Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 11
1.1. Физико-химические основы формирования асфальтосмолопарафиновых отложений при нефтедобыче 11
1.1.1. Общая характеристика АСПО 11
1.1.2. Влияние состава и характеристик нефтей на образование АСПО 18
1.1.3. Условия образования АСПО 21
1.2. Анализ современного состояния методов борьбы с АСПО 24
1.2.1. Ассортимент растворителей и удалителей АСПО 26
1.2.1.1. Растворители-удалители на основе побочных продуктов нефтехимии и нефтепереработки 28
1.2.1.2. Композиции целенаправленного смешения химических и нефтехимических продуктов, отходов различных производств. 29
1.2.1.3. Композиции растворителей, содержащие ПАВ 30
1.2.1.4. Реагенты комплексного действия 33
1.3. Магнитный способ предотвращения образования АСПО 36
Выводы 41
ГЛАВА 2. Исходные материалы и методы исследования 43
2.1. Характеристика компонентов композиции 43
2.2. Методы анализа группового состава АСПО 45
2.3. Свойства и состав нефтей
и асфальтосмолопарафиновых отложений 49
2.4. Методики оценки эффективности составов удалителей (растворителей и диспергаторов) АСПО 61
2.5. Методика моделирования влияния растворителей-реагентов на отмыв блокады из асфальто-смолистых и парафинистых веществ на керновом материале 63
2.6. Магнитные устройства для борьбы с АСПО и регулирования вязкости водонефтяных эмульсий 69
2.6.1. Магнитное антипарафиновое устройство (МАЛУ) 69
2.6.2. Изменение реологических свойств эмульсий 71
Выводы 71
ГЛАВА 3. Разработка составов для удаления АСПО на основе природных растворителей и отходов (побочных продуктов) химических производств 73
3.1. Факторы, определяющие эффективность действия удаляющих АСПО композиций 77
3.1.1. Природа растворителей. Влияние группового состава 77
3.1.1.1. Влияние соотношения компонентов, продолжительности взаимодействия и температуры на примере реагента УВК-ПАБ на его моющую способность и растворимость АСПО 81
3.1.2. Тип отложений 85
3.2. Исследование эффективности действия растворителей-реагентов на основе конденсатов и альфаметилстирола 87
3.3. Исследование эффективности отмывающего действия водных эмульсий 94
Выводы 97
ГЛАВА 4. Разработка комплексного физико-химического метода увеличения добычи нефти в обводнённых скважинах 99
Выводы 107
Заключение 108
Основные результаты и выводы 112
Список литературы 114
Приложения 129
- Магнитный способ предотвращения образования АСПО
- Методика моделирования влияния растворителей-реагентов на отмыв блокады из асфальто-смолистых и парафинистых веществ на керновом материале
- Влияние соотношения компонентов, продолжительности взаимодействия и температуры на примере реагента УВК-ПАБ на его моющую способность и растворимость АСПО
- Исследование эффективности действия растворителей-реагентов на основе конденсатов и альфаметилстирола
Введение к работе
Актуальность проблемы. Эксплуатация многих нефтяных и газоконденсатних месторождений осложнена образованием в стволе скважин, призабойной зоне пласта и на нефтепромысловом оборудовании асфаль-тосмолопарафиновых отложений (АСПО) в течение всех периодов разработки. Отложения снижают фильтрационные характеристики пласта, закупоривают поры, уменьшают полезное сечение насосно-компрессорных труб (НКТ) и, как следствие, значительно снижают добычу нефти, увеличивают расход электроэнергии при механизированном способе добычи, приводят к повышенному износу оборудования. Применение химических и физико-химических методов борьбы с АСПО является одним из наиболее перспективных. К настоящему времени в нефтяной отрасли России химическими составами обрабатывается около 10% эксплуатационного фонда, осложнённого парафиноотложениями. Несмотря на значительный прогресс в разработке теоретических основ направленного подбора реа-гентов-удалителей и апробировании большого количества отмывающих составов, задача создания эффективных и недорогих композиций растворителей с учётом состава и типа отложений конкретных промыслов является актуальной и экономически важной. Для достижения положительных результатов по депарафинизации скважин необходимо выявление и изучение факторов, влияющих на степень диспергирования и растворения АСПО под действием исследуемых реагентов.
