ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТРАНСПОРТА И ДОБЫЧИ СЫРЫХ ПАРАФИНИСТЫХ НЕФТЕЙ И КОНДЕНСАТОВ С ПОМОЩЬЮ УСТАНОВКИ «WAX FLOW LOOP»

Проблема отложения парафинов является одной из основных проблем, снижающих производительность оборудования, межремонтный период работы скважин. Способы борьбы с этими осложнениями достаточно дороги и трудоемки. Наличие достоверных и непротиворечивых данных о геологических и технологических параметрах работы скважин, а так же физико-химических свойствах флюидов, является необходимым условием для разработки и внедрения новых технологий предотвращения парафиновых образований и управления процессами разработки месторождений трудноизвлекаемых запасов.

Установка представляет собой замкнутый контур, по которому циркулирует исследуемая проба в заданных скоростных и термобарических режимах. Оснащенная развитыми системами измерений, системами поддержания термобарических и скоростных режимов работы, тестовая секция установки представляет собой небольшой трубопровод. Это позволяет получать большинство показателей потока непосредственно в условиях трубопровода, что на порядок повышает их достоверность, практическую значимость и снижает вероятность ошибки в проектных решениях.

Процесс отложений парафинов протекает в металлической трубке, расположенной внутри термостата, и вызывается за счет регулирования как температуры потока, так и температуры стенки трубы (в зависимости от задач). Внутри трубки движется исследуемая смесь при заданных температурных и скоростных режимах, вокруг нее циркулирует теплоноситель, охлаждающий стенки трубы. В результате образующегося температурного градиента на стенках происходит процесс парафиноотложений, что сужает проходное сечение трубки. В свою очередь, это ведет к росту в ней перепада давления, который фиксируется датчиком давления (дифманометром). Динамику роста отложений в тестовой секции получают на основании последующего пересчета.

Установка состоит из следующих систем:

Тестовая секция, где непосредственно протекают исследуемые процессы

• Система КИП и регистрации данных
• Комплекс оборудования по обеспечению требуемых температурных, динамических режимов потока и давления в системе (термостатирующее и теплообменное оборудование, насос, емкости, система подачи азота и пр.)
• Комплекс АСУТП, обеспечивающий вывод и высокоточное поддержание требуемых термобарических и динамических режимов течения смеси с возможностью программирования (ввод программ для исследований в автоматическом режиме на заданный период)

С установки можно получить такие данные как температура и давление. Датчики температур установлены перед металлической трубкой, в которой происходит кристаллизация парафинов, и после нее. Примерно там же находятся датчики давлений и дифференциальный манометр, показывающий изменение давления в трубке. Необходимо циркулировать пробу нефти на определенных температурных условиях не менее полутора часа, в программном обеспечении, открытом на компьютере установки, при этом строятся графики изменения дифференциального давления, изменения температуры и давлений до и после трубки. Для того чтобы можно было верно отследить процесс отложения парафинов, необходимо, чтобы температуры в системе не менялись, иначе на перепад давления будет действовать еще и изменение вязкости, то есть увеличение или уменьшение силы трения. При неизменных температурных условиях мы можем прослеживать за выпадением парафинов по графику изменения дифференциального давления (рисунок 1).

Рисунок 1. Пример графика изменения дифференциального давления при постоянных температурных условиях, отображаемого на компьютере установки, при исследовании одной из проб нефти

Единица измерения давления – бар. На данном графике можно увидеть, что перепад давления на входе в трубку и выходе из нее не меняется и кривая имеет вид горизонтальной линии, за исключением некоторых колебаний. Эти колебания могут вызываться такими факторами, как незначительное изменение температуры, наличие механических примесей в пробе нефти, воды или газа. В случае установления температуры начала кристаллизации парафинов, линия графика будет очень медленно переходить на новое, незначительно превышающее предыдущее, значение дифференциального давления.

В работе были исследованы пробы нефти, отобранные на месторождении крайнего севера с различных скважин. В результате исследования и интерпретации получаемых с установки данных, были получены такие значения температур как -4,5 ºC; 11 ºC; 13,5 ºC; 14,5 ºC; 19,5 ºC; 24,5 ºC. Значения температур варьируются от отрицательных до достаточно высоких положительных. Это говорит о том, что есть необходимость использования ингибитора парафинообразования и, при необходимости, исследование его эффективности на рассмотренной установке.

Список литературы:

1. Способ определения температуры кристаллизации парафинов в нефти патент РФ №2495408, опубл. 10.09.2008 г.
2. Способ определения температуры начала кристаллизации парафина из нефтей патент РФ №181379, опубл. 15.04.1966 г.
3. Щевликамов В.В., Мархасин И.Л., Бабалян Г.А. Оптические методы контроля за разработкой нефтяных месторождений. - М.: Недра, 1970. - 160 с.