Осложнения в нефтедобыче

—интенсивности передачи тепла от движущейся по стволу скважины жидкости окружающим породам. Теплопередача зави­ сит от градиента температур жидкости и окружающих скважину пород и теплопроводности кольцевого пространства между подъемными трубами и эксплуатационной колонной;

—расширения газожидкостной смеси и ее охлаждения, выз­ ванного работой газа по подъему жидкости.

Влияние газовыделения. Лабораторными исследованиями по­ казано [66], что на интенсивность образования парафиноотложений оказывает влияние процесс выделения газовых пузырьков

впотоке смеси. Известно, что газовые пузырьки обладают спо­ собностью флотировать взвешенные частицы парафина. При кон­ такте пузырька с поверхностью трубы частицы парафина сопри­ касаются со стенкой и откладываются на ней. В дальнейшем про­ цесс отложения парафина нарастает вследствие его гидрофобности. На стенке трубы образуется слой из кристаллов парафина

ипузырьков газа. Чем менее газонасыщен этот слой, тем боль­ шую плотность он имеет. Поэтому более плотные отложения об­ разуются в нижней части подъемных труб, где пузырьки газа малы и обладают большей силой прилипания к кристаллам пара­ фина и стенкам трубы.

Влияние скорости движения газожидкостной смеси. Интенсив­ ность образования АСПО во многом зависит от скорости течения жидкости. При ламинарном течении формирование АСПО про­ исходит достаточно медленно. С ростом скорости (при турбулизации потока) интенсивность отложений вначале возрастает. Дальнейший рост скорости движения газожидкостной смеси ве­ дет к уменьшению интенсивности отложения АСПО: большая скорость движения смеси позволяет удерживать кристаллы пара­ фина во взвешенном состоянии и выносить их из скважины. Кро­ ме того, движущийся поток срывает часть отложений со стенок труб, чем объясняется резкое уменьшение отложений в интервале 0-50 м от устья скважины. При больших скоростях движения поток смеси охлаждается медленнее, чем при малых, что также замедляет процесс образования АСПО [71].

Влияние шероховатости стенок труб. Состояние поверхности труб влияет на образование отложений. Микронеровности явля­

движения. Такими свойствами обладают атактический пропилен с молекулярной массой 2000-3000, низкомолекулярный полиизо­ бутилен с молекулярной массой 8000-12000, алифатические сопо­ лимеры, сополимеры этилена и сложного эфира с двойной связью, тройной сополимер этилена с винилацетатом и винилпирролидоном, полимер с молекулярной массой 2500-3000.

Механизм действия депрессаторов заключается в адсорбции молекул на кристаллах парафина, вследствие чего затрудняется их способность к агрегации и накоплению. К известным депрессаторам относят "Парафлоу" (АзНИИ), алкилфенол ИПХ-9, "До- рад-1 А", ВЭО-504 (ТюмГНГУ), "Азолят-7" [66].

Диспергаторы — химические реагенты, обеспечивающие об­ разование тонкодисперсной системы, которую уносит поток нефти, что препятствует отложению кристаллов парафина на стенках труб. К ним относят соли металлов, соли высших синте­ тических жирных кислот, силикатно-сульфанольные растворы, сульфатированный щелочной лигнин [68].

Использование химических реагентов для предотвращения образования АСПО во многих случаях совмещают с процессами:

—разрушения устойчивых нефтяных эмульсий;

—защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии;

—защиты от солеотложений;

—формирования оптимальных структур газожидкостного потока.

Разработан достаточно широкий ассортимент химических реагентов для борьбы с АСПО. В настоящее время применяются следующие марки реагентов:

—бутилбензольная фракция (бутиленбензол, изопропилбен­ зол, полиалкилбензолы). Предложен к использованию СевКавНИПИнефть;

—толуольная фракция (толуол, изопентан, н-пентан, изопрен);

—СНПХ-7р-1 — смесь парафиновых углеводородов нор­ мального и изостроения, а также ароматических углеводородов (ОАО "НИИнефтехим", г. Казань);

—СНПХ-7р-2 — углеводородная композиция, состоящая их легкой пиролизной смолы и гексановой фракции (ОАО "НИИ­ нефтехим", г. Казань);

действия на АСПО значительно возрос [79-81], что связано с появле­ нием на рынке широкого ассортимента высокоэнергетических магнитов на основе редкоземельных материалов (РЗМ).

Установлено [81], что под воздействием магнитного поля в движущейся жидкости происходит разрушение агрегатов, состо­ ящих из субмикронных ферромагнитных микрочастиц соедине­ ний железа, находящихся при концентрации 10-100 г/т в нефти и попутной воде. В каждом агрегате содержится от нескольких сотен до нескольких тысяч микрочастиц, поэтому разрушение аг­ регатов приводит к резкому (в 100-1000 раз) увеличению концен­ трации центров кристаллизации парафинов и солей и формирова­ нию на поверхности ферромагнитных частиц пузырьков газа мик­ ронных размеров. В результате разрушения агрегатов кристаллы па­ рафина выпадают в виде тонкодисперсной, объемной, устойчивой взвеси, а скорость роста отложений уменьшается пропорционально уменьшению средних размеров выпавших совместно со смолами и асфальтенами в твердую фазу кристаллов парафина. Образование микропузырьков газа в центрах кристаллизации после магнитной обработки, по данным некоторых исследователей, создает газлифт­ ный эффект, ведущий к некоторому росту дебита скважин.

В ОАО "Татнефть" первые промысловые испытания магнит­ ных устройств различной конструкции, в том числе аппаратов «МагниФло» (США), показали избирательную эффективность по предупреждению выпадения АСПО. Эффективность достигнута только в 40 % скважин, продолжительность эффекта составила от 30 сут до 5 месяцев. Видимо, данный метод имеет узкую область оптимального применения, в зависимости от физико-химических свойств и компонентного состава нефтей и вод конкретного объекта.