Другой актуальной проблемой является повышение продуктивности обводнённых скважин, в которых нефтедобыча осложнена выпадением органических отложений. Существующие методы не решают эту проблему целиком и оказывают действие в течение короткого периода времени. В связи с этим актуальна разработка комплексного физико-химического метода, позволяющего эффективно удалить АСПО в призабойной зоне
6 пласта и НКТ, предотвратить на длительное время образование отложений и уменьшить обводнённость скважин.
Цель работы. Разработка новых композиций-удалителей асфальтос-молопарафиновых отложений в нефтяных пластах и скважинах на основе базовых природных углеводородных конденсатов для повышения эффективности растворения и диспергирования в них АСПО путем введения отходов и побочных продуктов химических производств (концентратов ароматических углеводородов) и ПАВ, а также модификацией применяемой технологии.
Исходя из цели работы в задачу исследований входило:
анализ нефтей Саратовского региона и образующихся при их добыче природных полимерсодержащих асфальтосмолопарафиновых отложений на содержание в них основных компонентов;
направленный подбор состава, физико-химических и эксплуатационных свойств композиций-удалителей с использованием модификаторов -концентратов ароматических углеводородов и ПАВ применительно к асфальтеновому и парафиновому типам органических отложений в скважинах ряда месторождений Саратовского региона; выявление факторов (температуры, времени контакта, соотношения компонентов в композициях, типов АСПО и т.д.), влияющих на эффективность удаления органических отложений с поверхности НКТ и нефтепромыслового оборудования;
разработка высокоэкономичных, пожаробезопасных, бескислотных, экологически безопасных, стабильных во времени водно-углеводородных эмульсий, содержащих в качестве присадок неионо-генные поверхностно-активные вещества (синтанолы АЛМ-10, ОС-20), предназначенных для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений в высокообводненных скважинах;
повышение нефтеотдачи пласта и увеличение межочистного периода скважины за счет разработки комплексного физико-химического метода воздействия на призабойную зону предложенными композициями, включающего удаление парафиновых отложений, гидрофобизацию и магнитную обработку;
решение экологических вопросов, связанных с рациональным использованием и утилизацией отходов химических производств ООО "Сара-товоргсинтез";
внедрение результатов исследований в НИИ геологии Саратовского государственного университета, ЗАО Теофизсервис", ОАО "Саратовнеф-тегаз", ОАО "Нефть" а также в учебный процесс химического факультета Саратовского государственного университета.
На защиту выносятся следующие основные научные положения:
составы и физико-химические свойства разработанных композиций для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений, превышающие по своим эксплуатационным параметрам известные (базовые) композиции-удалители;
результаты по изучению факторов (температура, продолжительность взаимодействия с АСПО, природа матрицы и присадок, их соотношение в композиции и т.д.), оказывающих влияние на процесс растворения и диспергирования органических отложений с повышенным содержанием в них полимерсодержащих асфальтосмолистых или парафиновых составляющих;
области максимального проявления синергетического эффекта (соотношение компонентов, объем растворяющей композиции, температура) в увеличении эффективности удаления асфальтосмолопарафиновых отложений с применением композиций на основе природных растворителей, отходов и побочных продуктов химических производств;
4) результаты по разработке комплексного метода увеличения добычи нефти в высокообводнённых скважинах с использованием композиций-удалителей АСПО, гидрофобных материалов и магнитного поля.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые:
определены составы, физико-химические характеристики и проведена классификация АСПО ряда месторождений ОАО "Саратовнефтегаз";
установлены факторы, определяющие эффективность действия удаляющих АСПО композиций (природа компонентов, групповой состав композиций, тип отложений, температура, продолжительность контакта) применительно к нефтяным месторождениям Поволжского региона;
установлено улучшение отмывающих свойств композиций, полученных при смешении природных углеводородных конденсатов с ароматическим концентратом - полиалкилбензолом (отходом производства изо-пропилбензола). Установлены границы максимального проявления си-нергетического эффекта (соотношение компонентов, объем растворяющей композиции, температура);
разработаны композиции на основе углеводородного растворителя, воды и неиногенного ПАВ типа синтанола АЛМ-10 или ОС-20 и показана возможность комплексной физико-химической обработки скважин, заблокированных АСПО и содержащих обводненную нефть;
установлено изменение реологических свойств водонефтяных эмульсий под действием постоянного магнитного поля при обводненности нефти в интервале 20—25%.
