磁防蜡技术20120511.ppt

1、1,1,磁防蜡器技术交流汇报,北京东晟世纪科技有限公司 2012年5月,2,一、磁防蜡技术简介,1、前言 磁处理技术在工业水的防垢、原油开采等领域中已经采用多年。通过对磁处理水防垢, 磁处理原油防蜡、降粘等过程的分析, 并参考一些有关专家的实验结果, 进一步验证了磁处理技术的机理是磁场对液态物质分子的排列作用。认为磁处理有无效果决定于以下几个因素: 物质的分子结构是否具有各向异性； 抗磁性物质的磁化率是否具有各向异性； 在管道中液态物质的流动状态是否稳定。 其中前两个因素决定于物质本身的结构, 后一个因素决定于环境。如果液态抗磁物质分子的结构和磁性都呈各向异性, 并且在管道中作,3,一、磁防蜡

2、技术简介,稳定的流动, 则磁处理效果会很好。否则, 磁处理将无效果。 2、磁防蜡原理 处在磁场中的物质, 由于磁场的作用而处于一种特殊的状态, 称为磁化状态。实验结果表明, 磁化后物质内部的磁感应强度可能加强, 也可能减弱。因此, 物质也就分为顺磁物质和抗磁物质两大类。对于顺磁物质来说, 其分子磁矩不为零,磁场的作用使分子磁矩沿外场方向排列, 使得物质内部的磁感应强度加强。抗磁物质分子中的电子是配对的, 分子本身没有磁矩。外磁场对抗磁物质作用后将使其分子产生一个附加磁矩, 这个附加磁矩始终与外磁场反向,使得物质内部磁场减弱。磁处理的物质( 如原油、水等) 大都具有抗磁性。,4,物质的磁性还与其

3、分子结构有关。如果抗磁物质的分子结构是各向异性, 其抗磁性磁化率将呈各向异性。以芳香族碳氢化合物为例, 由于它们的分子是平面结构, 在垂直于分子平面和平行于分子平面的抗磁各向异性磁化率X=(X1)-(X11)可相差两个数量级( 见表1 ) 。由于这种各向异性, 磁场的作用使液态物质(特别是在管道中流动的液体) 分子平面转向垂直于外磁场的方向(见图1 ) 。,图1、分子平面取向示意图,一、磁防蜡技术简介,5,一、磁防蜡技术简介,6,在管道中流动的原油, 由于热运动, 分子的排列取向是杂乱无章的。在流动过程中, 由于原油的粘滞性和管壁的摩擦, 使得管内的流速分布如图2 中箭头所示。管道中部流速高,

4、 靠近管壁处流速很低。这种流速分布将使杂乱无章的分子受到一个力矩而翻转并推向管壁(见图2)。如果原油处于蜡的结晶温度, 被推转到管壁上的蜡分子将粘结在其上面。随着时间的推移, 粘结在管壁上的蜡越来越多,影响生产。 如果在原油中蜡分子还没有结晶之前就在垂直于管道方向加一个磁场, 首先改变蜡分子的取向, 让大多数,图2、管内蜡分子被推向管壁,一、磁防蜡技术简介,7,蜡分子沿垂直于磁场并且顺着管道作“ 有序” 的流动(见图3 )。由于这种流动, 大部分蜡分子将不再向管壁翻滚, 并且减少了蜡分子相遇碰撞在一起结晶的机会, 从而抑制了蜡晶在管壁上的生长, 大量的蜡分子将随同原油一道被带走。若这种流动是稳

5、定的,就将达到磁处理防蜡的效果。 另一方面, 由于粘度与物质本身的性质、分子结构、液态物质中含固体颗粒的大小和多少以及运动状态(平动还是转动) 等因素都有关。很明显, 磁处理后分子的有序流动将使原油粘度沿流动方向减小, 这就是磁处理的降粘作用。,图3、磁场使分子取向作有序运动,一、磁防蜡技术简介,8,3、影响磁防蜡效果的因素 3.1 磁处理效果与磁感应强度的关系 磁感应强度太弱磁处理效果不好。较强的磁场可以取得较满意的效果, 如右表所示。这是由于磁场太弱不能使分子作较好地排列, 只有当磁感应强度达到一定值时, 才能使大多数分子有效地排列起来。有些实验研究指出, 并非磁场越强越好, 只有当磁感应

