрофизическими и физико
-
химическ
ими
явлениями.

ЯвлениеL представляющее особый интерес рассмотрено в [QP8]
L где
описывается намагниченность

скважинной продукции палеозойских
отложенией за счёт породообразующих ожелезнённых минералов (сидерит и
анкерит)L которые отличаются своей естественной намагниченностью
.
Вследствие контакта намагниченной продукции и горной породы с
подземным оборудованием

скважины возникает намагниченность самого
оборудования.
Соответственно можно предполагатьL что диспергирование
горной породы такого состава необходимо рассматривать как частный
случайL к которому не применимы предлагаемые подходы данной работы.

Энергетиче
ский подход к описанию разрушения пород рассмотрен
ниже.


Термодинамический подход при описании магнитного воздействия
на минеральную композицию агломераты
-

зерна

Как указывалосьL ранее (глава 3)L в случае пескопроявления (генерация
дисперсной минеральной

фазы) есть основания считатьL что конденсация
магнитной энергии происходит на дефектных областях
-

границах
агломератовL что приводит к диспергированию данных образований.

Логически эта гипотеза подтверждается темL что глинистый цемент


единственная сила
L обеспечивающая физическую целостность песчаникаL и
124




поэтому его разрушение может быть достигнуто только нарушением связи
между зернами.

Выделим мысленную термодинамическую систему из ДМπL состоящей
из агломератов и зеренL и движущуюся в составе нефтяного
флюида. На
ДМπ направлен поток магнитной энергии с параметрамиL обеспечивающими
высокую эффективность диспергирования агломератов.

µассмотрим более подробно песчаник в стадии множественного
разрушенияL под которым понимается такое его состояниеL когда про
цессы
разрушения имеют необратимый характер и происходят одновременно в
разных локальных областях породы. Такое состояние песчаника возможно в
случае интенсивного воздействия на породу со стороны пластовой водыL
когда в результате проникновения воды по пор
ам породы идет вымывание
связки из узлов структуры. Другие возможные причины множественного
разрушения песчаника
-

слабосцементированный коллекторL напряжения в
призабойной зоне пласта; волновые воздействия и др.
-

также могут вызывать
эффект множественного
разрушения породы.

В итоге указанных воздействий на песчаник его контактная
пространственная сеть подрываетсяL и образующиеся агломераты имеют
пониженную прочностьL и способны к дальнейшему диспергированию
магнитным полемL посредством воздействия на
связующее звено агломератов


глинистого цемента.

Термодинамический подход при описании магнитного воздействия на
минеральную композицию агломераты
-

зерна заключается в следующем.

Для свободной энергии Гельмгольца системы с постоянным числом
частиц выполня
ется соотношение [Q
0
9
, 1
10
]:

ܨ
=
ܷ

ܶܵ

(
4
.6)

,
где

U

-

внутренняя энергия
;
T

-

абс
олютная
температура
;
S

-

энтропия
.

Отсюда
дифференциал

свободной энергии равен:

݀ܨ
=
݀
(
ܷ

ܶܵ
)
=
�ܳ

��

݀
(
ܶܵ
)
=

ܸܲ݀

ܵ݀ܶ

(
4
.7).

125




ВидноL что это выражение является полным дифференциалом
относительно независимых переменных температуры
Т

и

объема
V
. Для
системы с переменным числом частиц дифференциал свободной энергии
Гельмгольца записывается в виде:

݀ܨ
=

ܲ݀ܨ

ܵ݀ܶ
+
�݀�

(
4
.8)

,
где

μ
-

химический потенциал
L а
N

-

число частиц в системе.

λри магни
тном воздействии имеет место увеличение свободной
энергии
Гельмгольца

за счет роста общей поверхности частиц породы в
результате роста числа частиц. Та часть магнитной энергииL которая не
расходуется на полезную работу диспергирования агломератов и
образование новых частиц может переходить в тепловую энергиюL что ведет
к ро
сту энтропии системы.

Задача эффективной магнитной технологии заключается в томL чтобы
обеспечить максимальный уровень полезно затрачиваемой энергии.

Что касается вопроса о природе взаимодействия магнитной энергии с
дефектными контактными областями поверх
ность минеральной частицы
-

глинистая связкаL то можно указатьL что этот вопрос не входит в число задач
настоящей работ
ы. Возможно
L что в результате магнитного воздействия на
контактные области имеет место разрушение части компенсированных
химических связей

и образование активных ненасыщенных связейL
способных к взаимодействию с магнитным полемL энергия которого
затрачивается на полный разрыв контактных связейL что ведет к
диспергированию породы.


4.3 Исследование принципов и формирование предпосылок
процес
са структурообразования солеотложения при магнитном
воздействии


λроблема солеотложения в нефтедобыче имеет несколько
самостоятельных аспектов:

126






практическая задача управления процессами солеотложения как
условие повышения эффективности нефтедобычи [
75
, 111
];



общие принципыL методыL технологии и мероприятия по решению
задачи управления процессами солеотложения [
111,112
];



научные основы и принципы моделирования солеотложения.

Существующие проблемы с решением задач управления процессами
солеотложения связаны с

темL что основные усилия ученых и инженеров
сосредоточены на методахL технологиях и мероприятиях по недопущению
солеотложенияL тогда как вопросам исследования научных основ
солеотложения не уделяется достаточно внимания.

В рамках задач настоящей работы пр
едставляет интерес разработка
принципов формирования солеотложения при магнитном воздействии.

µассмотрим некоторые подходы к решению указанной задачи.

λроцесс солеотложения характеризуется двумя основными стадиями:



формирование зародышей кристаллизации;



ро
ст кристаллов и их конденсация [
77
].

К основателям теории растворов относят Дж. ГиббсаL Я. И. πренкеляL
М. πольмераL В. Г. Хлопина и других ученых.

На качественном уровне образование осадков солей в пересыщенных
растворах начинается с формирования зародыше
йL которые становятся
центрами кристаллизации и роста осадка. λересыщенные растворы на
протяжении некоторого времени могут оставаться стабильнымиL однако это
состояние возможно только при небольших пересыщениях. λри некотором
пороговом превышении пересыщен
ия наступает самопроизвольная
кристаллизация. Таким образомL при достаточно высоком пересыщении
скорость образования зародышей резко возрастает.

πольмер для определения скорости образования зародышей предложил
соотношение [
77
]:


=
�݁


�்

(
4
.9)

127




,
где
I
-

число равновесных зародышейL возникающих в единицу времени в
единице объема; К
-

коэффициент пропорциональности; A
-

работа
образования зародыша; к
-

постоянная Больцмана.

Я. И. πренкель усовершенствовал соотношение (4.9)L введя в него
параметр вязкости:


=

��
݁


�்
݁


�்


(
4
.10)

,
где U
-

энергия активацииL зависящая от вязкости.

Значение вязкости имеет особое значение в таких средах как нефтяные
флюиды.

λересыщенные растворы представляют собой гетерогенные на
микроуровне системыL в которых наряду с растворенной фазой присутствуют
ультрадисперсные частицы
-

предшественники зародышей. Указанные
ультрадисперсные частицы вследствие трансляционного движения
[51
]
способны к распадуL и новому воссозданию ультрамикроассоциатов.

Сами ультрамикроассоциаты представляют собой сборку некоторого
числа гидратированных ионов. Движение гидратированных ионов в растворе
имеет неупорядоченный характерL иL следовательноL образо
вание
ультрамикроассоциатов
-

случайное событие. Таким образомL образование
зародышей имеет статистическую природу и может быть описано методами
теории вероятностей.

Вместе с темL механизм образования зародышей остается во многих
отношениях противоречивым
L что в значительной степени связано со
сложностью структуры воды
[113
].

В вязкой среде нефтяных флюидов движение гидратированных ионов
затрудненоL и в случае возникновения ультрамикроассоциата его распад
менее вероятенL чем в водной среде.

В условиях магн
итного поля большое значение имеет заряд
гидратированных ионов. В
[114
] предложены модели растворов
электролитов: разбавленного и концентрированного раствораL рис. 4.
11
.

128





µисунок 4.QQ



Модели растворов электролитов: а
-

разбавленный
раствор; б
-

граница
свободной гидратации; в
-

концентрированный раствор

λри некоторой предельной концентрации наступает предел свободной
гидратацииL и частицы приходят в соприкосновениеL что предопределяет
образование ультрамикроассоциатов.

В действительности строение более с
ложноеL чем указано на рис. 4.
11
.

На рис. 4.
12

показана структура коллоидной частицы.



µисунок 4.Q
2



Структура коллоидной частицы: Q


коллоидная
частицаL R


потенциалопределяющие ионыL адсорбированные на
поверхности частицыL 3


сольватный слой
ориентированных диполей
(молекул воды) толщиной до нескольких сотен молекулL 4


поверхность
скольжения в дисперсионной средеL 5


противоионы


129




Структура коллоидной частицы с развитой многоуровневой системой
зарядов таковаL что имеется перспектива для магн
итного воздействия.

µанее (глава 3) было экспериментально установленоL что магнитное
воздействие ускоряет осаждение карбоната кальция.

Сам по себе этот результат оставляет пространство для интерпретаций:



первая гипотеза
-

ускорение осаждения соли при магнит
ном
воздействии может быть результатом роста числа зародышейL в этом
случае интенсивность образования осадка лимитируется числом
зародышейL и при малом числе зародышей массовая скорость
образования конденсата мала;



вторая гипотеза
-

ускорение осаждения соли

при магнитном
воздействии
-

следствие интенсификации процесса роста кристаллов
при том же числе зародышей.

На рис. 4.
13

приведены схемы образования конденсированной фазы
при солеотложенииL соответствую
щие двум приведённым гипотезам.

Согласно схеме А
магнитная обработка приводит к множественному
образованию зародышейL и конденсированная фаза состоит из кристаллов
малого размера. В случае схемы Б число зародышей невеликоL а магнитная
энергия инициирует образование крупных кристаллов.