Научная новизна работы подтверждается патентом РФ и авторским свидетельством на изобретение.
Практическая значимость определяется разработкой и внедрением в промысловую практику нефтедобывающих предприятий ОАО "Саратовнефтегаз"
результатов физико-химического анализа нефтей и АСПО более 20 месторождений;
составов композиций-удалителей на основе углеводородного конденсата и добавок полиалкилбензола или альфаметилстирола (отходов производства изопропилбензола при кумольном способе получения фенола и ацетона в ООО "Саратоворгсинтез") для очистки призабойной зоны пласта, нефтепроводов, насосного и внутрискважинного оборудования, пробоотборных систем, приборов для исследования нефтей и скважин.
Внедрением методического материала для изучения курса "Общая химическая технология", "Химия нефти" и других специальных курсов.
Достоверность полученных результатов подтверждается тем, что в работе широко использованы: современные физико-химические методы анализа сложных многокомпонентных органических веществ (термогравиметрический, рентгенофазового анализа, масс-спектрометрии вторичных ионов, химические и др.) специализированное нефтехимическое оборудование; математическая обработка большого статистического материала; компьютерная техника; результаты лабораторных и промысловых (натурных) экспериментов по изучению свойств и характеристик большого ассортимента нефтей (более 20 месторождений), асфальтосмолопарафино-вых отложений (скважин 12 месторождений), различного рода органических и неорганических растворителей и поверхностно-активных веществ (около 20), а также разработанных композиций из природных растворителей и побочных продуктов (отходов) химических производств. Эффективность действия, как композиций-удалителей АСПО, так и водно-органических эмульсий, были исследованы на модельных образцах кернов, заблокированных отложениями.
Погрешность воспроизведения экспериментов не превышала 5%.
Апробация работы.
Основные положения работы доложены автором на VIII Международной конференции "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (секция "От эффектов в растворах - к новым технологиям"), г. Иваново, 2001г., а также на межведомственных совещаниях и заседаниях научно-технического совета ОАО "Саратовнефтегаз".
Публикации. Основное содержание работы изложено в 8 источниках: двух монографиях, трёх статьях, тезисах докладов, авторском свидетельстве СССР и патенте РФ.
Объём и структура работы. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков и 32 таблицы и состоит из введения, четырёх глав, выводов. Список использованных источников составляет 146 наименований.
Магнитный способ предотвращения образования АСПО
В последние годы была разработана физико-химическая модель образования АСПО и влияния на этот процесс магнитной обработки. Сущность её состоит в том, что под действием магнитного поля разрушаются агрегаты окислов /гидроокислов железа, содержащихся в воде в виде микропримесей [121, 122].
Проведённые исследования содержания железа в образцах нефтей и продукции скважин различных месторождений методом рентгенофлуорес-центного анализа показали, что они содержат примеси железа в концентрациях от 10 до 500 г/т. Эти примеси сформированы, в основном, ферромагнитными микрокристаллами окислов /гидроокислов железа. Нефтегазо-водяная смесь, поступающая в скважину, содержит в своём составе агрегаты природных ферромагнитных микрокристаллов железа (ФМЖ). Факт существования ФМЖ в форме агрегатов и распад агрегатов на отдельные частицы был установлен в работах [122, 123].
