ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ БОРЬБЫ С АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫМИ ОТЛОЖЕНИЯМИ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ

Текущая ситуация в нефтедобывающей отрасли России характеризуется постоянным ростом доли трудноизвлекаемых запасов, характеризующихся низкопроницаемыми коллекторами и высокой вязкостью. Кроме того, добыча нефти и газа на большинстве крупных месторождений осложняется отложением солей, выносом механических примесей, асфальтосмолопарафиновыми (АСПО) и гидратными отложениями.

АСПО – природный композитный материал, который состоит из органических и минеральных соединений. Отложения в своей основе представляют собой мазеподобную суспензию, либо эмульсию с высокой адгезией к различным поверхностям. [6, с.133]

На интенсивность образования АСПО в скважинах влияет ряд факторов:

• физико-химические характеристики пластовой жидкости;
• групповой химический состав пластовой жидкости;
• термобарические условия (давление на забое и в стволе скважины, температура в пласте и в стволе скважины);
• газовый фактор;
• содержание асфальто-смоловых веществ и парафинов;
• гидродинамические характеристики потока пластовых флюидов;
• конструкция скважины;
• шероховатость стенок труб;
• фильтрационно-структурные характеристики призабойной зоны пласта (ПЗП).

Однако, самым важным в проблеме образования данных соединений является не выделение парафинов в потоке пластовой жидкости, а их отложение на поверхности НКТ. Причем для отложений парафина на стенках труб необходимо, чтобы их температура была ниже перекачиваемой жидкости.[7, с.148]

Стоит отметить, что в пластовой жидкости наряду с тяжелыми углеводородами метанового ряда, могут образовываться и те, которые способны к кристаллизации. Их называют церезинами, молекулы которых содержат нормальные и изопарафиновые цепи, а также циклические структуры.

Существует три основных отличия их от парафинов:

1. выше температура плавления (парафины – 45-54⁰С, церезины – 65-88⁰С);
2. кристаллы церезинов имеют игольчатую структуру и характеризуются сложностью их удаления, так как они более плотные, кристаллы прафинов же имеют пластинчатую структуру и удаляются легче;
3. характеризуются большей химической активностью.

АСПО обладают высокой прочностью молекул между собой и способностью адсорбироваться на поверхностях твердых тел, чем объясняется сложность их удаления. [2, с.10]

Проблему образования АСПО можно также связать с тем, что многие из месторождений в России, находятся на поздней стадии разработки, характеризующейся высокой обводненностью продукции. С увеличением обводненности может наблюдаться увеличение доли смол и асфальтенов в добываемой нефти и, следовательно, повышение вероятности образования АСПО в подземном оборудовании.

В качестве одного из самых важных факторов, влияющих на образование АСПО, можно выделить зависимость от количественного содержания, состава, строения и взаимного расположения высокомолекулярных компонентов (смол и асфальтенов) в пластовой жидкости. [4, с.159-160]

Уровень АСПО может достичь критического, что негативно отразится на работе эксплуатационного фонда скважин, вследствие чего происходит снижение дебитов добывающих скважин, возрастает вероятность вывода из строя погружного оборудования, что приводит к увеличению количества преждевременных отказов, проблема недопущения которых является одной из главенствующих в нефтяной отрасли. [8, с.175].

Рассмотрим общемировую и российскую практику в направлении борьбы с АСПО.

Существует два вида борьбы с АСПО, один из которых направлен на их удаление, а другой – на предупреждение.

Удаление АСПО может происходить с помощью физических, тепловых, химических и микробиологических методов. К физическим методам относится использование скребков различных модификаций. Таких как, например, скребки-центраторы и скребки-пробойники, стационарные и передвижные. Тепловые методы также не отличаются большим разнообразием. Как правило, это нагрев паром, горячей нефтью или водой. В некоторых случаях в скважины может происходить закачка растворителей с самым разнообразным химическим составом с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ) и без, но это уже все относится к химическим методам.