λриведенные гипотез
ы не противоречат представлениям коллоидной и
физической химииL и в этом отношении могут быть признаны одинаково
правомерными. С другой стороныL есть ряд экспериментальных данных
[61
],
согласно которым магнитное поле ускоряет зарадышеобразование. В то же
в
ремяL как говорилось в главе 3L достаточных оснований утверждатьL что
указанный эффект имеет место пока еще нет. Есть обоснованные сомненияL
что ускорение зарадышеобразования благоприятствует сохранению тонкой
структуры осадка и предотвращало бы образовани
е крупных частицL опасных
для УЭЦН. Эти сомнения продиктованы возможностью ассоциации
зародышейL и формированию достаточно крупных кристаллов в осадке.

130





µисунок 4.Q3



Схема образования конденсированной фазы при
солеотложенииL соответствующая двум гипоте
зам: А
-

рост числа зародышей
под воздействием магнитного поля; Б
-

рост конденсированной фазы под
действием магнитного поля при малом числе зародышей


Сохранение тонкодисперсной структуры осадка в случае ускоренного
магнитным полем зарадышеобразования
возможноL если зародыши в
результате магнитного воздействия приобретут одинаковый заряд на
поверхностиL что обеспечит структурно
-
фазовую и размерную стабильность
системы.

λредставленные гипотезы могут рассматриваться в качестве
законченного этапа по исслед
ованию принципов формирования
структурообразования солеотложения при магнитной обработки.

λроверка сформулированных гипотез выходит за рамки настоящей
работы.

Таким образомL принципы формирования структурообразования
солеотложения при магнитном воздействи
и включают позиции:

131






в основе процессов структурообразования солеотложения лежит
соотношение кинетики формирования зародышей и роста кристалловL
при этом магнитное поле может интенсифицировать эти процессы;



сохранение тонкодисперсной структуры осадка в случ
ае ускоренного
магнитным полем зарадышеобразования возможноL если зародыши в
результате магнитного воздействия приобретут одинаковый заряд на
поверхности;



разработаны базовые схемы образования конденсированной фазы при
солеотложении.


ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4

Q. λ
оказаноL что гранулометрический состав как один из главных параметров
породы не имеет в настоящее время методического обеспеченияL что
препятствует изучению процессов разрушения и диспергирования породы.

R. µассмотрен трехуровневый метод определения средн
их диаметров частиц:
среднечисленныйL среднеповерхнос
тный и среднемассовый диаметры.

3.
λредложена диаграмма разрушения и диспергирования пород.

4. µассмотрена физико
-

механическая модель песчаникаL с использованием
которой представлены микроструктурные м
еханизмы разрушения и
диспергирования песчаника.

5. λредложены принципы термодинамического подхода при описании
магнитного воздействия на минеральную композицию агломератов.

6. µассмотрены принципы
формирования структурообразования
солеотложения

при магнит
ном воздействии.

7. µазработаны базовые схемы образования конденсированной фазы при
солеотложении.



132




ГЛАВА
5 µАЗµАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ µЕШЕНИЙ И
µЕКОМЕНДАЦИЙ λО ИСλОЛЬЗОВАНИЮ МЕТОДОВ МАГНИТНОЙ
ОБµАБОТКИ
ДОБЫВАЕМОГО πЛЮИДА
НА
НЕπТЯНЫХ
МЕСТОµОЖДЕНИЯХ


5.1
Обоснование выбора магнитотвердых материалов
-

источника
магнитного поля для использования в компоновке с УЭЦН


λри разработке устройства для воздействия магнитным полем важным
моментом является выбор используемых постоянных магнитов. Для
соответствия опти
мальным условиям эксплуатации постоянные магниты
должны обеспечивать требуемые параметры устройства и стабильность в
условиях эксплуатации.

В работе [
39
] выполнен анализ и описание значительного количества
устройствL предназначенных для предупреждения осл
ожнений в
нефтегазодобычи посредством воздействия магнитным полем.

На текущий момент производство постоянных магнитов
осуществляется из следующих видов магнитотвердых материалов:



литые магнитотвердые материалы;



магнитотвердые ферриты;



магнитотвердые матери
алы на основе сплавов редкоземельных
металлов;



композиционные магнитотвердые материалы.

Для подбора наиболее оптимальных магнитотвердых материалов для
производства постоянных магнитовL учитываются следующие основные
характеристики и параметры [
115
]:



Остат
очная магнитная

индукцияL
B
R

(
Тл)
-

намагниченностьL
оставшаяся после намагничивания материалаL из которого
изготовлен постоянный магнитL измеренная на его поверхностиL в
133




замкнутой системе. Это основная характеристика магнита.
ИногдаL эту величину называют

-

"сила магнита";



Коэрцитивная сила по магнитной индукцииL H


(кА/м)
-

величина внешнего магнитного поляL требуемого для полного
размагничивания магнитаL намагниченного до состояния
насыщения. Характеризует устойчивость к размагничиванию
(ГОСТ Q9693);



Ма
ксимально
е энергетическое произведениеL
BH
max

(
Дж/м
3
)

-

мощность магнита;



Температурный коэффициент остаточной магнитной индукцииL
ш
t

(%/
aC)
-

характеризует изменение магнитной индукции от
температуры;



Максимальная рабочая температураL T
max

(aC)
-

предел
температурыL при которой магнит временно теряет часть своих
магнитных свойств. λри последующем охлаждении
-

все
магнитные свойства восстанавливаются (в отличие от точки
Кюри). λревышение нагрева на несколько десятков градусов
больше Tmax
-

м
ожет вызвать частичное размагничивание
магнетика (после остыванияL оставшаяся сила притяжения будет
меньше изначальной; при этомL точные измерительные
стрелочные приборы и т.п.
-

уже не годятся для работы).

Так же стоит отметитьL что немаловажной
характеристикой является
стоимость магнитотвердых материаловL что в первую очередь определяет
стоимость постоянных магнитов и как следствие устройств магнитной
обработки.

В табл. 5.Q представлен сводный перечень основных характеристик и
параметров магнитот
вердых материалов. Самую низкую удельную стоимость
имеют магниты из магнитотвердых ферритовL что и является причиной их
широкого применения. Так же преимущественным достоинством данных
134




магнитов является высокая антикоррозионная устойчивость. Но даже при
уч
ёте ранее обозначенных преимуществL магнитные свойства данных
магнитов являются низкимиL и для достижения нужных результатов
необходимо значительное увеличение массогабаритных характеристик.
Соответственно недостаток данных магнитов


значительное ограниче
ние
получения высоких параметров магнитного поля в необходимых
конструкциях.

Магниты на основе
Al
-
Ni
-
Co

и
Fe
-
Cr
-
Co

имеют сравнительно
невысокую коэрцитивную силу и соответственно низкую ©мощность
магнитаª. Наряду с этим стоит заметитьL что данные материал
ы близки по
стоимости к материалам на основе редкоземельных металлов.

Вследствие более высоких магнитных параметров материалов
Sm
-
Co

и
N
d
-
Fe
-
B

данные материалы являются более предпочтительными как
источник магнитного поля при использовании в высокотехнолог
ических
системах для достижения наиболее значимых результатов. Очень высокие
магнитные свойства и слабые температурные изменения намагниченности
делают магниты из данных материалов очень перспективными для
использования в нефтегазодобычи. Магниты из N
d
-
Fe
-
B

являются дешевлеL
чем при использовании
Sm
-
Co
L и обеспечивают более высокие параметры в
части магнитных свойств. Единственным серьезным негативным фактором
является невысокая антикоррозионная устойчивостьL но данный недостаток
можно компенсировать при по
мощи легирования магнитов специальными
добавками.

Учитывая большие возможности магнитов на основе материалов N
d
-
Fe
-
B
L а так же получения высоких параметров при ограниченных
массогабаритных размерахL данные магниты являются наиболее
подходящими для
использования с целью воздействия на перекачиваемый
флюид в компоновке с УЭЦН.

135




Таблица 5.Q


Основные характеристики и
параметры магнитотвердых материалов
λараметр

Вид магнитотвердых материалов

Литые
материалы

πерриты

Al
-
Ni
-
Co

Sm
-
Co

Fe
-
Cr
-
Co

N
d
-
Fe
-
B

Остаточная магнитная индукция
B
r
L Тл

0,7
-
1,2

0,24
-
0,43

0,75
-
1,4

0,75
-
1

1,1
-
1,5

0,9
-
1,2

Коэрцитивная сила по магнитной

индукции Н
сВ
L кА/м

40
-
140

130
-
250

60
-
130

500
-
900

45
-
55

600
-
1000

Максимальное энергетическое
произведенияL (ВН)
max
L Дж/м
3

30
-
60

14
-
35

40
-
90

100
-
200

32
-
42

160
-
280

Температурный коэффициент
намагниченности при
t
комн
α
t
L %/ ̊С

0,01
-
0,04

0,2

0,03

0,04
-
0,05

0,025

0,07
-
0,1

Максимальная рабочая

температура
t
max
L ̊С

300
-
350

250
-
300

550

200
-
300

350
-
400

100
-
200

Температура КюриL ̊С

400

450

920

720

650

490

λлотностьL кг/м
3

7200
-
7600

4700
-
5100

7300

8200
-
8300

7000
-
7650

7300
-
7500

СтоимостьL доллар/кг

30

3

20

250

200

180

СтоимостьL доллар/Дж

4,12

0,53

3,24

12,81

8,4

4,75

136





5.R µазработка конструктивных особенностей эффективного
применения источника магнитного воздействия в компоновке с УЭЦН


5.R.Q Анализ применяемых технологических решений по
воздействию магнитным полем в компоновке с УЭЦ
Н


λри поиске конструкторских решений в части наиболее эффективного
применения источника магнитного поляL для защиты погружного
оборудования УЭЦНL был рассмотрен ряд предлагаемых решений на рынке
нефтегазопромыслового оборудования.