По мнению В.И. Лесина на поверхностях ФМЖ происходит адсорбция содержащихся в нефти молекул смол и асфальтенов, имеющих в своём составе полярные фрагменты, в результате чего металлические поверхности гидрофобизируются и становятся пригодными для роста кристаллов (мицелл) парафинов [124].
При прохождении нефтегазоводяной смеси через область специально сформированного магнитного поля происходит разрушение агрегатов ФМЖ, что связано с вращением частиц в магнитном поле, поступательным движением в направлении градиента магнитного поля и действием сил Лоренца. На образовавшихся отдельных ФМЖ, как на ядрах мицелл, происходит мицеллообразование и флотация парафинов и адсорбированных на них смол, асфальтенов, воды и тяжёлых нефтяных остатков.
На основании предложенной В.И. Лесиным теории были разработаны принципы конструирования магнитных депарафинизаторов. Опытно-промышленная эксплуатация этих устройств показала их высокую эффективность при предотвращении образования АСПО [125-128].
Испытание в России магнитных установок "Магнифло" (Канада) показало их недостаточную эффективность, особенно в тех случаях, когда в нефти кроме парафина содержится повышенное количество асфальтенов, смол, нафтеновых кислот. В результате после некоторого времени работы НКТ покрываются отложениями [129].
В нашей стране магнитные депарафинизаторы различных конструкций выпускает НІЖ "Новые технологии" (г. Нижневартовск) и ряд других научно-производственных фирм. В ОАО "ПермНИПИнефть" были созданы новые скважинные и наземные магнитные аппараты на основе современных высокоэнергетических магнитных материалов [130].
Скважинный аппарат по конструкции прост и является отрезком НКТ со стандартной резьбой. На этом отрезке с внешней поверхности расположена магнитная система, которая защищена герметичным кожухом, служащим одновременно магнитопроводом (схема магнитного аппарата приведена на рис. 1.4). Рабочий канал аппарата изготовлен из ферромагнитного материала, который всегда считался экраном для магнитного поля. Конструктивные особенности предложенных магнитных аппаратов позволяют устанавливать их в скважинах с любыми способами эксплуатации без ограничений по глубине и дебиту.
Промысловые испытания магнитных аппаратов, проведённые на добывающих скважинах некоторых месторождений Пермской области, показали их высокую эффективность (на уровне лучших традиционных средств защиты от АСПО), экономичность, экологическую чистоту и продолжительность работы без затрат в процессе эксплуатации.
Межочистной период в испытуемых скважинах возрастал в несколько раз, а добыча нефти увеличилась в два и более раза (рис. 1.5). Экономический эффект, полученный за один МОП работы скважины с магнитным аппаратом, превышает стоимость последнего в 10—15 раз.
Исследования и испытания, проведённые в ОАО "ПермНИПИнефть", ЗАО "Лукойл-Пермь" и ОАО "Лукойл-Пермнефть" подтвердили, что магнитная обработка флюидов является перспективной комплексной технологией защиты нефтепромыслового оборудования от АСПО, солей и коррозии [130].
В работе [131] описана разработка магнитного антипарафинного устройства с регулируемым реверсным полем. По некоторым данным оптимальное значение амплитуды зависит от конкретных характеристик нефти месторождения, поэтому возможность регулировки поля имеет прикладное значение.
Серьёзной проблемой является отложение парафинов при перекачивании высоковязких нефтей. Возможны два способа трубопроводного транспортирования таких высокопарафиновых нефтей.
Первый путь - это обеспечение надёжного теплового режима работы нефтепровода, в первую очередь, при пуске его после продолжительной остановки путём применения теплоизоляции, электроподогрева, прокладки параллельных ниток. Эффективность данных мер существенно зависит от величины потока нефти в трубопроводе.