Для предупреждения образования АСПО используют специальные покрытия для НКТ, а также использование физических, химических и тепловых методов. К химическим методам относится использование ингибиторов, модификаторов, депрессаторов и диспергаторов. Модификатор с помощью разных приспоблений может добавляться в пластовую жидкость с целью изменения её свойств в самых разных направлениях, депрессатор обеспечивает снижение вязкости нефти, диспергатор исключает возможность прикрепиться тяжелым углеводородам к стенкам погружного оборудования. Физические методы предотвращения заключаются в создании вибраций погружного оборудования, а также вибрационных и электрических сигналов. К тепловым методам можно отнести использование нагревательных кабельных линий (НКЛ). [6, с.134-135]

В целом, это основные из используемых методов борьбы с АСПО в России и за рубежом, но выбор в нефтедобывающих предприятиях падает на те, которые являются не только эффективными и успешно показавшими себя в процессе произведенных экспериментов, но и экономически более целесообразными.

Основные методы депарафинизации скважин, применяющиеся в Российских нефтегазодобывающих предприятиях:

1. Скребки-пробойники (стационарные и передвижные)
2. Скребки-центраторы
3. Промывка скважины горячей нефтью с помощью АДП
4. Ингибиторы (как погружные, так периодически закачиваемые)
5. НКТ с защитным покрытием

Первые три из них, как мы знаем, удаляют образовавшиеся отложения, последние же – их предотвращают.

Недостаточно эффективное использование методов борьбы с АСПО, а также появление новых скважин в «парафинящемся» фонде приводит к тому, что в некоторых случаях мы имеем скважины, в которых, если не подействовала промывка скважины БГС или прогрев «горячим кабелем», методами избавления от АСПО являются постановка бригады ПРС, с последующим демонтажом использованных насосно-компресорных труб (НКТ) и монтажом новых, или промывка с помощью механизированного комплекса «гибкая труба».

Допустим, что был найден более комплексный способ борьбы с АСПО и мы отказалась от таких ремонтов только по причине АСПО. В наших интересах создать его таким образом, чтобы данный метод не только себя оправдал, но и увеличил доходность предприятия в целом.

Стоит отметить, что вообще в плане проблем, возникающих при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, лучше их не допустить, чем предотвращать. Поэтому методы предотвращения АСПО являются перспективными, тем более, если они экономически оправданы.

Расскажу про некоторые из них более подробно.

Рисунок 1. Прохождение индуцированного тока по поверхности металла.

Так в нефтефтедобывающем предприятии ООО «Газпромнефть-Хантос» была успешно использована технология индукционного нагрева (рис.3), в соответствии с которой проводник с переменным током помещается рядом с проводящим телом. В результате возникнут индуцированные токи, и, как следствие, начнет распространяться тепловое поле в проводящем теле, что не даст парафинам прикрепится к стенкам труб.

Существует два варианта применения данного метода, с использованием индукторов с так называемыми «горячим» и «холодным» кабелями. В варианте «горячего» используется нагревательный элемент, представляющий собой броню кабеля с горячим наконечником. В основе же метода с использованием «холодного» кабеля лежит формирование теплового поля непосредственно в проводящем теле. Таковым является либо НКТ, либо эксплуатационная колонна. [8, с.176-177]

Также стоит особо уделить внимание теме использования микроорганизмов для борьбы с АСПО, т.е. уничтожать асфальтены и парафины уже внутри пласта, не допуская при этом их выноса на поверхность. Как говорят, все новое, это хорошо забытое старое. Так и данное направление не является новым, так как им уже занимались советские ученые. Например, в 1950-е гг. С.И.Кузнецов повысил дебит нефтяных скважин за счет биологически образуемого метана. Этой темой достаточно долго не занимались, поэтому данная область является недостаточно изученной. [5, с.148]

Существуют технологии для применения микроорганизмов на морских месторождениях. Соответственно, данный способ можно применить и на суше. Но не следует забывать, что если принять для внедрения метод использования микроорганизмов, то, как минимум, могут возникнуть следующие проблемы:

1. создание лаборатории для разведения данного типа микроорганизмов;
2. подбор технологического оснащения для их доставки в пласт (единственным из них является система ППД);
3. экономическая целесообразность проекта.

В последнее время существует множество разработок в направлении использования сверхвысокочастотного (СВЧ) и  ультразвуковых излучений и использования переменных электромагнитных и постоянных магнитных полей для недопущения образования АСПО в погружном оборудовании.

Так с помощью воздействия СВЧ излучения происходят большие диэлектрические потери в диполе (в воде), и чем выше содержание воды, тем больше нагреваются парафины.