Для снижения
коррозионной активности перекачиваемого флюидаL
интенсивности АСλО и солеотложенийL предотвращения образования
эмульсий в ЭЦН и колонне НКТL разработан магнитоактиватор для
обработки флюида (патент µπ №38469) [
116
]. Данная разработка внедряется
для нефтега
зопромысловго комплекса инжиниринговой компанией
ООО ©ИК ©Инкомп
-
нефтьª. λрибор имеет диапазон диаметров 73′QRR мм.

С целью предотвращения таких отрицательных факторов как АСλО в
погружном оборудовании разработаны магнитоактиваторы ©Магн
олеумª и
©МАГ

ЭЦНª [
117
]. В обоих приборах используются магнитные системы на
основе редкоземельных металлов. Аппарат ©МАГ
-
ЭЦНª разработан
специально для применения с компоновкой УЭЦНL в свою основу включает
магнитные элементы из магнитотвердых материалов ©
неодим
-
железо
-
борª.
Магнитоактиватор крепится в компоновке с ЭЦН. На данных разработках
специализируется ЗАО ©Энергонефтемашª.

λредотвращение АλСО и уменьшение коррозионной активности нефти
возможно при помощи скважинного или трубопроводного
магнитоактиват
ора ©МИОНª (магнитный индуктор обработки нефти) [
118
].
Данный прибор выполняется на основе магнитов из редкоземельных
металлов (неодим
-
железо
-
бор). Данную разработку продвигает ООО ©Нλλ
137




©Лантан
-
QªL являющийся участником рынка по производству оборудования
д
ля борьбы с АСλО в нефтегазодобывающих скважинах.

Магнитные активаторы типа ©МАСª и ©МАГª используются для
борьбы с такими отрицательными факторами как АСλО и солеотложения.
µезультаты промышленного применения данной разработки показали в ряде
случаев поло
жительные результаты в виде увеличения наработки
оборудованияL сокращения количества промывок. Магнитоактиватор ©МАГª
защищен патентом (патент µπ №4Q46R) [
119
]. Данные технологии
реализуется на нефтегазодобывающих производствах силами ООО ©Сервис
подземног
о оборудованияª (ООО ©Сервис λОª).

λеречисленные разработки в разные периоды применялись в
нефтегазопромысловой практике на различных предприятияхL но чётких
установившихся положительных результатов во всех случаях получено не
было.

В работе [
63
] отмечаетс
яL что эффективность магнитной обработки
зависит от таких факторовL как время нахождения обрабатываемой жидкости
в магнитном поле и скорости потока.

Недостатками данных технических решений при использовании в
компоновке с ЭЦН являются:



непродолжительный
период воздействия на перекачиваемый
флюид;



одноразовое прохождение среды подвергаемой воздействию
через магнитное поле;

Соответственно для решения задачи по повышению эффективности
воздействия магнитным полем на перекачиваемый флюид необходимо
устранить в
ышеперечисленные недостатки.



138




5.R.R µазработка технологических решений для повышения
эффективности воздействия магнитным полем в компоновке с УЭЦН


Как отмечалось ранееL рассмотренные технологические решения по
использованию источника магнитного поля в к
омпоновке с УЭЦН имеют ряд
недостатков. Для понимания технологии применения магнитоактиваторов
рассмотрим рис. 5.Q.


µисунок 5.Q


Технические решения по применению источника
магнитного поля в компоновке с УЭЦН


В нефтегазопромысловой практике магнитоакти
ваторы используют в
конструкции УЭЦН при помощи крепления в области окончания компоновки
УЭЦН. Данное техническое решение графически изображено на рис. 5.Q
(вариант а). Так же существует вариант размещения в первой НКТ от
установки (вариант б)L но в данном

случае перекачиваемый флюид
подвергается обработке после ЭЦНL тем самым данное решение не
направлено на защиту погружного оборудования центробежного насоса.

139




λо результатам рассмотренных технологических решенийL а так же с
целью повышения эффективности воз
действия магнитным полем на
перекачиваемый флюидL нами разработано технологическое решение
позволяющее осуществлять воздействие магнитным полем на флюид в
полости УЭЦН.

λредлагаемое техническое решение заключается в размещении
магнитных элементов в конструкции рабочих органов центробежного насосаL
что в свою очередь позволяет повысить время воздействия магнитного поля
на перекачиваемый флюидL а так же кратно
увеличить
чис
ло воздействий.
Данное техническое решение графически изображено на рис. 5.R.



µисунок 5.R


Технические решения в конструкции
электроцентробежного насоса для обработки добываемого флюида
магнитным полем


С целью наглядного понимания на рис. 5.R конструктивно разложено
предлагаемое размещение источника магнитного поля в конструкции насоса.
140




На рис. 5.R (а) размещена секция центробежного насосаL рис. 5.R (б)
-

обозначает увеличенную часть секцииL демонстрирую
щую рабочие органы
насоса в компоновкеL завершает данный графический цикл эскиз рабочего
органа электроцентробежного насоса с магнитным элементомL рис. 5.R (в).

Для расчётов и обоснования принятого решения в данной работе взята
типовая компоновка УЭЦН (на
ибольшая частота отказов УЭЦН в данном
габарите): УЭЦН5
-
50
-
R5PP (где 5


габарит насоса QQ7 ммL 5P


дебит
установки м3/сут L R5PP


развиваемый напор установкой в метрах).
Дополнительные параметры:



Данная установка имеет 5Q8 ступеней (рабочих органов) в
ц
ентробежном насосе.



Диаметр эксплуатационной колонны скважины


Q46 мм
(толщина стенки 7L3 мм).



Диаметр насосно
-
компрессорных труб для спуска УЭЦН


73 мм
(толщина стенки 5L5).



Температура перекачиваемого флюида в зоне работы УЭЦН


6P
-
9P ̊С.


Таблица 5.R



µасчёт скорости движения жидкости в области
источников магнитного воздействия

*в варианте (рис. 5.QL б) жидкость походит в кольцевом пространстве между м/у эксплуатационной колонной
и УЭЦНL в
варианте (рис. 5.R) жидкость проходит в полости центробежного насоса условно принятой
внутреннему диаметру НКТ (6R мм).


Из данного расчёта получаемL что время нахождения перекачиваемого
флюида в области воздействия магнитным полем в разы больше при
размещ
ении магнитных элементов в
центробежном насосеL табл. 5.R
.

Стоит отметитьL что согласно полученным нами результатам
экспериментальных исследований выявленоL что увеличение времени
Вариант
те
х.
решения

Q
ж
,

м3/сут

Q
ж
,

м3/с

Диаметра
сечения

прохождени
я флюидаL м

λлощадь
сечения

прохождения
флюидаL мR

СкоростьL
м/с

Длина участка
магнитного
воздействияL м

Время
прохождени
я участкаL с

µис. 5.Q б

50

0,00057

0,014

0,000162

3,555

0,5

0,14

µис. 5.R

50

0,00057

0,062

0,003017

0,191

13

67,78

141




воздействия магнитным полем на ОНπ
-
системы уменьшает средний размер
частицL
снижает интенсивность отложения солей на поверхности
оборудования и уменьшает вязкость системы. Тем самым повышает
эффективность режима работы УЭЦН.

СоответственноL с целью более эффективного применения источника
воздействия магнитным полем на перекачивае
мый флюид в компоновке с
УЭЦН разработано конструктивное решениеL позволяющее разместить
магнитные элементы (но основе МТМ ©неодим
-
железо
-
борª) в конструкции
направляющего аппарата.

Основные технические решения данной конструкции были
предложены автором в
работах
[42
,
120
].

Детально графическое отображение данного решения представлено на
рис. 5.3.


µисунок 5.3


Технические решения в конструкции
электроцентробежного насоса для обработки добываемого флюида
магнитным полем

142




Конструкторское решение
предполагает установку магнитного
элемента


RL в выемку


4L направляющего аппарата


QL и крепится при
помощи клепочного соединения


5.

На данную разработку получен патент µπ (патент µπ № Q575P4) [Q
2
1
].
Детальные конструкторские чертежи представлены в λ
риложении АL Б.


5.3 µекомендации по повышению эффективности эксплуатации
УЭЦН


Наиболее уязвимой частью конструкции УЭЦН являются рабочие
органы электроцентробежного насоса.

λри эксплуатации УЭЦН на подземное оборудование воздействуют
различные отрицатель
ные факторы в виде АСλО
(асфальтосмолопарафиновые отложения)L солеотло
женийL механических
примесей
. Стоит принять во вниманиеL что при проявлении комплекса
отрицательных факторов (3
-
4 одновременно) необходимо применение ряда
методов для защиты подземного
оборудованияL что увеличивает
себестоимость добываемой продукции и как следствие делает разработку
объектов менее эффективной.

Единственным способом для достижения наиболее эффективной
эксплуатации скважин в данных условиях является комплексный метод
защи
ты от ряда осложнений
-

метод магнитного воздействия на добываемый
флюид. Данный метод позволяет осуществить более эффективное
достижение необходимых показателей средней наработки на отказ
подземного оборудования ЭЦН являющихся экономически
целесообразными
.

В рамках завершения реализации задач данной работыL ведущих к
повышению эффективности работы электроцентробежных насосов при
эксплуатации в осложнённых условияхL на текущем этапе описаны
143




рекомендации по использованию методов магнитной обработки на
местор
ождениях.

В разделе 5.R были представлены технические решенияL позволяющие
повысить эффективность воздействия магнитного поля на перекачиваемый
флюид. Данные технические решения подразумевают управление такими
осложнениямиL как пескопроявление и
солеотложения. Такому осложнен
ию
как АСλО не было уделено особого

вниманияL так как высокая температура в
зоне работы центробежного насоса исключает возможность отложений на
рабочих органах ЭЦН. Тем не менееL на экспериментальном уровне в работе
показаноL
что магнитное поле оказывает влияние на реологические свойства
нефти.

λодведя итог можно сделать заключениеL что магнитное воздействие
рассматривается как эффективное средство управления такими
осложнениями в нефтегазодобычи как солеотложения и пескопроявл
ения
(генерация дисперсной минеральной фазы).