Второй способ - обеспечение возможности перекачивания нефтей при температуре окружающей среды без использования средств прогрева - физико-химическим воздействием на их свойства: введением депрессорных присадок, комбинированными методами и т.д. [132-135]
Методика моделирования влияния растворителей-реагентов на отмыв блокады из асфальто-смолистых и парафинистых веществ на керновом материале
Магнитное антипарафиновое устройство (МАПУ) представляет собой магнитную систему, расположенную в магнитной стальной трубе (рис. 2.5). Магнитная система выполнена в виде периодической структуры и состоит из кольцевых аксиально намагниченных магнитов с чередующимися направлениями намагниченности и размещённых между ними магни-томягких полюсных наконечников, также имеющих кольцевую форму. На оси постоянных магнитов и полюсных наконечников размещён подвижный шток из немагнитного материала, на котором с зазорами между собой жёстко закреплены магнитомягкие втулки, при этом намагниченный шток выполнен с возможностью фиксации его положения вдоль оси магнитной системы.
Применение подвижного штока из немагнитного материала на оси кольцевых постоянных магнитов и полюсных наконечников, на котором с зазорами между собой жёстко закреплены магнитомягкие втулки, таким образом, что при перемещении штока вдоль оси магнитной системы эти магнитомягкие втулки полностью или частично перекрывают зазор между полюсными наконечниками, а немагнитный шток выполнен с возможностью фиксации его положения вдоль оси магнитной системы, позволяет при перемещениях штока изменять распределение магнитных потоков постоянных магнитов, полностью или частично шунтировать магнитный поток в кольцевом зазоре для прохождения обрабатываемой жидкости между внешней поверхностью магнитной системы и внутренней поверхностью магнитомягкого корпуса-трубопровода, и, благодаря этому, изменять напряжённость и градиент напряжённости воздействующего на жидкость магнитного поля, что обеспечивает выбор оптимального режима магнитной обработки жидкости. Выполнение подвижного штока с возможностью фиксации его положения вдоль оси магнитной системы обеспечивает возможность фиксации напряжённости и градиента напряжённости воздействующего на жидкость магнитного поля в этом оптимальном режиме магнитной обработки жидкости.
Для изучения реологических свойств водонефтяных эмульсий под воздействием постоянных магнитных полей применяли лабораторный вариант магнитного устройства в виде пластин размером 25x45x4 мм, которые размещали на испытательном стенде попарно друг против друга с возможностью регулирования напряжённости поля за счёт изменения расстояния между магнитами и возможностью прохождения через поле водо-нефтяной эмульсии. Магниты изготовлены способом спекания на основе Fe—Nd—В. В ходе экспериментов небольшой объём (30—40 мл) эмульсии помещался в стеклянную ампулу, перемещающуюся в магнитном поле перпендикулярно направлению поля.
Учитывая чрезвычайную стойкость эмульсии, измерение её вязкости до и после воздействия магнитного поля проводилось в капиллярном виз-козиметре ВПЖ-4 диаметром 2,0 мм по времени истечения определённого объёма эмульсии.
Автор выражает благодарность к.т.н. Р.В. Спиридонову и ст.н.сотр. А.Ю. Кивокурцеву за предоставление магнитов для изготовления лабораторного варианта магнитной установки 1. На основании проведённых анализов нефтей месторождений Поволжского региона и асфальтосмолопарафиновых отложений на содержание основных компонентов проведена их классификация. 2. Установлено, что по содержанию парафинов нефти большинства месторождений Саратовской области являются парафинистыми, а по групповому углеводородному составу - парафиновыми или парафино-нафтеновыми. 3. По результатам исследования группового состава АСПО отчётливо видно, что в составе отложений Октябрьского и Приволжского месторождений преобладают асфальтены, а в составе отложений других изученных месторождений - парафины. 4. Температура плавления АСПО Ириновского и Терновского месторождений ниже на 10—20С таковой для отложений других месторождений, что говорит о присутствии в составе последних тугоплавких парафинов (церезинов). 5. Показано, что несмотря на увеличение концентрации парафинов в АСПО по мере подъёма к устью скважины тип отложений остаётся, как правило, неизменным. 6. С помощью методов ионной масс-спектрометрии, термографии и рент-гено-структурного анализа изучен качественный и количественный состав отложений асфальтенового и парафинового типов. 7. Материалы данной главы были использованы при подготовке учебного пособия [137]. Долголетняя практика в нашей стране и за рубежом по выбору того или иного химического реагента для удаления отложений основывается на тщательном изучении свойств добываемой продукции, её поведения в пластовых условиях, скважине и наземном оборудовании. Кроме этого, необходимо точное знание состава АСПО и исследование выбранного химического реагента (композиции) в лабораторных условиях на применимость к конкретному составу отложений. Другой подход к выбору эффективного растворителя АСПО основан на общей теории растворимости. Так, для отложений асфальтенового типа предпочтительнее удалители с большим содержанием ароматических соединений, в которых асфальтены растворяются легче. Для отложений же парафинового типа достаточно использовать растворитель с преобладанием в составе алифатических углеводородов. Однако, этот подход недостаточно корректен. Теоретические основы растворения многокомпонентных систем, какими являются отложения, разработаны неполно.
