План научно-исследовательской практики № п/п

Компоненты научно-исследовательской практики

Количество часов

Фактическое выполнение

1 Обоснование актуальности темы исследования

6 6

2 Определение степени научной разработанности темы исследования

6 6

3 Постановка цели и задач исследования 6 6

4 Выбор объекта и предмета научного исследования

6 6

5 Обоснование выбора методов исследования

6 6

6 Написание итогового отчета по практике

6 6

7 ИТОГО 36 36

2

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ................................................................................................................... 3

1. Особенности формирования и причины образования АСПО в скважинном оборудовании и ПЗП ............................................................................................... 4

2. Анализ современных технологий и методов предупреждения образования и удаления АСПО .................................................................................................... 5

Вывод ...................................................................................................................... 11

Список использованной литературы ................................................................... 12

3

Введение Актуальность работы Обусловлена проблемой образования асфальтосмолопарафиновых

отложений (АСПО) при эксплуатации скважин на месторождениях высокопарафинистых нефтей. Высокая интенсивность образования АСПО на месторождениях высокопарафинистых нефтей со сложными геолого-физическими условиями разработки приводит к значительному снижению эффективности эксплуатации скважин, что, в целом, затрудняет выполнение плановых показателей по добыче нефти. Решение задачи по предотвращению образования и удалению АСПО позволит снизить текущие и капитальные затраты при добыче нефти.

Степень разработанности исследуемого направления Повышение эффективности эксплуатации скважин на месторождениях

высокопарафинистых нефтей является для нефтедобывающей промышленности России особо актуальной задачей.

Возникающие осложнения при добыче высокопарафинистых нефтей (аварийные ситуации, простаивание скважин, уменьшение проходного сечения НКТ, сокращение срока МРП и т.д.) обусловлены образованием органических отложений в призабойной зоне пласта, стволе скважины, устьевой арматуре и выкидных линиях. Негативные последствия образования АСПО, а также трудности, возникающие при борьбе с ними, связаны со специфическими химическими и реологическими свойствами этих отложений и осложненными условиями эксплуатации скважин. Усугубляются они также широким разнообразием свойств и состава АСПО, что требует обоснованного выбора конкретной технологии предупреждения образования и удаления АСПО с учетом геолого-физических и технологических условий эксплуатации скважин.

Вопросу изучения условий и механизма формирования, предупреждения образования и удаления органических отложений посвящены работы следующих ученых: Р.А. Абдуллина, A.A. Абрамзона, Г.А. Бабаляна, В.Н. Глущенко, И.А. Гуськовой, М.Ю. Доломатова, Н.Г. Ибрагимова, Ф.А. Каменщикова, И.Т. Мищенко, А.Х. Мирзаджанзаде, Р.Х. Муслимова, В.А. Рагулина, М.К. Рогачева, М.А. Силина, А.Г. Телина, В.П. Тронова, З.А. Хабибуллина, Н.И. Хисамутдинова, Н. М. Шерстнева и др.

В настоящее время особое положение в отечественной и мировой нефтедобывающей отрасли занимают вопросы, связанные с повышением эффективности эксплуатации скважин на месторождениях

4

высокопарафинистых нефтей со сложными геолого-физическими условиями разработки.

Цель исследований Повышение эффективности эксплуатации скважин на месторождениях

высокопарафинистых нефтей, осложненных образованием АСПО, путем комплексного воздействия на систему «пласт-скважина» с учетом геолого-физических условий разработки месторождения.

Идея работы Обоснование и разработка технологии предупреждения образования и

удаления АСПО с целью повышения эффективности эксплуатации скважин на месторождениях высокопарафинистых нефтей.

Задачи исследований: 1. Изучить особенности формирования и причины образования АСПО

в скважинном оборудовании и призабойной зоне пласта; 2. Выполнить обобщение и анализ современных технологий и методов предупреждения образования и удаления АСПО, применяемых с целью повышения эффективности эксплуатации скважин на месторождениях высокопарафинистых нефтей; 3. Обоснование и выбор оптимального режима работы скважины, обеспечивающего снижение интенсивности формирования АСПО в стволе скважины и НКТ, с учетом геолого-физических условий разработки месторождения высокопарафинистых нефтей.

1. Особенности формирования и причины образования АСПО в скважинном оборудовании и ПЗП

Под парафиновыми соединениями, выделяющимися из нефти в скважинах в процессе добычи нефти, понимают сложную углеводородную физико-химическую смесь, в состав которой входит множество веществ.