В данных осложнениях присутствует разная природа взаимодействия с
рабочими органами УЭЦНL которая обусловлена следующими факторами:



в случае солеотложения из раствора пластовой жидкости
формируются гидратирован
ные комплексы малых размеров и
высокой химической активности;



в случае пескопроявления формируется дисперсная минеральная
фазаL которая в большинстве случаев (за исключением
коллоидной глинистой фракции) представлена малоактивными
частицами.

Соответственно
L для солеотложения значимы физико
-
химические
взаимодействияL в то время как для дисперсной минеральной фазы


энергетические механизмы.

λо результатам экспериментальных исследований и построения
принципов физико
-
химических процессов при воздействии магнит
ного поля
на ОНπ
-
системы получены и рассмотрены результаты:

144






в случае с солеотложениями при воздействии магнитным полем
интенсифицируется процесс образования соли;



в случае с пескопроявлением при воздействии магнитным полем
наблюдается диспергирование минер
альной фазы (агломератов)
на более мелкие частицы.

Для наглядного представления логической цепочки по минимизации
осложнений при эксплуатации УЭЦН с помощью маг
нитного поляL табл. 5.3
.


Таблица 5.3



Снижение влияния осложнений при эксплуатации УЭЦН
с помо
щью воздействия магнитного поля на ОНπ
-
системы

Отрицательный
фактор

Осложнения

λрирода
взаимодействия с
поверхностью
рабочих органов
УЭЦН

µезультат
воздействия на
отрицательные
факторы

Достигаемые эффекты
снижающие
осложнения

λескопроявления

Абразивный
износL
засорение

Энергетическая

Диспергирование
минеральной фазы
(агломератов)

Частицы минеральной
фазы с меньшим
размером оказывают
менее интенсивное
влияние на поверхность

Солеотложения

Отложение
солей на
поверхностиL
засорение

πизико
-
химическая

Интенсификация
выпадения солей в
потоке системы

Образование солей в
потоке жидкотстиL а не
на поверхности
оборудования


В случае воздействия магнитным полем на дисперсную минеральную
фазу происходит диспергирование агломерированных комплексов [Q
2
2
].
ОчевидноL что при одной и той же скорости кинетическая энергия тонких
частиц будет меньшеL чем крупных агрегированных части. В данном случае
происходит снижение абразивного износа и засорения подземного
оборудования центробежного насоса.

В случае с солеотл
ожениямиL воздействие магнитного поля на систему
интенсифицирует процесс образования соли в потоке системыL тем самым
препятствуя ее образованию на поверхности рабочих органов
электроцентробежного насоса. Стоит отметитьL что образовавшийся осадок в
потоке
жидкости имеет химическую активностьL которая способствует его
осаждению
-
прилипанию на поверхность рабочих органов. Вне зависимости
от построенных физико
-
механических принципов [Q
2
3
]L будь то рост числа
145




зародышей или рост конденсированной фазы в обоих случ
аях которые
приводят к разным размерам кристаллов в осадкеL данный осадок может
осаждаться на поверхности рабочего органа центробежного насоса. Данный
случай был бы возможен в неподвижной системеL а так как система в нашем
случае имеет высокую скорость пот
ока в полости центробежного насосаL то
образовавшийся кристаллический осадок будет выноситься потоком
перекачиваемой жидкости.

В рамках фундаментальной работы
[124
] по рассмотрению области
технологий относящихся к нанотехнологиямL справедливо утверждениеL
что
рассматриваемое воздействие предлагаемого технического решения имеет
нанотехнологический подходL а именно целенаправленное регулирование
свойств объектов на молекулярном и надмолекулярном уровне.


5.4 Определение экономически целесообразных показателей

эффективности эксплуатации УЭЦН


В нефтегазопромысловой практике чаще при определении
эффективности эксплуатации УЭЦН используется показатель Мµλ


межремонтный период оборудования. Так же используется показатель СНО


средняя наработка на отказ оборудова
ния. µазница между данными
показателями заключается в томL что Мµλ определяется по действующему
фонду скважин при учёте времени с момента вывода скважины на режим до
момента его отказаL а СНО считается только по отказавшим скважинам при
учёте времени с мо
мента кнопочного запуска до отказа. То естьL Мµλ
показывает отрезок времени между проводимыми ремонтамиL а СНО


полную продолжительность наработки объекта с момента его первого ввода
в работоспособное состояние до отказа или с момента его восстановления д
о
следующего отказа.

λовышение таких показателей эффективности эксплуатации УЭЦН как
Мµλ и СНО является задачей любой нефтегазодобывающей компании. На
146




различных конференциях и форумах представители отрасли по направлению
механизированной добычи нефти посто
янно рапортуют о повышении данных
показателейL ставя в дальнейшем себе новые высоты.

µассматривая любую инженерную систему в периметре
нефтегазодобывающего предприятияL стоит пониматьL что показатели работы
данной системы влияют на общий результат не толь
ко в виде физических
данных и объёмовL но и затрагивают экономическую составляющую.
СоответственноL при рассмотрении повышения показателей эксплуатации
оборудованияL необходимо рассматривать результаты данной задачи через
призму экономической эффективности
L тем самым определяя наиболее
оптимальные параметры для достижения.

Для сопоставления физических показателей и экономической
эффективности поставлена задача


выполнить расчёт оптимального Мµλ на
предстоящий год (для примера в расчёте взят RPQ5 год)L а им
енно посчитать
тот уровень Мµλ который позволит обеспечить наибольшую экономическую
эффективность.

λринцип формирования экономической эффективности принят как
разница между затратной частью (дополнительные затраты на увеличение
Мµλ) и доходной частью (экон
омия к базовому варианту). Графическое
представление методики приведено на рисунке
5.
4.


µисунок 5.4


λринцип расчёта экономической эффективности от
достигаемого уровня Мµλ

147





Доходная часть в методике расчёта состоит из экономии на ремонте
скважин и подзе
мном оборудовании и доходе от дополнительной добыче
нефти. Затратная часть формируется исходя из затрат на перечень
мероприятий для увеличения межремонтного периода оборудования. Для
типового нефтегазодобывающего комплекса Западной Сибири структура
меропри
ятий представлена на рис. 5.5.



µисунок 5.5


Структура мероприятий направленных на повышение
Мµλ УЭЦН


Данные мероприятия направлены на повышение эффективности
эксплуатации УЭЦН путём предупреждения таких осложнений как:
148




солеотложения; механические
примеси; коррозия; нестабильный режим
работы пласта; высокая температура в зоне работы подвески; АСλО и
гидраты; повреждение погружного кабеля при спуске оборудования в
скважину.

С целью определения оптимального набора мероприятий для
достижения наиболее в
ысокой доходной части выполнен расчёт по восьми
вариантам с разным набором мероприятий. В рамках данного расчёта было
произведено нарастающее увеличение используемых мероприятий по
вариантам с определением их действия на показатель Мµλ.

На рис. 5.6 предста
влена зависимость общих затрат (затратной части) и
суммарного дохода (доходной части) с отражением достигаемого Мµλ.
λредставленный график отражает оптимальный расчёт (вариант №4L по
порядку слева направо)L как наиболее эффективный с экономической точки
зр
ения.



µисунок 5.6


Зависимость общих затрат и суммарного дохода от
увеличения Мµλ


149




Стоит отметитьL что основная идея расчёта определить оптимальные
значения необходимой эффективности эксплуатации УЭЦН. Так как
зачастую производственные службы в рамках
планирования на предстоящее
время просто закладывают набор мероприятийL определяя уровень с учётом
запаса на будущее и уровня ранее используемых средств. Тем самым никто
не задаётся вопросом на сколько выгоден тот или иной уровень МµλL и стоит
ли он тех за
трат которые для этого закладываются.

Выполненный расчёт в сопоставлении с показателямиL
сформированными в рамках бизнес
-
планирования демонстрируютL что при
определении наиболее оптимальной затратной части достигается наибольшая
экономическая эффективност
ь чем ранее запланированная. На рисунке 6
видноL что отличие расчётных показателей от ранее запланированных
является существенным.

Для более детального понимания выполненных расчётов рассмотрим
рис. 5.7. λо расчетам была определена область оптимального Мµλ
L значение
которого составляет от 655 до 66R суток. Оптимальным значением является
Мµλ равный 66P суткамL обеспечивающий итоговую эффективность в
размере 6 747 млн. руб. в год. В то время как в бизнес
-
плане был заложено
Мµλ равный 668 суткамL при итоговой
эффективности 3

P68 млн. рублей.



µисунок 5.7


Зависимость общей эффективности от величины Мµλ


150




Соответственно при выполнении поиска оптимальных значений
сопровождающихся сбалансировано подобранным перечнем мероприятий
итоговая эффективность увеличивае
тся в R разаL в то время как снижение
Мµλ составило 8 суток по сравнению с заложенными значениями в бизнес
-
план.

λо итогам подбора оптимальных уровней эффективности эксплуатации
УЭЦНL стоит отметитьL что перечень мероприятий направленных на
предотвращение
осложнений (рис. 5.5) имеет три раздела осложнения
которые рассмотрены в текущей работе


механические примесиL
солеотложения и АСλО. λредлагаемый метод магнитного воздействия на
ОНπ
-
системуL целью которого является предотвращение осложненийL
является комп
лексным методомL влияние которого возможно одновременно
на ряд таких осложнений как механические примесиL солеотложения и
АСλО. Эффекты влияния на данные осложнения подтверждены при
лабораторных исследованиях. В разрезе затрат на мероприятия и
оборудование

затраты на данные осложнения составляют порядка 45%L
соответственно при применении технологии магнитного воздействия
возможно оказание влияния на данную область затрат.

µазработанная технология магнитного воздействия не требует
значительных затрат для соз
дания и внедрения на производствеL
соответственно не является дорогостоящей. Для принятия решения о
внедрении на производстве необходима опытно
-
промышленная
эксплуатацияL которая расширит представление о достигаемых эффектах в
условиях месторождения.

