Анализ эффективности применяемых методов борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями в нефтяных скважинах Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения

Аннотация: В работе рассмотрен вопрос образования асфальтосмолопарафиновых отложений в нефтяных скважинах Уренгойского НГКМ. Проведен анализ отечественных и зарубежных методов борьбы с АСПО, рассмотрены методы, применяемые для этих целей на предприятии. Проведена группировка фонда скважин с учётом индивидуальных особенностей в соответствии с интенсивностью парафиноотложений, особенностей конструкции, состава продукции скважин. Выполнен анализ и структурирование существующих ингибиторов АСПО по физическому воздействию, проведен анализ отечественного и мирового опыта применения различных химреагентов.

Abstract/ The issue of formation of deposits of asphalts, resins, and paraffins in oil wells of the Urengoy oil and gas condensate field is considered in the work. The analysis of domestic and foreign methods of combating deposits of asphalts, resins, and paraffins, the methods used for these purposes in the enterprise are considered. A grouping of the well foundation was carried out, taking into account individual characteristics in accordance with the intensity of paraffin deposits, structural features, well production composition. The analysis and structuring of individual inhibitors of deposits of asphalts, resins, and paraffins on physical effects, the analysis of domestic and world experience in the use of various chemicals.

Ключевые слова: Уренгойское НГКМ, асфальтосмолопарафиновые отложения, группировка скважин, ингибитор.

Keywords: Urengoy oil and gas condensate field, deposits of asphalts, resins, and paraffins, well classification, inhibitor.

Проблема запарафинивания нефтяных скважин относится к острейшим проблемам предприятия при освоении нефтяных оторочек. Анализ данной проблемы и используемые меры борьбы необходимо начать с общих сведений о разрабатываемых объектах, анализа фонда скважин и задействованных способов эксплуатации.

Добываемая нефть характеризуется высоким содержанием парафинов, вследствие чего разработка осложняется процессами их отложений в скважинном оборудовании. Для борьбы с отложениями в скважинах применяются механические (применение скребковых устройств) и тепловые обработки. Основным способом борьбы является проведение тепловых обработок предварительно подогретым стабильным конденсатом (в качестве теплоносителя и одновременно растворителя отложений).

Имеющийся опыт эксплуатации показывает, что применяемый способ является эффективным, но в тоже время чрезмерно дорогостоящим, поскольку сопровождается необходимостью закупки стабильного валанжинского конденсата, производимого на мощностях ООО «Газпром переработка». Следует отметить, что объемы закупки конденсата составляют сегодня около 16% от добываемой нефти.

С учетом планируемого роста объемов добычи нефти, сохранение действующих методов борьбы с парафиноотложениями в скважинах в будущем приведет к удорожанию добычи нефти и лишь еще более ухудшит ситуацию. В этой связи поиск новых, более экономически выгодных способов и технологий борьбы с отложениями в нефтяных скважинах является для ООО «Газпром добыча Уренгой» одной из наиболее острых задач. В связи с этим в данной статье производится анализ и оценка альтернативных методов борьбы с АСПО, способных выявить наиболее экономически выгодные и эффективные методики борьбы либо разработка комплексного решения, позволяющего применять имеющиеся мощности с большей эффективностью.

В международной и отечественной практике методы борьбы с АСПО в скважинах принято разделять на две основные группы:

1. Методы, направленные на удаление АСПО, т.е. методы депарафинизации

2. Методы, направленные на предупреждение АСПО, т.е. превентивные методы;

Первая группа разделяется на следующие подгруппы:

1) механические; 2) тепловые; 3) химические;

Вторая группа разделяется на следующие подгруппы:

1) химические; 2) физические; 3) защитные покрытия.

Произведя анализ всего спектра можно составить сводную характеристику методов, применяемых в НГДУ ООО «Газпром добыча Уренгой». Механические методы удаления характеризуются простотой оборудования и низкими эксплуатационными затратами, но в то же время применение скребков сопровождается частыми авариями и имеют высокую трудоемкость. Наиболее распространённым методом является тепловая группа методов, для этой группы характерны надежность работы и высокая эффективность, к негативным факторам относятся высокое энергопотребление, высокая стоимость агента и простой скважины в случае закачки горячего агента в НКТ. Химические методы применяются на предприятии в большей степени в качестве тепловых обработок, они имеют высокую эффективность, в случае применения растворителя с ПАВ возможно получение синергетического эффекта и получение ингибирующего эффекта; недостатками являются высокая стоимость, ограниченность производства индивидуальных органических растворителей. Методы предотвращения образования АСПО на предприятии не применяются, хотя и имеют ряд определенных преимуществ, что в свою очередь ставит еще один вопрос об испытании и возможном внедрении некоторых методик.

На основании частоты проводимых операций по депарафинизации выполнен анализ интенсивности парафиноотложений в скважинах НГДУ.

Все скважины НГДУ разделены на 4 группы в соответствии с интенсивностью АСПО:

· Группа скважин №1 – Слабо подверженные АСПО. К данной группе отнесены скважины, на которых отложения либо отсутствуют, либо интенсивность отложений крайне незначительна.

· Группа скважин №2 – Подверженные АСПО. К данной группе отнесены скважины, которые подвержены АСПО, но с относительно слабой интенсивностью. Данные скважины подвергаются процедурам депарафинизации от 2 до 4 раз в месяц.

· Группа скважин №3 – осложненный фонд. К данной группе отнесены скважины с высокой интенсивностью отложений. Количество операций по данным скважинам составляет от 5 до 6.