В-первую очередь, это собственно парафины, представляющие собой углеводороды метанового ряда, а также асфальтосмолистые соединения, силикагелевые смолы, масла, вода, сульфиды железа, механические примеси.

Характерной особенностью (вне зависимости от содержания в них парафина) является то, что они всегда склонны к осадкообразованию при соответствующих термодинамических условиях.

Выделяют две стадии образования и роста АСПО. Первой стадией является зарождение центров кристаллизации и рост кристаллов парафина непосредственно на контактирующей с нефтью поверхности. На второй стадии происходит осаждение на покрытую парафином поверхность более крупных кристаллов.

5

На образование АСПО оказывают существенное влияние: - снижение давления на забое скважины и связанное с этим нарушение

гидродинамического равновесия газожидкостной системы; - интенсивное газовыделение; - уменьшение температуры в пласте и стволе скважины; - изменение скорости движения газожидкостной смеси и отдельных ее

компонентов; - состав углеводородов в каждой фазе смеси; - соотношение объема фаз; - состояние поверхности труб. Интенсивность образования АСПО зависит от преобладания одного

или нескольких факторов, которые могут изменяться по времени и глубине, поэтому количество и характер отложений не являются постоянными.

2. Анализ современных технологий и методов предупреждения образования и удаления АСПО

Существует несколько наиболее известных и активно применяемых в нефтедобывающей промышленности методов борьбы с АСПО. Но из-за многообразия условий разработки месторождений и различия характеристик добываемой продукции часто требуется индивидуальный подход и даже разработка новых технологий.

В целях борьбы с АСПО предусматривают проведение работ по предупреждению образования отложений (рис. 1) и их удалению (рис. 2).

К методам предупреждения образования отложений относятся следующие:

- химические – дозирование в нефть или нефтяную эмульсию химических соединений, обладающих определенными свойствами, уменьшать, а иногда полностью предотвращать образование отложений;

- физические – основываются на применении электрических, магнитных, электромагнитных полей, механических ультразвуковых колебаний;

- гладкие покрытия – снижают шероховатость поверхности ступеней или насосно-компрессорных труб, вследствие чего уменьшаются отложения парафина.

6

Рис. 1. Методы предупреждения образования АСПО

Рис.2. Методы удаления АСПО

7

Химические методы базируются на дозировании в добываемую продукцию химических соединений, уменьшающих, а иногда и полностью предотвращающих образование отложений. В основе действия ингибиторов парафиноотложения лежат адсорбционные процессы, происходящие на границе раздела между жидкой фазой и поверхностью металла трубы.

Химические реагенты подразделяют на смачивающие, модификаторы, депрессаторы и диспергаторы. Смачивающие реагенты образуют на поверхности металла гидрофильную пленку, препятствующую адгезии кристаллов парафина к трубам, что создает условия для выноса их потоком жидкости.

Модификаторы взаимодействуют с молекулами парафина, препятствуя процессу укрупнения кристаллов. Это способствует поддержанию кристаллов во взвешенном состоянии в процессе их движения.

Механизм действия депрессаторов заключается в адсорбции молекул на кристаллах парафина, вследствие чего затрудняется их способность к агрегации и накоплению.

Диспергаторы – химические реагенты, обеспечивающие образование тонкодисперсной системы, которую уносит поток нефти, что препятствует отложению кристаллов парафина на стенках труб.

Наряду с высокой стоимостью существенным недостатком химического метода является сложность подбора эффективного реагента, связанная с постоянным изменением условий эксплуатации в процессе разработки месторождения.

Физические методы основаны на воздействии механических и ультразвуковых колебаний (вибрационные методы), а также электрических, магнитных и электромагнитных полей на добываемую и транспортируемую продукцию.

Вибрационные методы позволяют создавать ультразвуковые колебания в области парафинообразования, которые, воздействуя на кристаллы парафина, вызывают их микроперемещение, что препятствует осаждению парафина на стенках труб.

Воздействие магнитных полей следует отнести к наиболее перспективным физическим методам. Установлено, что под воздействием магнитного поля в движущейся жидкости происходит разрушение агрегатов, состоящих из субмикронных ферромагнитных микрочастиц соединений 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 агрегатов приводит к резкому (в 100-1000

8

раз) увеличению концентрации центров кристаллизации парафинов и формированию на поверхности ферромагнитных частиц пузырьков газа микронных размеров. В результате разрушения агрегатов кристаллы парафина 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 газлифтный эффект, ведущий к некоторому росту дебита скважин. В табл. 1 приведены некоторые технологии предупреждения образования АСПО.