В настоящее время на практике для удаления АСПО из призабойной зоны пласта, с насосно-компрессорных труб и нефтепромыслового оборудования используют различные составы, среди которых наиболее распространёнными являются СНПХ-7р-2, СНПХ-7р-3, СНПХ-7р-11, СНПХ-7р-14, СНПХ-7870, нефрас и различные прямогонные нефтяные фракции: нестабильные бензины, керосино-газойлевые фракции, ШФЛУ [31].
Влияние соотношения компонентов, продолжительности взаимодействия и температуры на примере реагента УВК-ПАБ на его моющую способность и растворимость АСПО
Полученные результаты свидетельствуют о высокой отмывающей способности водной эмульсии с использованием синтанола. Проведённое сравнительное тестирование водной эмульсии диспергатора Para-Clear D29o (США) показало её низкую эффективность действия. Так, при времени взаимодействия 2 часа и температуре 40С отмылось лишь 2 масс.% АСПО парафинового типа (скв. № 41 Михалковского месторождения).
Нами проведены также исследования эффективности эмульсий в качестве реагентов-растворителей АСПО в призабойной зоне пласта на модельных образцах кернов, заблокированных отложениями. Моделирование пласта и внутрипластовых процессов, протекающих в ПЗП при обработке реагентами, производилась на основе параметров подобия пласта, включающих как геометрические, так и физико-химические и фильтрационно-ёмкостные критерии.
Исследования на лабораторной установке проводились на линейной модели пласта диаметром d = 30,0 мм, площадь поперечного сечения F = 0,065 см и длиной lm = 5.0 см. Образец подвергался насыщению пластовой водой и обезвоженной нефтью для определения его водопроницаемости. Эксперименты проводились на образцах различной водо- и нефте-проницаемости. Формирование блокады осуществлялось высоковязкой па-рафинистой нефтью. Результаты исследования по влиянию обработки реагентами на водопроницаемость кернового материала представлены в табл. 3.20.