· Группа скважин №4 – особо осложненный фонд. Данную группу составляет наиболее осложненный фонд с объемом проводимых операций свыше 6 в месяц.

· Осложненный и особо осложненный фонд составляют в основном газлифтные скважины. Их доля в этих группах составляет соответственно 88 и 79%. Таким образом, получено, что наиболее подверженными АСПО являются скважины с газлифтной эксплуатацией.

Как показывает практика, предупреждение АСПО является наиболее эффективным по причине достижения более устойчивой и безаварийной работы нефтепромыслового оборудования, сокращения затрат на добычу и перекачку нефти. Данные методы являются основным объектом исследований настоящей работы.

Наиболее перспективным методом предупреждения парафиноотложений является применение химических реагентов – ингибиторов парафиноотложений ИПО. В основе действия ингибиторов парафиноотложений лежат адсорбционные процессы, происходящие на границе раздела между жидкой фазой и поверхностью металла трубы. Химические методы основаны на дозированном добавлении в добываемую продукцию ингибиторов парафиноотложений ИПО, уменьшающих, а в некоторых случаях и полностью исключающих, образование АСПО.

Применение правильно подобранных (с учетом изучения условий образования АСПО, их состава и свойств) ингибиторов АСПО позволяет увеличить межочистной период (МОП) работы скважины в 3-20 раз, дает возможность как сократить расходы на ремонт запарафиненных скважин, так и уменьшить косвенные потери нефти из-за простоев, вызванных АСПО.

Недостатками применения ингибиторов являются постоянные затраты на его приобретение, первоначальные затраты на создание техники для ввода в скважины (дозировочных устройств, приборов контроля за скоростью появления АСПО), отсутствие надежных методов контроля за действием ингибитора.

К физическим методам борьбы с АСПО относятся методы, основанные на воздействии электромагнитным полем и ультразвуковыми волнами. При обработке нефтяного потока магнитным полем образуются дополнительные центры кристаллизации по всему объёму потока. Кристаллы растут не на стенках трубопровода, а в объеме нефти, что уменьшает интенсивность отложений на стенках.

Существует два вида воздействия – электромагнитным полем и на основе постоянных магнитов. Опыт применения данных видов воздействия в России, заключающихся в спуске устройств-магнитов в скважины на скребковых проволоках совместно со скребками, показал их эффективность, состоявшую в сокращении количества тепловых обработок скважин растворителями и увеличении межочистного периода работы.

Установлено, что при воздействии на парафин ультразвуковыми волнами (частотой 1,5-12 МГц), происходит изменение его структуры и молекулярного веса. Это и другие подобные ему открытия вместе с опытом успешного использования ультразвука в промышленности для очистки различных аппаратов от АСПО позволили сделать предположение, что с целью борьбы с парафиноотложениями путем уменьшения их адгезии, а также удаления их с поверхности песчаника на забое скважины применение ультразвука может быть эффективным.

Установлено, что чем выше шероховатость поверхности, тем интенсивнее парафинообразование. Установлено, что на гладкой поверхности, образованной из лаков, стекла, эмали, отложения незначительны.

Чем более гладкой является внутренняя поверхность НКТ, тем хуже будут сцеплены с ней АСПО и тем больше вероятность, что АСПО будут сорваны потоком. Для уменьшения адгезии АСПО внутреннюю поверхность НКТ покрывают эмалями, эпоксидными покрытиями, стеклом, различными лакокрасочными материалами. На месторождениях Вала Гамбурцева в 2004 г. имеется опыт успешного применения НКТ с силикатно-эмалевым покрытием по ТУ 14–2Р–370–2003 (ЗАО «ЭМАНТ») Покрытие представляет собой композицию на основе силикатов. НКТ 73 × 5,5 мм группы прочности «Е» характеризуются высокой степенью гладкости, абразивной устойчивостью, термостойкостью. Применение труб с указанным покрытием значительно (в 4–6 раз) увеличило межочистной период и повысило межремонтный период работы скважин. Опытные испытания были проведены на 36 скважинах, по всем скважинам получен положительный результат.

Недостатками способа являются недостаточная стойкость покрытий к довольно жестким условиям в скважине. Известно, что при эксплуатации в промысловых условиях НКТ подвергаются при перевозках, спускоподъемных операциях и в скважинах значительным ударным, растягивающим, сжимающим, изгибающим и другим нагрузкам.

Проблемой парафиноотложений охвачен практически весь фонд скважин, в связи с чем его в полном объеме можно отнести к осложненному фонду. В среднем межочистной период работы скважин составляет 5–10 дней. Имеются скважины, обрабатываемые ежедневно.

В рамках данной статьи проведен анализ применяемых на предприятии методов борьбы с АСПО, включая: скребковые операции, электрообогрев НКТ, тепловые обработки конденсатом. Произведена группировка скважин в соответствии с интенсивностью АСПО, что позволит в дальнейшем произвести сравнительный анализ и выявить факторы наиболее неблагоприятно действующие на работу скважины и промыслового оборудования. В ходе работ выявлено существенное ограничение в возможностях НГДУ по оценке скорости парафинизации скважины. На текущий момент единственным методом, на базе которого принимается решение о необходимости проведения ТО, является шаблонирование скважины. Шаблонирование используется для целей контроля проходного сечения НКТ, по результатам чего определяется МОП (по факту непрохода шаблона заданного диаметра). Однако данный метод не отражает истинную скорость парафинизации скважины, поскольку непроход шаблона зависит от множества факторов. Все это ведет к преждевременной необходимости проведения ТО и, как следствие, к повышенному потреблению СК.