ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ АСПО В НКТ

АННОТАЦИЯ

В статье описываются причины образования асфальтосмолопарафинистых отложений в НКТ. Были разобраны основные факторы образования АСПО и предоставлены рекомендации по предотвращению и борьбе отложениями.

Ключевые слова: АСПО; парафин; асфальты; смолы; отложения; насоснокомпрессорные трубы.

Одной из главных проблем при добыче нефти является выпадение асфальтосмолопарафинистых отложений в трубах НКТ. Их образование на внутренних стенках труб уменьшает полезное сечение и тем самым приводит к снижению производительности скважин, увеличению износа оборудования и расходов на электроэнергию. Поэтому борьба с образованием АСПО весьма актуальная задача в нефтяной отрасли на сегодняшний день. [5, с. 4]

АСПО представляют собой сложную углеводородную смесь, основными компонентами которой являются парафины – от 20 до 60%, селикагелевые смолы – от 10 до 25 % и асфальтены – до 5 %. В состав отложений входят так же масла, механические примеси и вода.  Парафины являются смесью твердых углеводородов метанового ряда с температурой плавления от 45 до 65 °C. Кроме того, в их составе содержатся изопарафиновые и ароматические углеводороды, нафтены. [1, с. 97] Смолы и асфальтены являются поверхностно-активными компонентами нефти. Их наличие огромным образом влияет на кристаллизацию парафинов. Смолы и асфальтены называют модификаторами кристаллической структуры. [4, с. 48]

Выделяют два механизма образования АСПО:

1. Кристаллизация парафина происходит в потоке движущейся нефти;
2. Кристаллизация парафина происходит непосредственно на металлической поверхности труб НКТ.

Так же, существует третий смешанный механизм, который объединяет между собой первые два. Соответственно, меры по предупреждению и борьбе с АСПО, в зависимости от механизма образования, будут различные.

На интенсивность образования АСПО влияют следующие факторы:

1. интенсивное газовыделение;
2. понижение температуры и давления пласта: вследствие снижения температуры повышается образование центров кристаллизации и роста кристаллов парафина.
3. компонентный состав нефти: чем больше нефть содержит светлых фракций (температура кипения которых ниже 350^оС), тем большее количество парафина выделиться. Нефти, содержащие большое количество нафтенов и ароматических углеводородов, менее склонны к формированию прочных парафиновых отложений, чем нефти, состав которых в большей степени состоит из соединений метанового или парафинового рядов.
4. изменение скорости течения смеси: интенсивность кристаллизации парафина с увеличением скорости потока нефти поначалу растет, в связи с увеличением массопереноса. После достижения максимума и определенной скорости (зависит от характеристик нефти) выделение АСПО начинает уменьшаться, так как с увеличением скорости кристаллам парафина сложнее сцепиться с трубой НКТ, и они проще удерживаются в потоке жидкости;
5. наличие дефектов и шероховатостей в трубах НКТ: от качества обработки труб зависит прочность сцепления АСПО с поверхностью НКТ. При остальных одинаковых условиях интенсивность парафинизации разных материалов напрямую зависит от степени их полярности. Материалы обладающие высокой степенью полярности, например полиэтилен, менее подвержены парафинизации, напротив, материалы с низкой степенью, например стекло – более подвержены.
6. характеристики нефти (плотность, вязкость и т.д.): Легкие и маловязкие нефти состоящие в основном из легких фракций (температура кипения которых не превышает 300 °С), в большей степени способны накапливать отложения парафина, нежели нефти с большей плотностью и вязкостью. [3, с. 150]

В призабойной зоне пласта и непосредственно в скважине данные факторы все время изменяются, именно поэтому масштабы отложений по всей площади поверхности не будут одинаковыми. Исследования показывают, что АСПО наиболее часто накапливаются в насосах, трубах НКТ, выкидных линиях и резервуарах сборных пунктов. Так же, образование отложений усиливается в зимний период, вследствие уменьшения температуры окружающей среды ниже температуры газонефтяного потока.

Меры по борьбе с АСПО бывают двух направлений. Первое – это предупреждение появления отложений. К ним относят:

1. покрытие внутренней поверхности труб защитным материалом (лаком, стеклом, эмалью и т.д.);
2. химические методы основываются на добавлении в продукцию химических реагентов (ингибиторов, деэмульгаторов, модификаторов и т.д.), с целью уменьшения либо предотвращения кристаллизации парафина;
3. физические методы основаны на воздействии вибрации, электрических, магнитных и электромагнитных полей на продукцию.

Второе – это непосредственное удаление кристаллов парафина с поверхностей. Главным методом очистки труб НКТ от парафинов является механический, заключающийся в спуске в скважину скребка. [6, с. 81] Этот метод используется на каждой скважине со строгой периодичностью, в зависимости от характеристик нефти и факторов выпадения АСПО для конкретной скважины. При возникновении трудностей в прохождении скребка, скважину промывают горячей нефтью. Данный способ применяют как вспомогательное средство, но он является весьма трудоемким и малоэффективным, так как в период промывки снижается дебит. Более перспективным в этом плане, на данный момент, является способ постоянного электрического прогрева колонны НКТ. Его влияния на дебит скважины минимальны, но экономически он проигрывает первому. [2, с. 61]

Результатами применения различных методов борьбы с отложениями АСПО являются снижение затрат на обработки скважин, увеличение межремонтного периода скважин, при постоянной добыче.

Проблема образования асфальтосмолопарафинистых отложений выходит на первый план в связи с переходом многих месторождений в позднюю стадию разработки. Для ее решения необходимо для начала выяснить причины данного явления. Процесс образования АСПО определяется многими факторами, например, условиями эксплуатации технологического оборудования при добыче, термобарическими условиями, физико-химическими характеристиками добываемой продукции и т.д. Для предотвращения образования АСПО в НКТ необходимо выполнять профилактические мероприятия, такие как покрытие внутренней поверхности труб, защитными материалами, применение химических реагентов, а так же проведение очистки внутренней поверхности труб от скоплений парафина. Тем не менее, известные к настоящему времени способы предотвращения образования АСПО не позволяют полностью решить проблему и необходимость удаления отложений остается актуальной.

Список литературы:

1. Глущенко В.Н. Предупреждение и устранение асфальтеносмолопарафиновых отложений. Нефтепромысловая химия. М.: Интерконтракт Наука, 2009. 475 с.
2. Малышев А.Г. Выбор оптимальных способов борьбы с парафиногидратообразованием / Нефтяное хозяйство. Изд. 9-е, 1997. 112 с.
3. Покрепин Б.В. Способы эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Волгоград: Ин-Фолио, 2008. 303 с.
4. Сорокин С.А., Хавкин С.А. Особенности физико-химического механизма образования АСПО в скважинах / Бурение и нефть. Изд. 10-е, 2007. 68 с.
5. Тронов В.П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними. М.: Недра, 1969. 192 с.
6. Хабибуллин З.А. Борьба с парафиноотложениями в нефтедобыче. Уфа: УГНТУ, 1992. 105 с.