Вибрационные методы основаны на создании в области парафинообразования ультразвуковых колебаний, которые, воздействуя на кристаллы парафина, вызывают их микроперемещение, что препятствует осаждению на стенках труб.

Как метод предотвращения АСПО следует отдельно выделить применение гладких защитных покрытий из лаков, стекла и эмали. Установлено, что чем выше шероховатость поверхности, тем интенсивнее парафинообразование, а на гладкой поверхности отложения не значительны.

К методам удаления отложений относятся следующие: - химические – дозирование в нефть или нефтяную эмульсию

химических соединений для промывок нефтепроводов, скважинного и нефтепромыслового оборудования от отложений АСПО, образующихся в процессах добычи и транспорта нефти;

- тепловые – основаны на способности парафина плавиться, при воздействии определенной температуры (АДПМ, ППУ);

- механические – предполагают удаление уже образовавшегося парафина на насосно-компрессорных трубах. Для этого разработаны множество скребков различной конструкции.

Тепловые методы основаны на способности парафина плавиться при высокой температуре 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.

В настоящее время используют технологии с применением: - горячей нефти, воды или пара в качестве теплоносителя; - электропечей наземного и скважинного исполнения; - индукционных электро-депарафинизаторов;

9

- реагентов, при взаимодействии которых протекают экзотермические реакции.

В табл. 1 приведены некоторые технологии удаления АСПО. Таблица 1

Технологии предупреждения образования АСПО Разработчик Технология

Химические методы

Миррико Серия ингибиторов, диспергаторов и депрессаторов АСПО «Dewaxol».

Champion Chemicals Модификатор АСПО «Flexoil» Baker Petrolite Полный набор ингибиторов АСПО. Альфа-Сервис Ингибиторы парафиноотложений РТ-1М и РТФ-1.

Вираж Серия ингибиторов, диспергаторов и депрессаторов АСПО «Пральт».

Nalco Ингибиторы парафиноотложений ENERAX с низкой температурой застывания

Efril Серия ингибиторов, диспергаторов и депрессаторов АСПО «Efril»

Инкомп-Нефть

Скважинный капиллярный трубопровод СКТ -2250. Комплект для подачи химреагента в интервал перфорации КУП-60. Полимерные армированные трубопроводы для подачи химреагентов в систему нефтесбора и ППД. Дозировочная установка для подачи химических реагентов.

Синергия-Лидер Комплекс оборудования подачи реагента (ОПР) для дозированной подачи химического реагента в трубопроводы, нефте- и газодобывающие скважины.

Новомет-Пермь Погружной контейнер-дозатор ингибитора. Л-Реагент Серия контейнеров с реагентами «Трил».

Физические методы Лантан Серия магнитных индукторов «МИОН». Magnetic Technology Australia Магнитная обработка с применением постоянных магнитов.

Нефтегазтехнология Магнитная обработка системным активатором NBF-1A. Expro Group и Shell Генератор высокочастотных колебаний.

Защитные покрытия Татнефть Стеклопластиковые НКТ.

ТСЗП

Защита от солевых отложений на погружном оборудовании, НКТ, систем транспорта и подготовки нефти и газа с помощью высокоскоростного напыления. ОПИ технологий нанесения наноструктурированных покрытий (совместно с РОСНАНО).

РЕАМ-РТИ Полимерные покрытия деталей ЭЦН и НКТ на основе полифениленсульфида (PPS).

10

Таблица 2

Технологии удаления АСПО Разработчик Технология

Химические методы Миррико Растворитель АСПО «Dewaxol-76». Champion Chemicals Растворитель АСПО «Flotron». Baker Petrolite Полный набор растворителей АСПО Вираж Растворитель АСПО «Пральт НК». НПК Интерап Ингибиторы солеотложений серии «Акватек» Efril Универсальный растворитель АСПО «Efril 317D»

Инкомп-Нефть

Скважинный капиллярный трубопровод СКТ -2250. Комплект для подачи химреагента в интервал перфорации КУП-60. Полимерные армированные трубопроводы для подачи химреагентов в систему нефтесбора и ППД. Дозировочная установка для подачи химических реагентов.

Синергия-Лидер Комплекс оборудования подачи реагента (ОПР) для дозированной подачи химического реагента в трубопроводы, нефте- и газодобывающие скважины.

