Механизм отложения парафина

Расчет изменения гидравлических параметров транспорта нефти в результате отложения парафинов на внутренней стенке трубопроводов

Теоретическая часть

Парафиновые отложения, отлагающиеся на стенках трубопроводов представляет смесь твёрдых парафиновых углеводородов состава - и гибридных углеводородов →церезинов →алкано-нафтенового состава - .

Технический парафин представляет из себя смесь:
Парафины 10-75%

Смолы 10-30%

Асфальтены 2-5%

Связная нефть до 60%

Твёрдые метановые углеводороды, парафины, присутствуют практически во всех нефтях, их содержание может колебаться от следов до 20-28%.

Иногда их влияние на технологию и технику добычи, сбора и транспорта, подготовку и переработку нефти может быть решающим.

Состояние парафинов в нефти зависит от температуры и давления.

Они хорошо растворяются в нефти только при повышенной температуре (40 ° Cи более) температуре. Т.к. пластовая температура нефтяной залежи в большинстве случаев выше 40 ° C, то можно принять, что парафины в пластовых условиях образуют в нефти гомогенный раствор.

При извлечении нефти, т.е. при снижении давления, температуры и разгазировании, её растворяющая способность по отношению к парафинам уменьшается. Это приводит к перенасыщению нефти парафином и переходу части в кристаллическое состояние. Но этот переход может осуществиться только на какой-то поверхности. Центрами кристаллизации служат выступы, шероховатости поверхности труб и механические взвеси в потоке нефти.

Механизм отложения парафина

В результате охлаждения нефти под воздействием более холодной окружающей среды в тонком пристенном слое возникает радиальный температурный градиент. Существование радиального температурного градиента приводит к образованию градиента концентрации растворённого парафина. За счёт этого происходит движение растворённых частиц парафина к стенке трубы под действием молекулярной диффузии. По достижении частицами парафина стенки трубы или границы твёрдых отложений происходит их кристаллизация и выделение из раствора.

Если температура в пристенном слое ниже уровня, при котором парафин начинает выпадать из нефти, то и в потоке нефти будут содержаться кристаллы парафина, а жидкая фаза будет находиться в состоянии термодинамического равновесия с твёрдой фазой. С уменьшением температуры масса кристаллов парафина, взвешенных в нефти, увеличивается, а количество растворённого парафина – уменьшается.

Кристаллы парафина и их скопления, возникшие непосредственно на внутренней поверхности труб, и образуют парафиновые отложения. Кристаллы парафина, образовавшиеся в объёме нефти, в формировании отложений практически не участвуют.