При воздействии переменных электромагнитных полей происходит нагрев тяжелых углеводородов и, как следствие, повышение их текучести и уменьшение вязкости пластовой жидкости. Данная технология уже достаточно успешно показала себя в Канаде, Венесуэле и США.

Использование ультразвуковых излучений для предотвращения АСПО также является достаточно эффективным средством, так как разрушает связи между частями молекул смол и парафинов, тем самым способствуя «разрыхлению» АСПО, вызывает микроперемещения молекул смол и парафинов, препятствуя их осаждению на стенках НКТ.[3, с.2-5]

Использование магнитных полей за счет постоянного тока осуществляется при помощи различных магнитных активаторов.

Суть данного метода состоит в том, что пластовая жидкость после ЭЦН пропускается через рабочий зазор магнитного контура, где не изменяется ее химический состав, но появляются новые физические свойства. За счет создаваемого в аппарате магнитного поля происходит разрушение центров кристаллизации, и, как следствие, отсутствие АСПО в НКТ.

На этом же принципе действия основана работа магнитного активатора АМС-73.

Рисунок 2. Магнитный активатор АМС-73.

Рекомендуется устанавливать данный прибор через 1-2 НКТ от ЭЦН, далее одна НКТ до обратного и еще одна – до сливного клапана. [1, с.4-5]

Рисунок 3. Схема установки магнитного активатора в компоновке УЭЦН.

Из принципиальной схемы данной установки можно выявить слабые и сильные стороны данного прибора. Преимуществом является отсутствие источника питания в плане его энергонезависимости. Однако, это же является и его слабой стороной в том смысле, что нет такого магнита, который сохранял бы напряженность магнитного поля постоянно без присутствия внешнего источника питания. Касательно воздействия на пластовую жидкость, это необходимо подтвердить экспериментально, прежде чем делать выводы о экономической целесообразности магнитного активатора.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что существует много методов борьбы с АСПО, и каждый отличается от другого совокупностью различных преимуществ. Происходит постоянное их развитие и модернизация и постепенно происходит переход от «дедовских» методов, влияющих на следствие, к современным, устраняющих причину образования крайне нежелательных отложений. Таковыми являются и использование микроорганизмов, а также различного рода излучений. Однако, не стоит забывать, что помимо АСПО, у нас существует много других осложнений, таких как солеотложения, гидраты, коррозия и т.д. Поэтому выбор способа борьбы для каждой скважины должен быть индивидуальным и системно влияющим на снижение различного рода осложнений.

Список литературы:

1. Апасов Т.Г., Апасов Т.К., Саранча А.В. Применение магнитных активаторов для борьбы с отложениями АСПО, солей и коррозией // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2. – с.2-7.
2. Банный В.А., Макаревич А.В. Методы борьбы с АСПО в нефтедобывающей промышленности. Часть 1 // Экология промышленного производства. – 2013. – №2. – с.2-9.
3. Банный В.А., Макаревич А.В. Методы борьбы с АСПО в нефтедобывающей промышленности. Часть 2 // Экология промышленного производства. – 2012. – №4. – с.9-14.
4. Буров Е.А., Васечкин А.А., Иванова Л.В., Кошелев В.Н., Примерова О.В. Особенности образования асфальтосмолопарафиновых отложений на поздней стадии разработки // Труды Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина. – 2011. – № 4. – с. 159-167.
5. Мамитов Д.С. Разработка систем для уничтожения асфальто-смоло-парафиновых отложений в пластовых условиях на морских нефтедобывающих платформ // Геология, география и глобальная энергия: Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа. V Международная научно­практическая конференция). – 2014. – № 3. – с. 147-150.
6. Мухаметшин Е.В, Шихиев Я.Д. Методы предотвращения и борьбы с отложениями АСПО // Международный студенческий вестник. – 2015 г. –  №6. – с.133-135.
7. Петухов Н.Ю., Рахимзянов Р.М. К вопросу эффективности применения нагревательной кабельной линии для борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями в добывающих скважинах// Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. – 2015. – № 1 – с. 150-153.
8. Худиев Э.Р. Технология индукционного нагрева для профилактики и ликвидации АСПО и гидратных отложений на месторождениях ООО «Газпромнефть-Хантос» // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. –2015. – № 1. – с. 177-179.