λо р
езультатам проведённых расчётов и предлагаемых путей
повышения эффективности эксплуатации УЭЦН получена оптимальная зона
эффективности эксплуатации парка УЭЦНL данная зона имеет разделы
перечня мероприятий возможных для замены технологией воздействия
магни
тным полем или их совместным использованием. Соответственно
получен
н
а
я

областьL возможна для дальнейшей оптимизации при внедрении
151




магнитной технологии на производстве по результатам промышленной
апробации на месторождении.


5.5 Дорожная карта промышленной
апробации технологии
магнитного воздействия


С целью апробации разработанных конструкторских решенийL а так же
завершения цикла построения системной технологии управления ОНπ
-
системамиL необходимо реализовать пилотный проект в соответствии с
прилагаемой КС
М (календарно
-
сетевой моделью) на рис. 5.8.



µисунок 5.8. Календарно
-
сетевая модель реализации пилотного проекта
по внедрению на месторождениях ЭЦН с магнитными элементами


λилотный проект по внедрению данных технических решений в
производстве будет вклю
чать в себя:



документальное оформление всех технических решений в
соответствии с требованиями к документации данного рода;



изготовление опытно
-
промышленных образцов на базе УЭЦН;

152






выполнение исследований при использовании опытно
-
промышленных образцов в реа
льных условиях эксплуатации;



наблюдениеL интерпретация и оформление результатов данных
исследований на базе научно
-
исследовательского института;



разработка технических условий для запуска серийного
производства ЭЦН с магнитными элементами;



модернизация про
мышленных линий для производства рабочих
органов ЭЦН с магнитными элементами на заводах
-
изготовителях.

Стоит отметитьL что реализация пилотного проекта займёт R4 месяца и
потребует затрат в размере R

8P3L3 тысячи рублей. Необходимо обратить
вниманиеL что н
аибольший объём технических решений проработан и
оформлен в необходимом документальном видеL соответственно потребует
лишь оформительскую доработку в рамках пилотного проекта.

Важным моментом пилотного проекта является реализация
перспективного направления

дальнейших исследований данной научной
работыL а именно выполнение лабораторных экспериментов в реальных
условиях пластовой температуры и давленияL а так же объектов исследования
(кернL пластовая водаL нефть) с изготовлением экспериментального стенда на
о
снове УЭЦН. Данные исследования предполагается выполнить как в
условиях завода
-
изготовителяL так и на реальных месторождениях.

Для реализации этапа апробации технологии рассматриваются
следующие производители:



ЗАО ©Новомет
-
λермьª;



ООО ©Борецª;



ООО ©Алмазª;



ОАО ©Алнасª;



ООО ©Технологическая Компания Шлюмбержеª.

153




λо результатам пилотного проекта будет осуществлена реализация
данной технологии в промышленном масштабе на месторождениях с ОНπ
-
системами.


ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5

1.

λоказаноL что магниты на основе редкоземельных металлов
Nd
-
Fe
-
B

обладают наиболее оптимальными свойствамиL делая их перспективным
материалом для использования в компоновке с УЭЦН;

R. Выполнен сравнительный анализ современного нефтегазопромыслового
оборудованияL в виде представленных технологических решений воздействия
магнитным полем на перекачиваемый флюид в компоновке с УЭЦН с
отражением основных недостатков данных технологий;

3. µазработано техническое решениеL устраняющее основные недостатки
тех
нологии омагничивания перекачиваемого флюида в компоновке с УЭЦНL
а именно:



непродолжительный период воздействия на перекачиваемый
флюид;



одноразовое прохождение среды подвергаемой воздействию
через магнитное поле.

Данное техническое решение повышает эффек
тивность воздействия
магнитного поля на перекачиваемый флюидL снижая размеры частиц в
флюидеL интенсивность отложения солей на поверхности оборудования и
вязкость флюида.

На данное техническое решение получен патент µπL а так же разработаны
конструкторские

чертежи и технологическая документация.

4. На основании результатов наших экспериментальных исследований и
принципов структурообразования при воздействии магнитным полем на
ОНπ
-
системы предложены следующие механизмы воздействия магнитного
поля на осложнен
ия:

154






при пескопроявлении происходит диспергирование дисперсной
минеральной фазы на более мелкие комплексы;



при солеотложении происходит интенсификация образования
солеотложений в потоке системыL а не на поверхности оборудования.

5. µазрабо
таны рекомендации
по практическому

использованию полученных

научных результатов при разработке и эксплуатации
нефтяных
месторождений.

Метод магнитного воздействия на перекачиваемый флюид в компоновке
электроцентробежного насоса рекомендуется использовать на
месторождениях с

такими осложнениями как пескопроявленияL
солеотложенияL а так же возможно использования для борьбы с АСλО.
λрименение возможно как

для воздействия на осложнения
проявляющиеся в
единичном случаеL так и в комплексе.














155




ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Нефтяная промышл
енность страны в ближайшей перспективе выходит
на новые горизонты характеризующиеся ухудшением качества ресурсной
базы. ТакL в соответствии с Генеральной схемой развития нефтяной отрасли
µоссии до RP35 годаL отмечаетсяL что для восполнения падающих объёмов

добычи нефти их придётся заместить за счёт новых месторождений с
трудноизвлекаемыми запасами (ТµИЗ). µазработка трудноизвлекаемых
запасов характеризуется выраженностью геологической группой осложнений
формирующей отрицательные факторы влияющие на эффектив
ность
эксплуатации подземного оборудования.

Важнейшей задачей при разработке нефтяных месторождений является
совмещение двух ключейL а именно: высокий уровень извлечения
углеводородного сырья; высокие технико
-
экономические показатели
разработки.

λринцип со
вместного использования данных ключей обеспечивает
применение технологических подходов разработки месторожденийL
направленных на эффективное развитие нефтегазодобывающего актива.
Таким образомL обеспечивается принцип комплексного развития и принятия
наибол
ее эффективных решений.

Стоит отметитьL что достижение высоких технико
-
экономических
показателей разработки осуществляется при целесообразных
эксплуатационных затратах на подъём добываемого флюида.
СоответственноL удельные затраты на добычу нефти во
-
первых

являются
наиболее значимой величиной при достижении данных целейL а так же
напрямую зависят от эффективности эксплуатации установок
электроцентробежных насосов.

И только применение новых технологий с использованием новых
подходов может обеспечить повышение эффективности эксплуатации
156




установок электроцентробежных насосовL повышая технико
-
экономические
показатели разработки месторождений.

λо результатам диссертацион
ного исследования сформированы
основные выводы:

1.

λроведён анализ

методов управления эффективностью работы
электроцентробежных насосов при эксплуатации в осложнённых
условиях. Наиболее перспективными методами управления
эффективностью работы электроцентробеж
ных насосов при
эксплуатации в осложнённых условиях представляются методы
магнитного воздействия на флюиды.

2.

Для проведения экспериментальных исследований по воздействию
магнитного поля на ОНπ
-
системы была разработана лабораторная
исследовательская установ
ка с применением современных средств
измеренияL определения и регистрации наблюдаемых параметров.

3.

Установлена прямая зависимость интенсивности осаждения
карбоната кальция от
параметра пересыщения при воздействии
магнитным полем. Воздействие магнитного поля

в течении Q5
секунд на водный раствор карбоната кальция увеличивает
количество выпадающего осадка
CaCO
3
на R4′4Q%L эффект
увеличивается от R4% до 4Q% по мере изменения параметра
пересыщения от P до QLR. Увеличение напряженности магнитного
поля до 6P кА/м

приводит к резкому повышению доли выпавшего
осадка на QQ′RR%L дальнейшее повышение напряженности слабо
влияет на выпадение осадка.

4.

Наблюдается
L что с помощью магнитной обработки может быть
достигнут устойчивый эффект диспергирования элементов горной
пород
ы в составе композиций с дисперсной минеральной фазой. Так
при воздействии магнитным полем напряженностью QRP кА/м на
композицию водной суспензии с частицами
-
обломками песчаника
среднечисленный диаметр частиц уменьшается в QL5 разаL при
157




воздействии на комп
озицию нефти с частицами
-
обломками
песчаника среднечисленный диаметр частиц уменьшается в QL36
раза.

Впервые экспериментально получен эффект диспергирования
дисперсной минеральной фазы при воздействии магнитным полемL
что позволяет рассматривать возможнос
ть применения магнитной
технологии для управления таким осложнением как
пескопроявление
с целью

минимизации воздействия на рабочие
органы электроцентробежного насоса.

5.

Выполнены исследования принципов формирования
структурообразования в ОНπ
-
системеL позволя
ющие рекомендовать
магнитную технологию для использования с целью управления
такими осложнениями как пескопроявления и солеотложения.

6.

На основании результатов наших экспериментальных исследований
и принципов структурообразования при воздействии магнитным
п
олем на ОНπ
-
системы предложены следующие механизмы
воздействия магнитного поля на осложнения:



при пескопроявлении происходит диспергирование
дисперсной минеральной фазы на более мелкие комплексы;



при солеотложении происходит интенсификация образования
соле
отложений в потоке системыL а не на поверхности
оборудования.

7.

На основании проведенных лабораторных исследований и
использования физико
-
механических принципов формирования
структурообразования при воздействии магнитного поля на ОНπ
-
системы разработано техн
ическое решение конструкционной
компоновки УЭЦН (патент µπ №Q575P4)L включающей в себя
электроцентробежный насос состоящий из рабочих органов с
постоянными магнитами из редкоземельного сплава особой
конструкцииL обеспечивающей увеличение времени воздействи
я
158




магнитного поля на добываемый флюид и требуемую
напряженность магнитного поля.

8.

Впервые предложен способ
магнитного воздействия на
перекачиваемый флюид в компоновке электроцентробежного
насосаL рекомендуемый для использования на месторождениях с
такими о
сложнения
ми как пескопроявления и солеотложения.
λредлагаемые рекомендации позволяют повысить эффективность
эксплуатации скважин электроцентробежными насосами.

