Химия - Магнитогидродинамическая обработка - Проведение экспериментов и основные результаты
01 марта 2011Оглавление:
1. Магнитогидродинамическая обработка
2. Особенности кристаллизации из концентрированных растворов
3. Проведение экспериментов и основные результаты
С целью практического подтверждения возможности при МГДО принудительного образования кластеров солей жёсткости проведены исследования, первым этапом которых была подготовка модельной среды, имитирующей реальные промысловые среды.
Для этого использовали метод получения малорастворимых солей жесткости путем смешивания двух или более растворимых солей по реакциям
;
.
В результате реакций соли кальция выпадали в осадок. Чтобы косвенно определить величину ЭДС и силу тока в растворе, вызванного упорядоченным движением ионов измеряли изменение электросопротивления среды в потоке жидкости.
На рисунке 3 показано изменение сопротивления в плоскости перпендикулярной движению потока на различном расстоянии от движущихся магнитов в зависимости от продолжительности воздействия поля. Исходное сопротивление раствора составляло 40 Ом. Видно, что с началом воздействия поля сопротивление среды, находящейся в непосредственной близости от магнита, резко падает. В центральной части потока, наоборот, резко возрастает, а наиболее отдаленной точке – сначала падает, затем возрастает. Падение напряжения в растворе, измеренное между первой и второй точками измерений составило 59,6 мВ, между первой и третьей 6,5 мВ. Следовательно, происходит активный перенос зарядов в ту часть объёма, которая контактирует с магнитами, и где индукция магнитного поля максимальна. В этой части объёма локальная концентрации ионов и заряжённых частиц значительно увеличивается, что ведет к снижению электросопротивления. Из центра потока идет интенсивный перенос ионов в области точек 1 и 3, концентрация их уменьшается, а электросопротивление возрастает.
Вдоль потока сопротивление среды изменяется следующим образом: перед входом в поле оно возрастает до 138,5 Ом, затем падает до значений указанных на рисунке 3. После выхода из поля сопротивление постепенно увеличивается до 40 Ом. Данный эффект имеет место только в случае движения постоянных магнитов относительно электролита, в противном случае переноса ионов не возникает.
Таким образом, МГДО растворов приводит к увеличению локальной концентрации ионов, что, в свою очередь вызывает образование кластеров молекул растворенного вещества, и заканчивается образованием микрокристаллов.
При минимально возможной в проведенном эксперименте продолжительности МГДО в зоне с нулевыми значениями магнитной индукции через 2 минуты начинали образовываться мелкие кристаллы данных солей жёсткости. При росте продолжительности обработки латентная фаза кристаллизации по величине не изменялась. Следовательно, МГДО раствора солей имеет высокую эффективность по времени, и под её воздействием условия, необходимые для начала процесса кристаллизации, создаются очень быстро.
Кристаллы солей жёсткости выпадали в центральной части корпуса 1 в зоне с B = 0.
Таким образом, экспериментально показано, что МГДО растворов солей вызывает перемещение их катионов и анионов из областей с Bmax в области с B = 0, в результате чего в последних начинается процесс кристаллизации.
Оценку эффективности МГДО проводили также, определяя жёсткость пластовой воды с высоким содержанием ионов 
. Сравнивали концентрацию ионов до и после МГДО, а также после кипячения пластовой воды. При кипячении растворимость карбонатов значительно снижается, и отложение солей происходит более интенсивно.
После МГДО и кипячения пластовую воду тщательно отфильтровывали от осадка. Остаточное содержание ионов определяли комплексометрическим методом при 
.
| Вид обработки и скорость потока | Концентрация , мг-экв/л |
Снижение концентрации  |
|---|---|---|
| Без обработки | 444 |  |
| МГДО, 0,5 м/c | 422 | 5 |
| МГДО, 1 м/c | 409 | 8 |
| МГДО, 2 м/c | 382 | 14 |
| Кипячение | 377 | 15 |
Видно, что при скорости потока 2 м/с эффективность МГДО практически не уступает эффективности кипячения пластовой воды. При скорости 1 м/с, которая соответствует скорости потока, наблюдаемой на многих нефтяных месторождениях, эффективность МГДО менее чем в два раза ниже, чем эффективность кипячения. Следовательно, МГДО растворов солей является продуктивным методом активизации кластерообразования, который сравним с кипячением. Необходимо учитывать, что кристаллы солей, которые образуются в зазоре агрегата для проведения МГДО, имеют малые размеры и высокую кинетическую энергию, в связи, с чем они не способны к отложению на поверхности металла труб, а перемещаются в объёме транспортируемой среды в виде мелкодисперсной взвеси. Известно, в частности, что кристаллы солей размером менее 20 мкм не осаждаются на стенке трубопроводов при скорости потока более 0,4 м/с.
Просмотров: 3699
|
|