Новомет-Пермь Погружной контейнер-дозатор ингибитора. Л-Реагент Серия контейнеров с реагентами «Трил».

Тепловые методы КамКабель Электрокабели КНП.

ТФК Урал - Трейд Агрегат депарафинирования АДПМ-12/150. Паро-промысловая установка ППУА-1600/100М.

СиТерра Промысловая паровая установка ППУА-2006. Нефтесервис-НН Скважинный парогенератор на шлангокабеле.

Механические методы Каскад Устройства для очистки внутренних полостей НКТ. ПромХим-Сфера Скребки и поршни для очистки трубопроводов.

ТехноПром Комплект оборудования депарафинизации скважины скребками КОДС.

НПП Грант Станция управления установкой депарафинизации скважин скребками УСПС-2000.

Одной из разновидностей депарафинизации является применение

устройств (подогревателей), располагаемых в области интенсивного парафинообразования. Из них можно выделить электрокабели, которые предназначены для электропрогрева нефтеводогазовой смеси скважин, оборудованных глубинными насосами, для предотвращения замерзания водоводов и нефтепромыслового оборудования, использующего в качестве теплоносителя воду, для ликвидации парафиногидратных пробок. Недостатками данных методов являются их высокая энергоемкость, электро- и пожароопасность, ненадежность и низкая эффективность применяемых технологий.

Применение растворителей для удаления уже образовавшихся

11

отложений является одним из наиболее известных и распространенных интенсифицирующих методов в технологических процессах добычи, транспорта, хранения и переработки нефти. Однако и здесь проблема подбора растворителя в конкретных условиях весьма далека от своего разрешения. 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.

Механические методы разработаны для удаления уже образовавшихся отложений АСПО на НКТ.

Вывод Существует несколько наиболее известных и активно применяемых в

нефтедобывающей промышленности методов борьбы с АСПО. Но из-за

многообразия условий разработки месторождений и различия характеристик

добываемой продукции часто требуется индивидуальный подход и даже

разработка новых технологий.

Подбор эффективных химических составов к конкретным условиям

представляет собой сложный процесс, требующий индивидуального подхода,

при котором формируется четкое представление о составе и свойствах

отложений.

12

Список использованной литературы 1. Анохин А.А., Гафаров Ш.А. Выбор режима, предотвращающего отложение

парафина в скважинах, оборудованных центробежными электронасосами // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2008.- №2.-с.63-66.

2. Ашмян К.Д., Никитина И.Н., Носова Е.Н. Факторы, влияющие на выпадение из нефти асфальтосмолопарафиновых веществ // Нефтяное хозяйство, 2014. – №11.- с. 126-128.

3. Герасимова Е.В., Ахметов А.Ф., Красильникова Ю.В. Растворители - теплоносители для удаления асфальто-смолистых и парафиновых отложений // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2010.- с.1-8.

4. Герасимова Е.В., Ахметов Е.В. Лабораторная методика оценки эффективности растворителей асфальто-смолистых и парафиновых отложений // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2010.- №5. - с.52-60.

5. Зейгман Ю. В., Гумеров О. А. Эффективность эксплуатации установок электроцентробежных насосов в скважинах: Учебное пособие, - Уфа: ООО «Монография», 2006. - 88 с.

6. Зейгман Ю.В., Гумеров О.А., Генералов И.В. Выбор оборудования и режима работы скважин с установками штанговых и электроцентробежных насосов: Учебное пособие для вузов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. - 120 с.

7. Ибрагимов Л.Х., Мищенко И.Т., Челоянц Д.К. Интенсификация добычи нефти. – М.: Наука, 2000. – 414 с.

8. Ибрагимов Н.Г., Хафизов А.Р., Шайдаков В.В. и др. Осложнения в нефтедобыче. – Уфа: ООО Изд - во науч.-техн. лит. «Монография», 2003. – 302 с.

9. Иванова Л.В., Буров Е.А., Кошелев В.Н. Асфальтосмолопарафиновые отложения в процессах добычи, транспорта и хранения // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011.- №1.- с. 268-284.

10. Иванова Л.В., Кошелев В.Н.2, Стоколос О.А. Исследование состава асфальтосмолопарафиновых отложений различной природы и пути их использования // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011.- №2 - с. 268-284.

11. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: Учебное пособие для вузов. - М: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. - 816 с.

12. Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 653 с.

13. Рогачев М.К., Стрижнев К.В. Борьба с осложнениями при добыче нефти. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. - 295 с.