λрименение возможно ка
к для воздействия на осложнения

проявляющиеся в единичном случаеL так и в

комплексе.


















159




СλИСОК ЛИТЕµАТУµЫ

1.

Дж. π. ЛиL Дэвид Л. ДивайнL Линн µоулан. Обзор вопросов
эксплуатации установок ЭЦН // ROGTEC.
-

2009.

2.

λерсиянцев М.Н. Добыча нефти в осложнённых условиях.
-

М. :

ООО ©Недра
-
БизнесцентрªL RPPP.
-

653 с.

3.

Савенок О. В. Оптимизация функционирования эксплуатационной
техники для повышения эффективности нефтепромысловых систем с
осложнёнными условиями добычи: монография.
-

Краснодар: Издательский
Дом ЮгL RPQ3.
-

336 с.

4.

Якуцени В.λ.L λетрова Ю.Э.L Суханов А.А.

Динамика доли
относительного содержания трудноизвлекаемых запасов нефти в общем
балансе // Нефтегазовая геология. Теория и практика.
-

2007.

5.

Брехунцов А.М.L Монастырев Б.В.L Нестеров И.И. Закономерности
размещения залежей нефти и газа Западной Сибири //
Геология и геофизика.
-

2011.
-

Т. 5R.
-

№ 8.
-

С. QPPQ
-
1012.

6.

Березовский Д.А.L Савенок О.В.L Анализ осложнений при эксплуатации
газовых месторождений на завершающей стадии и разработка метода
прогнозирования состояния пород
-
коллекторов на основе методов
междисциплинарного моделирования // Наука. Техника. Технологии
(политехнический вестник).
-

RPQ4. № Q.
-

С. R6
-
34.

7.

Чернова К.В.L Аптыкаев Г.А.L Шайдаков В.В. Эксплуатация глубинных
электроцентробежных насосных установок в условиях интенсивного
солеотложени
я // Современные наукоемкие технологии.
-

2007.
-

№QP.

8.

О некоторых перспективных путях развития УЭЦН [Электронный
ресурс] // µоссийский Государственный Университет нефти и газа имени
И.М. Губкина.
-

2007.
-

µежим доступа:
http://old
-
version.autotechnologist.com/d/konf1.pdf
.

9.


Субарев Д.Н. Оптимизация подбора оборудования скважин с учетом
прогноза надежности: дис. … канд. техн. наук: P5.Q3.PQ / Субарев Дмитрий
Николаевич.
-

ТюменьL RPQ3.

160




10.

Муси
н µ.µ. λовышение эффективности эксплуатации скважин в
осложнённых геолого
-
промысловых условиях (на примере ОАО
©Варьеганнефтегазª): дис. … канд. техн. наук.: R5.PP.Q7 / Мусин µустам
µасимович.
-

УфаL RPQ4.

11.

Лапшин А.А. Осложнения в механизированной добыче и

методы
борьбы с нимиL применяемые в ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª // Инженерная
практика.
-

2014.
-

№ PR.
-

С. 4
-
9.

12.

Хужин М.µ. λовышение эффективности эксплуатации скважин
осложнённого фонда (на примере месторождений Западной Сибири): дис. …
канд. техн. наук.:
R5.PP.Q7 / Хужин Марат µафакович.
-

УфаL RPQ5.

13.

Топольников А.С.L Литвиненко К.В.L µамазанов µ.µ. Комплексный
подход к проектированию системы механизированной добычи нефти в
условиях выноса мехпримесей // Инженерная практика.
-

2010.
-

№ R.

14.


Гарифуллин А.µ. Опыт борьбы с мехпримесями в ООО ©µН
-
Юганскнефтегазª // Инженерная практика.
-

2010.
-

№ R.

15.


Гумеров К.О. λовышение эффективности эксплуатации скважин
электроцентробежными насосами в условиях вязких водонефтяных
эмульсий: дис. … канд. техн
. наук: R5.PP.Q7 / Гумеров Кирилл Олегович.

-

Сλб.L RPQ5.

16.


Агеев Ш.L Куприн λ.L Мельников М. и др. Высоконадежные
центробежные установки для добычи нефти в осложненных условиях //
Бурение и нефть.
-

2006.
-

№ P4.

17.


Афанасьева О. В.L Голик Е.С.L λервухин Д.А
. Теория и практика
моделирования сложных систем: Учеб. пособие.
-

Сλб.: СЗТУL RPP5.

-

Q3Q с.

18.


ОстрейковскийL В. А. Теория надежности: учебник для вузов по
направлениям ©Техника и технологииª и ©Технические наукиª.
-

М. :
Высшая школаL RPP8.
-

463 с.

19.


ГмурманL В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика:
Учеб. пособие для вузов.
-

М. : Высшая школаL RPP3.
-

479 с.

161




20.


λерельман О.М.L λещеренко С.Н.L µабинович А.И.L Слепченко С.Д.
Статистический анализ надежности погружных установок в реальных
у
словиях эксплуатации // Надежность и сертификация оборудования для
нефти и газа.
-

2003.
-

№ 3.
-

С. R8

34.

21.


Ишмурзин А.А. Зависимость аварийных отказов установок погружных
центробежных насосов от времени работы в скважине // Нефтегазовое дело.

-

2006.

22.


И
шмурзин А.А.L λономарев µ.Н. Анализ причин отказов установок
погружных центробежных насосов в ООО ©Лукойл
-

Западная Сибирьª //
Нефтяное хозяйство.
-

2001.
-

№ 4.
-

С. 58


62.

23.


Слепченко С. Статистическая теория надежности и перспективы ее
использования д
ля анализа отказов УЭЦН // Нефтегазовая вертикаль.
-

2006.
-

№QR.
-

С. 48

51.

24.

πролов С.В.L Маркелов Д.В. Вопросы анализа надежности УЭЦН при
интенсификации добычи нефти // Надежность и сертификация оборудования
для нефти и газа.
-

2002.
-

№R.
-

С. 39
-
43.

25.

С
мирнов Н.И. Исследование влияния износа на ресурс УЭЦН //
Сборник трудов международной научно


технической конференции
©Актуальные проблемы трибологииª.
-

2007.
-

Т. Q.
-

С. 4QP
-
416.

26.

Шубин С.С. Методическое и экспериментальное обеспечение
определения тех
нического состояния установок электроцентробежных
насосов в процессе эксплуатации: дис. … канд. техн. наук: P5.PR.Q3 / Шубин
Станислав Сергеевич.
-

УфаL RPQ4.

27.

Гущин Н.С.L Ковалевич Е.В.L λетров Л.А.L λестов Е.С. Новый метод
изготовления рабочих органов пог
ружных центробежных насосов из
аустенитного чугуна с шаровидным графитом // Вестник Магнитогорского
государственного технического университета им. Г.И. Носова.
-

2008.
-

№ 4.

-

С. 44
-
48.

28.

Глускин Я.А.L λальчиков А.И. Ступень погружного многоступенчатого
цен
тробежного насоса [Электронный ресурс] / λатент
RU

(11) 2220327 (13)
162




C
R // λоиск патентов и изобретенийL зарегистрированных в µπ и СССµ.

-

µежим доступа:

http://www.findpatent.ru/patent/244/
2446316.html
.

29.

Круглов С.В. µабота деталей УЭЦН с полимерным защитным
покрытием // Инженерная практика.
-

2010.
-

№ P6.
-

С. QP5
-
109.

30.

λрожега М. В. µазработка методов повышения износостойкости
радиальных пар трения скольжения электрических центробежных нас
осов:
дис. … канд. техн. наук: P5.PR.Q3 / λрожега Максим Васильевич.
-

М.L RPP9.


31.

Чад Бремнер

и др. µазвивающиеся технологии: погружные
электрические погружные насосы // Нефтегазовое обозрение.
-

2006/2007.

32.

Ведерников В. А. Модели и методы управления режи
мами работы и
электропотреблением погружных центробежных установок: дис. ... д
-
ра техн.
наук: P5.Q3.P6 / Ведерников Владимир Александрович.
-

ТюменьL RPP6.

33.

Ведерников В. А.L Гапанович
B
.
C
.L Козлов В.В. Особенности
применения погружных электроцентробежных н
асосов на нефтяных
месторождениях Среднего λриобья // Вестник кибернетики.
-

2008.
-

С. R7
-
32.

34.

Лекомцев А.В. Методика подбора электроцентробежных насосов в
скважины с высоким газовым фактором на месторождениях Верхнего
λрикамья [Электронный

ресурс] // λермский национальный
исследовательский политехнический университет
.
-

2012.
-

март.
-

µежим
доступа:

http
://
www
.
sworld
.
com
.
ua
/
konfer
26/787.
pdf
.

35.

Мартюшев Д. Защита от механических примесей // Арсенал
нефтедобычи.
-

2008.
-

№Q (P4).

36.

Антипин Ю.В.L Гильмутдинов Б.µ.L Мустафин µ.С.L Аюпов А.µ.
Использование ингибирующих композиций в составе азотсодержащей пены
для борьбы с коррозией и солеотложением в

скважинах // Нефтегазовое дело.
-

2009.
-

Вып. Q.
-

С. Q49
-
154.

37.

Шабля В.В. Опыт работы Тλλ ©Когалымнефтегазªс солеобразующим
фондом скважин // Инженерная практика: пилотный выпуск.
-

2009.

-

С. RR
-
25.

163




38.

Жуйко λ.В. µазработка принципов управления реологическими
свойствами аномальных нефтей: дис. … д
-
ра техн. наук: R5.PP.Q7 / Жуйко
λетр Васильевич.
-

УхтаL RPP3.

39.

Спиридонов µ.В.L Демахин С.А.L Кивокурцев А.Ю. Магнитная
обработка жидкостей в нефтедобыче. Сар
атов: Изд
-
во ГосУНЦ ©КолледжªL
2003.
-

Q36 с.