Из данных табл. 3.20 видно, что степень восстановления водопроницаемости модели пласта достигает 35% и увеличивается в 2 раза при повторной обработке кернового материала водной эмульсией. Третья обработка к существенному увеличению отмыва АСПО не приводит и 100%-ного восстановления водопроницаемости модели пласта не достигается. 1. Разработаны и испытаны в лабораторных условиях композиционные составы удалителей АСПО, необходимость создания которых обусловлена неоднородностью и изменением типа отложений различных месторождений Саратовской области. 2. В качестве матрицы разработанных составов выбраны природные рас-творитли - углеводородные конденсаты, а модификаторами служили концентраты ароматических углеводородов - ПАБ, АМС, являющиеся отходами (побочными продуктами) химических производств ООО "Са-ратоворгсинтез". 3. Исследовано влияние факторов, определяющих эффективность разработанных композиций. Установлено значительное влияние природы компонентов, их группового углеводородного состава, соотношения составляющих композиции, температуры и времени воздействия на АСПО. 4. Установлено повышение отмывающего действия композиции УВК-АМС при добавлении в неё ПАВ-синтанол АЛМ-10 в количестве 0,012—0,024 масс.%. 5. Показано, что при добавлении в композицию УВК-АМС 20% объёма и более нефти, её отмывающие свойства значительно ухудшаются, особенно это проявляется для нефтей с высоким содержанием асфальто-смолистых веществ. 6. Установлено синергетическое взаимодействие компонентов изучаемых составов, связанное с усилением их удаляющей способности в отношении АСПО различного типа. Определено, что максимальная удаляющая способность отмечается при объёмном соотношении матрица : модификатор = 3:1. 7. В целях создания реагентов с низкими токсилогическими и пожароопасными свойствами разработаны водные эмульсии для удаления органических отложений, содержащие керосин и ПАВ (АЛМ-10 и ОС-20). Исследована эффективность их удаляющего действия в отношении АСПО весовым методом и методом с использованием кернового материала. 8. Показано, что степень восстановления водопроницаемости модели пласта блокированной АСПО достигает 35% и увеличивается в 2 раза при повторной обработке кернового материала водяной эмульсией АЛМ-10 : керосин : вода. 9. По результатам исследований, изложенным в главе 3 получено авторское свидетельство СССР [141], патент РФ [144], опубликованы статьи [142, 143], учебное пособие [137] и тезисы доклада на Международной конференции [145]. 10. Составы на основе углеводородного конденсата и добавок полиалкил-бензола или альфаметилстирола внедрены в ОАО "Саратовнефтегаз" ЗАО "Геофизсервис", ОАО "Нефть" для очистки насосного и внутри-скважинного оборудования, пробоотборных систем и приборов для исследований нефтей и обработки пластов и скважин. 11.Учебное пособие "Органические композиции для удаления асфальтос-молопарафиновых отложений" внедрено для изучения курсов "Общая химическая технология" и "Химия нефти". Продукция скважин при разработке нефтяных месторождений на поздней стадии эксплуатации сильно обводнена; добыча и транспорт ее осложняются, поскольку образуются очень стойкие вязкие эмульсии. Присутствие в нефтеэмульсии большого количества воды приводит к снижению пластовой температуры и, как следствие этого, облегчению формирования АСПО на больших глубинах. Например, пластовая температура в начале разработки Восточно-Сулеевской площади Ромашкинского месторождения составляла 41 С, а в 1997 г. максимально была 33С [И]. С другой стороны, в связи с более высокой теплоёмкостью воды по отношению к нефти при движении водонефтяного потока увеличивается тепловой поток по стволу скважины, и точка начала кристаллизации парафина смещается в направлении от забоя скважины к устью.
Нами предлагается комплексный метод, позволяющий бороться с органическими отложениями, снижать обводнёность нефти и изменять реологические свойства водонефтяных эмульсий. Комплексный метод повышения продуктивности скважин должен включать трёхстадийную химическую обработку: очистку (отмыв) внутрискважинного оборудования; обработку реагентами-растворителями призабойной зоны пласта, обеспечивающей эффективное удаление парафиновых отложений; создание гидро-фобизированных зон пласта за счёт воздействия гидрофобным веществом. Последней технологической операцией метода должна быть установка в НКТ магнитного аппарата.
Исследование эффективности действия растворителей-реагентов на основе конденсатов и альфаметилстирола
На сегодняшний день выбор растворителей-реагентов АСПО осуществляется чисто эмпирически. Это связано со сложным составом асфаль-тосмолопарафиновых отложений, трудностями изучения механизма взаимодействия нефтяных дисперсных систем с растворителями.