В нефтедобыче используют тепловые, химические и механи­ ческие методы удаления АСПО. Тепловые методы основаны на способности парафина плавиться при температуре выше 50 °С и стекать с нагретой поверхности. Для создания необходимой температуры требуется специальный источник тепла, который можно помещать непосредственно в зону отложений или на устье скважины, где он будет вырабатывать теплосодержащий агент.

Внастоящее время используют технологии с применением:

—горячей нефти или воды в качестве теплоносителя;

—пара;

—электропечей наземного и скважинного исполнения;

—индукционных электродепарафинизаторов;

—реагентов, при взаимодействии которых протекают экзо­ термические реакции.

Втехнологии с применением теплоносителя предусматрива­ ется нагрев жидкости в специальных нагревателях (котельных установках передвижного типа) и подача ее в скважину способом прямой или обратной промывки. Обратная промывка более пред­ почтительна, так как при этом исключено образование парафино­ вых пробок, часто возникающих при прямой промывке [66].

ВНГДУ "Альметьевнефть" проведены специальные промыс­ ловые эксперименты по изучению распределения температуры по глубине скважин № 17442, 14806 и 20158 при прямой и обратной промывке и различных температурах закачки теплоносителя [8284]. Теплоноситель (нефть) подогревали с использованием агрега­ та для депарафинизации скважин (АДП). Закачку теплоносителя

взатрубное пространство скважины № 20158 осуществляли при динамическом уровне жидкости в скважине на нижней границе

интервала парафиноотложений. Результаты экспериментов в скважинах № 14806 и 20158 показали, что жидкость в колонне НКТ прогревается выше температуры плавления парафинов (50 °С) при прямой промывке до 370 м, а при обратной — лишь до 70 м. Таким образом, эффективную очистку колонны НКТ теп­ лоносителем возможно вести лишь в случае АСПО парафиновой структуры (см. рис. 2.3). Глубина прогреваемой жидкости в ко­ лонне НКТ скважины № 20158 составляет 500 м. Ниже 500 м тем­ пература жидкости при промывке колонны НКТ теплоносителем выравнивается с температурой при эксплуатации скважины. Рас­ пределение температуры в интервале глубин 100-500 м зависит от динамического уровня жидкости в скважине: при низком уровне и при прочих равных условиях температура жидкости в колонне НКТ выше. Для более полного удаления АСПО в качестве тепло­ носителя целесообразно использовать растворители (например, нефтяной дистиллят) или дегазированную нефть после предвари­ тельного заполнения интервала парафиноотложений в колонне НКТ нефтяным дистиллятом (табл. 2.4).

Недостатками данных методов являются их высокая энерго­ емкость, электро- и пожароопасность, ненадежность и низкая эф­ фективность применяемых технологий.

Применение растворителей для удаления уже образовавшихся отложений является одним из наиболее известных и распростра­ ненных интенсифицирующих методов в технологических процес­ сах добычи, транспорта, хранения и переработки нефти. Однако и здесь проблема подбора растворителя в конкретных условиях весьма далека от своего разрешения.

Для разрушения АСПО парафинового типа используют, как правило, растворители на основе парафиновых углеводородов [85-89]. Обычно в качестве таких растворителей применяют реа­ генты местных производств, например процесса подготовки нефти на промыслах термическими методами. Такие растворите­ ли пригодны для отмыва АСПО асфальтеновой структуры. Пол­ нота удаления таких АСПО в значительной степени повышается при компаундировании этих растворителей с углеводородамидиспергаторами асфальтенов, например ароматическими углево­

дородами либо циклическими ацеталями [74, 90]. Как правило, подбор растворителей АСПО осуществляют эмпирически. Это связано с недостатком информации об их структуре и свойствах и с малой изученностью механизма взаимодействия нефтяных дисперсных систем с растворителями.

Для удаления АСПО парафиновой структуры рекомендованы [74, 82] композиции реагентов на основе нефтяного дистиллята

сустановок по комплексной подготовке нефти; АСПО асфальтеновой структуры удаляют композицией нефтяного дистиллята

с4,4-диметил-1,3-диоксаном либо отгоном пироконденсата с тем­ пературой кипения свыше 220-230 °С [91, 92]. Эффективное отмы­ вающее действие на АСПО смешанной структуры оказывает от­ гон пиро конденсата с температурой кипения от 120-130 до 220230 °С, так как содержит в своем составе смеси ароматических углеводородов [93].

Механические методы разработаны для удаления уже образо­ вавшихся отложений АСПО на НКТ. Для этой цели предназначе­ на целая гамма скребков различной конструкции.

По конструкции и принципу действия скребки подразделяют на:

—пластинчатые со штанговращателем, имеющие две режу­ щие пластины, способные удалять АСПО только при вращении. Для этого используют штанговращатели, подвешенные к головке балансира станка-качалки. Вращение колонны штанг и, следова­ тельно, скребков происходит только при движении вниз. Таким путем скребок срезает АСПО с поверхности НКТ;

—спиральные, возвратно-поступательного действия;

—"летающие", оснащенные ножами-крыльями, которые рас­ крываются при движении вверх, что обеспечивает им подъемную силу. Применяют, как правило, в искривленных скважинах.

Использование такого метода борьбы с АСПО значительно осложняется тем, что Для его применения часто необходима оста­ новка работы скважины и предварительная подготовка поверх­ ности труб (для некоторых видов скребков). Кроме того, возмож­ но застревание скребков, обрыв их крепления и некоторые другие

осложнения.

В последние г0Д1>1 вместо металлических пластинчатых скреб­ ков на штангах укрепляют пластиковые скребки (рис. 2.5).