40.

Лоскутова Ю.В.L Юдина Н.В. Влияние магнитного поля на структурно
-
реологические свойства нефтей // Известия Томского политехнического
университета.
-

2006.
-

Т. 3P9.
-

№ 4.

41.

Исследовательские работы по определ
ению принципиальной
возможности применения магнитного поля для деэмульсации нефти /

ООО ©µН
-
УфаНИλИнефтьª.
-

УфаL RPQR.

42.

Ушаков А. В. λрименение источника воздействия магнитных полей в
нефтегазодобыче // λроблемы геологии и освоения недр: труды XVI
Междун
ародного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и
молодых ученых. Томск.
-

2012.
-

С. Q46
-
148.

43.

Ушаков А.В. λерспективы применения магнитной обработки
пластового флюида с целью управления эффективностью работы погружных
электроцентробежных насосо
в при эксплуатации в осложненных условиях //
Территория ©НЕπТЕГАЗª.
-

2015.
-

№ 8.
-

С. 44
-
50.

44.

Ландау Л.Д.L Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Электродинамика
сплошных сред. R
-
е изд.L испр.
-

М. : Наука. Гл. ред. физ.
-
мат. лит.L Q98R.

-

Т. VIII.
-

6RQ с.

45.

Кочин Н.Е.L Кибель И.А.L µозе Н.В. Теоретическая гидромеханика
часть Q.
-

М. : πизматгизL Q963.
-

584 с.

46.

Классен В.И. Омагничивание водных систем.
-

М. : ХимияL Q98R.

47.

Щурин К.В.L Цветкова Е.В. Изменение физико
-
химических свойств
жидких сред методом магнитн
ой обработки // Вестник ОГУ.
-

2011.

-

№ QP (QR9).

164




48.

Смирнов А.Н.L Лапшин В.Б.L Балышев А.Б. и др. // Химия и технология
воды.
-

2005.
-

№ R.
-

С. QQQ
-
137.

49.

Лесин В.И. Влияние магнитного поля на свойства веществ. Что
происходит с жидкими растворами после их
обработки магнитным полем?
[Электронный ресурс] // Научно
-
исследовательский институт
нефтехимического синтеза µАН.
-

µежим доступа:
http://magneticliquid.narod.ru/autority/092.htm
.

50.

Мартынова О
. И.L Гусев Б. Т.L Леонтьев Е. А. К вопросу о механизме
влияния магнитного поля на водные растворы солей. Успехи физических
наук.
-

М. : НаукаL Q969.
-

98 т.
-

Q вып.
-

195
-
Q99 с.

51.

Самойлов О.Я. Структура водных растворов электролитов и
гидратация ионов.
-
М
. : Изд
-
во АН СССµL Q957.
-

Q8R с.

52.

Урьев Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы.

-

М. : ХимияL Q98P.
-

3RP с.

53.

Скрышевский А.π. Структурный анализ жидкостей и аморфных тел.

-

М. : Высшая школаL Q98P.
-

3R8 с.

54.

Лоскутова Ю.В. Влияние магнитного по
ля на реологические свойства
нефтей: дис. … канд. хим. наук: PR.PP.Q3 / Лоскутова Юлия Владимировна.

-

ТомскL RPP3.

55.

Любецкий Л.Л. λрименение устройства ©МАУТª в нефтедобыче //

ООО λКπ ©Экси
-
Кейª Институт химии нефти СО µАН.
-

Томск.
-

2012.

56.

Колесников А.
С.L Нурдаулет А.Н.L Досжанов К.А. Обзор исследований
влияния магнитного поля на асфальто
-

смоло
-

парафиновые отложения //
European student scientific journal.
-

2013.
-

№Q.

57.

Козачок М.В. Обоснование технологии перекачки
высокопарафинистой нефти из Харьягинс
кого месторождения с
использованием комплексного воздействия магнитного поля и
ультразвуковых колебаний: дис. … канд. тех. наук: R5.PP.Q9 / Козачек
Максим Васильевич.
-

Сλб.L RPQR.

165




58.

Жилин Г.И.L Шишкин Н.Д. Исследование термомагнитной деэмульсии
нефти в лабо
раторной экспериментальной установке // Вестник
Астраханского государственного технического университета.
-

2013.
-

№ R.
-

С. RQ
-
25.

59.

Инюшин Н.В.L Ишемгужин Е.И. и др. Аппараты для магнитной
обработки. Уфа: Государственное


издательство научно
-
техниче
ской
литературы ©µеактивªL RPPP.
-

табл.L
-

ил.

60.

Чернова К.В. Совершенствование методов подготовки
углеводородного сырья для процессов нефтехимии и нефтепереработки: дис.
… кан. тех. наук: PR.PP.Q3 / Чернова Катерина Владимировна.
-

УфаL RPP6.

61.

Хасанов М.М.L

µагулин В.В.L Михайлов А.Г.L Шайдаков В.В.L Никитин
µ.В.L Лаптев А.Б.L Князев В.Н. Воздействие магнитного поля на отложения
карбонатных осадков в скважинах [Электронный ресурс] // Нефтегазовое
дело.
-

2002.
-

№R.
-

µежим доступа:
http://ogbus.ru/authors/Khasanov/Khasanov_1.pdf


62.

Ушаков А.В. Анализ теоретических предпосылок и экспериментальных
исследований магнитной обработки водных и нефтяных систем //
Трубопроводный транспорт: теория и практик
а.
-

2015.
-

№3 (49).
-

С. R9
-
32.

63.

Инюшин Н.В.L Каштанова Л.Е.L Лаптев А.Б.L Мугтабаров π.К.L
Хайдаров µ.π.L Халитов Д.М.L Шайдаков В.В. Магнитная обработка
промысловых жидкостей. Уфа: ГИНТЛ ©µеактивªL RPPP.
-

58
-
68 с.

64.

µезонансно
-
волновой комплекс ©λилот
-


/ НИИ ТС ©λилотª.
λрезентация научно
-
исследовательского института технических систем
©λилотª.

65.

Исаков А.В. Активная защита оборудования от солеотложений //
Инженерная практика.
-

2014.
-

№PR.
-

С. QP
-
11.

66.

Лаптев А.Б. Методы и агрегаты для магнитогидродинами
ческой
обработки водонефтяных сред: дис. … д
-
р тех. наук: P5.PR.Q3 / Лаптев
Анатолий Борисович.
-

УфаL RPP7.

166




67.

Бородин В.И. и др. µезультаты использования магнитных индукторов
обработки нефти при ее добыче и транспорте // Нефтяное хозяйство.
-

2004.

-

№4.

68.

Б
арышников А.А. Исследование и разработка технологии увеличения
нефтеотдачи за счет вытеснения с применением электромагнитного поля:
дис. … канд. техн. наук: R5.PP.Q7 /
Барышников

Александр Александрович.

-

ТюменьL RPQ4.

69.

Экспериментальный стенд для исследо
ванияL комбинированного
механомагнитного воздействия на стойкие нефтяные эмульсии [Электронный
ресурс] // µеспубликанский молодежный инновационный конвент
©Молодёжь


будущему республики Комиª.
-

2014.
-

µежим доступа:
http://old.ugtu.net/sites/default/files/users/user_212/83_oskorbin.pdf
.

70.

Клабуков Б.Н.

Неоднородность геологической среды по данным
г
еофизических исследований

//

Геология и полезные ископаемые Карелии.

-

λетрозаводск: КарНЦ µАНL RPP9.
-
QR вып.

71.

Гриффите Дж.

Научные методы исследования осадочных пород.

-

М. : МирL Q97Q.

72.

Власов А. Н. Усреднение механических характеристик структурно
-
неод
нородных природных материалов
-

скальных пород: дис. … канд. техн.
наук: PQ.PR.P4 / Власов Александр Николаевич.
-

ИжевскL RPQP.

73.

ГмурманL В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика:
Учеб. пособие для вузов.
-

М. : Высшая школаL RPP3.
-

9 изд.
-

479 с.

74.

Кобзарь А. И. λрикладная математическая статистика. Для инженеров
и научных работников.
-

М. : πизматлитL RPP6.
-

8Q6 с.

75.

Кащавцев В.Е.L Мищенко И.Т. Солеобразование при добыче нефти.

-

М. : Орбита
-

МL RPP4.
-

43R с.

76.

Крешков А. λ. Основы аналитиче
ски химии.
-

М. : ХимияL Q97Q.
-

R т.

77.

Матусевич Л. Кристаллизация в химической промышленности.

-

М. : ХимияL Q968.
-

3P4 с.

167




78.

Ушаков А.В. Эффекты интенсификации процесса выпадения карбоната
кальция и изменения реологических свойств нефти при воздействии
маг
нитным полем на ОНπ
-

системы // Трубопроводный транспорт: теория и
практика.
-

2015.
-

№4 (5P).
-

С. R8
-
33.

79.

λирвердян А.М. Защита скважинного насоса от газа и песка.
-

М. :
НедраL Q986.
-

QRP с.

80.

µики Дж. АрменторL Майкл µ. УайзL и др. λредотвращение вынос
а
песка из добывающих скважин // Нефтегазовое обозрение.
-

2007.
-

Т. Q9.

-

№ R.

81.

Тананыхин Д. С. Обоснование технологии крепления
слабосцементированных песчаников в призабойной зоне нефтяных и газовых
скважин химическим способом: дис. ... кан. техн. наук:

R5.PP.Q7 / Тананыхин
Дмитрий Сергеевич.
-

Сλб.L RPQ3.

82.

Ликвидация пескопроявлений


ликвидация вывода скважин из
бездействия [Электронный ресурс] // ООО ©Нефтегазтехнологияª.
-

2012.

-

02
-
P6 апреля.
-

µежим доступа:
http://ngt.belitski.ru/Ликвидация
пескопроявлений.pdf
.

83.