6、强度在某一值附近时, 才能取得磁处理的最佳效果。这可能是由于磁场的边缘效应所致。通过分析可知, 太强的磁场将使分子离开磁场时, 分子平面不再顺着管道作有序流动。,吉林乾安油田原油磁处理后蜡晶抑制、降粘效果表,一、磁防蜡技术简介,9,3.2 磁处理对不同分子量石蜡结蜡的影响 实验表明, 未经磁处理的管壁蜡样中低含碳量分子的相对含量高, 高含碳量分子的相对含量低, 经磁处理后情况正好相反。如果在磁处理之前原油中的高含碳量分子就已经进入了结晶状态, 则磁处理对它们将不起作用。另一个主要原因则是, 在靠近管壁的边界层内, 流速几乎为零。高含碳量的大分子不易被原油的流动带走, 从而粘结在管壁上的机会相对

7、增多。磁处理使蜡分子作有序流动, 大量的低含碳量蜡分子不再被推向管壁而被原油带走, 粘结在管壁上的机会也相对减少。,一、磁防蜡技术简介,10,3.3 磁防蜡效果与原油含水率的关系 从右表可以看出, 低含水油井磁防蜡效果好, 高含水油井相对差些, 由于水和原油的相对密度不同,从而造成了管道中水和油的流速差异, 使得高含水时磁处理后分子的“ 有序” 运动得不到保持。同样, 外界振动, 固、气、液、水等多相混输也会降低磁处理效果。,吉林乾安油现场应用统计表,一、磁防蜡技术简介,11,4、磁防蜡效果与油井产液量的关系 流动的稳定性与流速有关。由流体力学可知, 液体流动从层流向紊流过渡由雷诺数R 判定。

8、如果流速过高, 即产液量大, 管内原油将由“ 塞状” 流过。渡到“ 抛物面状” 的层流甚至变成紊流, 从而破坏原油分子的“ 有序” 运动, 影响磁处理效果。而流速低时磁处理易使“ 有序运动” 得以保持, 故中低产量油井磁防蜡效果好, 如右表所示。,吉林英台油田应用统计表,一、磁防蜡技术简介,12,二、磁防蜡技术应用实例,1、地面静态试验 2004年华北石油勘探设计研究院对吉林英台S6-4井原油的性质进行了分析和原油流变性试验，并进行了不同磁处理器、不同加热温度、不同流动速度时的磁处理防蜡试验和磁处理前后粘温曲线对比试验。,吉林英台油田S6-4井原油性质分析表,13,S6-4原油粘温表,从此表可

9、看出,原油粘度反常点为50,当温度小于此值时,粘度随着剪切率的变化而变化。,二、磁防蜡技术应用实例,14,2、动态试验 对该井原油经防蜡器处理后进行前后不同粘温对比试验和不同温度、防蜡器强度、流动动速度试验。其结果如下表：,从此表可以看出，磁处理降粘率效果较好，采用5、6磁防蜡器效果更明显。,二、磁防蜡技术应用实例,15,3、现场应用效果 吉林英台油田自2005年大量应用该项技术，到2011年底共应用945井次，有效率达80%，应用后有效井平均洗井周期延长，达180天。该油田有两口井在05、06年做应用此技术前后结蜡卡死试验（抽油机井），并测量井下油管结蜡位置。试验表明两口井井下结蜡点平均上移

10、260米（原800米，应用后上移致540米），蜡卡死由应用前平均120天上升到416天。,二、磁防蜡技术应用实例,16,三、JZ25-1油田磁防蜡工艺,1、JZ25-1油田结蜡情况 JZ25-1油田原油物性较差，具有高凝点、析蜡温度高、高含蜡井口温度低等特点，且油田位于渤海辽东湾中部，冬季环境温度较低，造成高含蜡油井在冬季生产过程，频繁出现井筒结蜡和地面流程蜡堵现象，严重影响油田油井正常产量和安全生产，目前处理蜡堵方法为使用A15井原油进行热洗清蜡（A15井原油物性较好、温度高54），但由于只能使用采油树服务翼阀通过服务管汇进行热洗，长时间使用此阀进行节流，易导致阀门内漏、法兰刺漏等风险，给正常生产带来较大隐患，同时由于A15井为自喷井，长期进行热洗作业，极易对其造成损害，影响油井高产稳产，而且一旦A15井原油物性发生改变，锦州25-1油田高含蜡油井则缺少有效融蜡手段，冬季生产将面临较大风险。,17,三、JZ25-1油田磁防蜡工艺,锦州25-1油田2011-2012冬季融蜡统计表,18,2、JZ25-1油田磁防蜡工艺 针对辽东JZ25-1油田结蜡实际情况，建议在井口采油树产液出口加一个永磁防蜡器，可考虑备用一个，可以解决地面管线结蜡问题。具体流程图如下：,管线用强磁防蜡器图片,三、JZ25-1油田磁防蜡工艺,19,3、地面管线强磁防蜡器主要性能 场强：B=600-12