Наш выбор композиций-растворителей основывался на анализе большого ассортимента опробованных составов. В итоге удалось установить высокую эффективность растворения и диспергирования АСПО, как парафинового, так и асфальтенового типа, синергетическими составами на основе природных растворителей - углеводородных конденсатов и отходов (побочных продуктов) местных химических производств - полиалкилбен-зола и альфаметилстирола. При изучении влияния природы растворителя, соотношения компонентов, было установлено, что в отношении удаления отложений асфальтенового типа максимальной способностью обладают композиции, содержащие 30 масс.% ароматических, 20% нафтеновых и 50% парафиновых углеводородов. Эти данные подтверждены и испытанием эффективности искусственно составленных композиций.
Важность полученных результатов по эффективности реагента УВК-ПАБ в отношении отмыва АСПО типа "А" подчёркивается тем обстоятельством, что асфальтены являются наиболее труднорастворимой частью отложений. Скорость удаления последних определяется, как правило, стадией растворения асфальтенов. Кроме того, по эффективности удаления таких отложений композиция УВК-ПАБ одна из лучших среди известных. Установлено, что значительное разбавление нефтью (условия реальной скважины) разработанных нами реагентов приводит к существенному снижению эффективности их действия.
Как было отмечено выше, образование АСПО затрудняет проведение интенсификации притока нефти. Кроме того, при обработке призабойных зон обводненных скважин химическими реагентами с целью ограничения водопритока, АСПО препятствует эффективной гидрофобизации пласта.
Для данных месторождений эта проблема осложняется тем, что очистка от отложений ПЗП с помощью известных композиций углеводородных растворителей даёт малый эффект из-за их низкой проникающей способности в водонасыщенный пласт. Для решения этой проблемы могут найти применение разработанные нами композиции на основ микроэмульсий углеводородов, обладающие низким межфазным натяжением на границе раздела водной и углеводородной фаз.
Существующие подходы к решению проблемных вопросов нефтедобычи решают отдельные задачи и не позволяют значительно повысить дебит скважин. В ходе выполнения данной работы на основе экспериментальных данных, моделирования процессов, протекающих в призабойной зоне пласта, предложен комплексный физико-химический способ повышения продуктивности обводнённых скважин. Новый метод предполагает последовательную обработку НКТ и ПЗП разработанными нами составами с целью удаления АСПО, обработку ПЗП гидрофобными составами и установку магнитных аппаратов с целью замедления и предотвращения образования отложений; метод позволяет влиять на лито логические свойства пласта, контролировать процессы парафинизации скважины и выкидных линий. По нашему мнению это направление работ в данной области является весьма перспективным и требует продолжения.
Следует отметить, что комплексный подход борьбы с АСПО, включающий применение комбинации различных методов в будущем будет преобладающим. Каждый из отдельных методов, решая конкретную задачу (удаление АСПО, развитие трещиновидности, снижение обводненности, вязкости и т.д.) с максимальной эффективностью, позволит разрабатывать новые эффективные технологии добычи нефти. В то же время подчеркнем, что химические методы будут входить практически в любые технологические подходы.
Отдельным направлением применения эффективных химических реагентов для растворения и диспергирования АСПО является то, которое связано с проблемой утилизации, применения и переработки отложений. Извлекаемые шламы хранят в специальных амбарах, решая задачи безопасности хранения, экологии и утилизации, что безусловно накладывает отпечаток на себестоимость добываемой нефти. До настоящего времени не разработаны технологии, позволяющие проводить комплексную переработку отходов, имеющей целью извлечение ценных компонентов (парафинов, смол).
Между тем возможно избирательное извлечение отдельных компонентов из АСПО путем воздействия селективных растворителей, с их последующей переработкой. Для этих целей могут быть использованы, в частности, и разработанные нами композиции растворителей: с преобладающей алифатической углеводородной составляющей - для растворения парафинов, а с преобладающей ароматической - для растворения смол. Полученные растворы могут использоваться как для извлечения отдельно парафинов и смол, так и для последующей переработки с целью получения дополнительного количества моторных топлив, масел, углеводородных смазок, церезиновых композиций, микрокристаллических восков, озокерита и других нефтепродуктов. Указанные возможные направления являются перспективами дальнейшего развития наших научных исследований.