Бабазаде Э.М. µоль интеллектуальных скважин в осуществлении
контроля над пескопроявлением. µазработка и эксплуатация нефтяных и
газовых месторождений [Электронный ресур
с] // Научные труды.
-

2011.

-

µежим доступа:
http://socar.az/1/Babazade_39
-
43.pdf
.

84.

Лаврентьев А.В.L Антониади Д.Г.L Савенок О.В.L Березовский Д.А
Экспериментальные исследования механизмов гидродинамич
еской
устойчивости песчаника.
-

М. : λрепринтL RPQ4.

85.

Шакиров Э. И. Опыт применения технологий добычи и ограничения
пескопроявления на пластах пачки λК месторождений Барсуковского
направления // Инженерная практика.
-

2010.
-

№ R.

86.

Мельниченко В. Е.L Жданов

А. С. Опыт работы оборудования УЭЦН в
условиях повышенного содержания мехпримесей на месторождениях ОАО
©Славнефть
-
Мегионнефтегазª // Инженерная практика.
-

2010.
-

№ R.

168




87.

Соколов В. Н. Количественный анализ микроструктуры горных пород
по их изображениям в
раствор электронном микроскопе // Соровский
образовательный журнал.
-

1997.
-

№ 8.

88.

Осипов В.И.L Соколов В.Н.L Еремеев В.В. Глинистые покрышки
нефтяных и газовых месторождений.
-

M. : НаукаL RPPQ.
-

R38 с.

89.

Клещенко И.И.L Кузнецов Н.λ.L Ягафаров А.К.L Лепнев

Э.Н. Изучение
структуры порового пространства коллекторов методами капиллярометрии //
Вестник недропользователя ХМАО.
-

2009.
-

№ QR.

90.

µебиндер λ. А. πизико
-
химическая механика.
-

М. : ЗнаниеL Q958.

91.

µазрушение / под ред. Г. Либовица.
-

М. : МирL Q976.
-

VII т.

92.

Ушаков А.В. Эффекты диспергирования дисперсной минеральной фазы
при магнитном воздействии на ОНπ
-

системы // Территория ©НЕπТЕГАЗª.
-

2015.
-

№ QP.
-

С. 49
-
55.

93.

Ландау Л.Д.L Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Теория поля.

-

М. : πизматлизL RPP3.
-

5
36 с.

94.

Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение:
Учеб. пособие для вузов.
-

M. : ООО ©Недра
-

БизнесцентрªL RPP7.

-

511 c.

95.

µыжов А.Е. Особенности строения пустотного пространства пород
-
коллекторов ботуобинского горизонта Чаяндинского

месторождения //
Геология нефти и газа.
-

2011.
-

№ 4.

96.

Коныгин С.Б.L Иваняков С.В. Классификация и геометрические
характеристики дисперсных систем. Методическое руководство к
практическим занятиям по дисциплине ©Дисперсные системы в
промышленностиª. Сама
ра: СамГТУL RPP6.
-

3R с.

97.

Гаврилова Н.Н. Микроскопические методы определения размеров
частиц дисперсных материалов: учеб. λособие.
-

М. : µХТУ им. Д. И.
МенделееваL RPQR.
-

5R с.

98.

Волков В.А. Коллоидная химия. λоверхностные явления и дисперсные
системы. Уч
ебник по курсу Коллоидная химия для химико
-
технологических
169




специальностей текстильных вузов и вузов легкой промышленности.

-

М. : МГТУ им. А.Н. КосыгинаL RPPQ.
-

640 c.

99.

Девис Дж. С. Статистический анализ данных в геологии / под ред. Д. А.
µодионова.
-

М.
: НедраL Q99P.
-

399 с.

100.

Литвинский Г.Г. Аналитическая теория прочности горных пород и
массивов.
-

Донецк: Норд
-
λрессL RPP8.
-

RP7 с.

101.

Шашенко А.Н.L Сдвижкова Е.А.L Кужель С.В. Масштабный эффект в
горных породах.
-

Д. : АµТ
-
λрессL RPP4.
-

Q3R с.

102.

Катаев В. Н.
L Ерофеев Е. А. Краткий исторический обзор
теоретического и практического опыта применения вероятно
-
статистического метода в карстоведении // Современные проблемы науки
образования.
-

2013.
-

№ Q.
-

С. 477
-
477.

103.

Гольдберг В.М.L Скворцов Н.λ. λроницаемость
и фильтрация в глинах.
-

М. : НедраL Q986.
-

160 c.

104.

Кульчицкий Л.И. µоль воды в формировании свойств глинистых пород.
-

М. : НедраL Q975.
-

RQR с.

105.

Осипов В. И.L Соколов В. H.L µумянцева Н. А. Микроструктура
глинистых пород / под ред. академика Е. М. Сергее
ва.
-

M. : НедраL Q989.

-

RQQ с.

106.

µосляк А.Т.L Бирюков Ю.А.L λачин В.Н. λневматические методы и
аппараты порошковой технологии.
-

Томск: Издательство Томского
УниверситетаL Q99P.
-

R7R с.

107.

Самерханова А.С. λовышение эффективности применения магнитно
-
импульс
ной обработки руд с целью их разупрочнения перед измельчением:
дис. ... канд. тех. наук: R5.PP.RP / Самерханова Алла Сергеевна.
-

М.L RPQP.

108.

Кузьмин М.И. λовышение эффективности эксплуатации нефтяных
скважин в условиях намагниченности подземного оборудовани
я: дис. …
канд. техн. наук: R5.PP.Q7 / Кузьмин Максим Игоревич.

-

Сλб.L RPQ3.

170




109.

Ландау Л. Д.L Лифшиц

Е. М. Статистическая физика. Часть Q. Издание
3
-
еL дополненное.
-

М. : НаукаL Q976.
-

V т.
-

584 с.

110.

Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Т
.Q: Теория
равновесных систем: Термодинамика: Учебное пособие. Изд. R
-
еL сущ.
перераб. и доп.
-

М. : Едиториал УµССL RPPR.
-

R4P с.

111.

Антониади Д. Г.L Савенок О. В. λроблема солеотложения


общие
принципы и особенности конкретных решений // Научный журнал К
убГАУ.

-

2013.
-

№87 (P3).

112.

Здольник С.Е. Управление солеотложением


залог повышения
эффективности нефтедобычи // Инженерная практика: пилотный выпуск.

-

2009.
-

С. 66

69.

113.

Захаров С.Д.L Мосягина И.В. Кластерная структура воды (обзор) //
πизический инстит
ут им. λ.Н Лебедева µАН.
-

М.L RPQQ.

114.

Глебов А. Н.L Буданов А. µ. Структурно
-

динамические свойства
водных растворов электролитов // Соровский образовательный журнал.

-

1996.
-

№9.

115.

Куневич А.В.L λодольский А.В.L Сидоров И.Н. πерриты.
Энциклопедический спра
вочник. Том Q. Магниты и магнитные системы.

-

Сλб. : ЛикL RPP4.

116.

λатент µπ №38469. Устройство для магнитной обработки жидкости.
Классы МλК: CQPG33/PR. Авторы: Шайдаков В.В.L Лаптев А.Б.L
Максимочкин В.И.L Емельянов А.В.. λатентообладатель: Общество с
огран
иченной ответственностью ©Инжиниринговая компания ©ИНКОМλ
-
НЕπТЬª. λодача заявки: RPPR
-
10
-
Q6L начало действия патента: Q6.QP.RPPRL
публикация патента: RP.P6.RPP4.

117.

О предприятии [Электронный ресурс] // АО ©Энергонефтемашª.

-

µежим доступа: http://www.enm.om
sk.ru/about/about.php.

118.

©МИОНª. Система предотвращения отложений
асфальтосмолопарафинов и защиты трубопровода от коррозии. Информация
171




о технологии [Электронный ресурс] // ООО ©Нλλ ©Лантан
-
Qª.
-

µежим
доступа:
http://www.oil
-
tic.ru
.

119.

λатент µπ №4Q46R. Устройство для магнитной обработки жидкости.
Классы МλК: CPRFQ/48. Авторы: Локшин Л.И.L Кривоносов Ю.А.L
Недопёкин С.М.L Лавринайтис Е.Л.L Гейман А.В.. λатентообладатель:
Общество с ограниченной ответственностью ©Се
рвис подземного
оборудованияª. λодача заявки: RPP4
-
06
-
RQL начало действия патента:
RQ.P6.RPP4L публикация патента: R7.QP.RPP4.

120.

Ушаков А. В. µазработка комплексной методики защиты
электроцентробежных насосов при эксплуатации в осложнённых условиях //
λробле
мы геологии и освоения недр: труды XVII Международного
симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученыхL
Томск.
-

2013.
-

С. 779
-
802.

121.

λатент µπ №Q575P4. Направляющий аппарат ступени погружного
многоступенчатого электороцентробежного насоса
. Классы МλК:
FP4R9/44L FP4Q3/QP. Автор: Ушаков А.В.. λатентообладатель: Ушаков
А.В.. λодача заявки: RPQ5
-
02
-
QQL начало действия патента: QQ.PR.RPQ5L
публикация патента: QP.QR.RPQ5.

122.

Ушаков А.В. λринципы моделирования процессов генерации ДМπ
(дисперсной м
инеральной фазы) при пескопроявлении в условиях
воздействия магнитными полем // Территория ©НЕπТЕГАЗª.
-

2015.
-

№ QR.

-

С. QPR
-
108.

123.

Ушаков А.В. λринципы моделирования процесса солеотложения при
магнитном воздействии на систему // Трубопроводный транспорт
: теория и
практика.
-

2015.
-

№5 (5Q).
-

С. 3Q
-
33.

124.

Хавкин А.Я. Нанотехнологии в добыче нефти и газа.
-

M. : Нефть и газL
изд. RL RPP8.
-

Q7Q с.




172



















λµИЛОЖЕНИ
Я




λµИЛОЖЕНИЕ А








174



λµИЛОЖЕНИЕ Б





Приложенные файлы

  • pdf 43697835
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий