Отложения парафина — большая проблема при добыче нефти во многих странах мира. Еще более актуальной она становится в условиях снижения запасов углеводородов и увеличения осложнений при добыче на месторождениях, переходящих на поздние стадии разработки. В результате происходит ухудшение технологических параметров добычи черного золота, а именно: повышение обводненности продукции (большое количество воды), снижение забойного и пластового давления, изменение компонентного состава добываемого сырья. Такая динамика показателей способствует более раннему образованию парафиновых отложений, поэтому ведется поиск методов борьбы с ними, чтобы сократить затраты на добычу полезного ископаемого. Ученые Пермского Политеха создали эмпирическую модель парафинобразования при прохождении сырой нефти в скважине, которая поможет прогнозировать появление парафина и оптимизировать затраты на обслуживание скважин.
Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда, а также в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Статья с результатами исследования опубликована в журнале Sustainability.
Нефтяной парафин – это мазеподобная субстанция, состоящая из различных тяжелых компонентов нефти. Он получается в результате охлаждения черного золота под воздействием более холодной окружающей среды в пристенном слое, где возникает температурный градиент. Довольно часто подобное вещество используется в электротехнической, пищевой, парфюмерной и других отраслях. Доля парафина в нефти может достигать 35 процентов, что влечет за собой осложнения при добыче сырья. Уже существуют модели по прогнозированию их образования, но они недостаточно эффективны, так как не учитывают множество факторов.
«На основе лабораторных исследований нашей группой ученых разработана новая эмпирическая модель образования парафиновых отложений. В ее основу положены результаты экспериментов, обводненность продукции и технологические расчеты распределения условий образования отложений в нефтедобывающих станциях. Технология позволяет моделировать пространственно-временное распределение органических отложений по длине лифтовой колонны для оценки опасных участков и периодов очистки скважины от образовавшихся отложений. Все это, в комплексе, даёт возможность значительно улучшить качество борьбы с парафиновыми образованиями», – рассказывает доцент кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ, кандидат технических наук Павел Илюшин.
Лабораторные исследования политехники проводили на установке Wax Flow Loop. Перед началом испытаний они охлаждали испытательную секцию, а исследуемую нефть нагревали чтобы создать температурный градиент и вызвать образование отложений. Всего в эксперименте участвовали несколько видов сырья. Внутренний диаметр тестового участка составляет 5,5 миллиметров, длина – 1,3 метра, толщина стенки – 0,89 миллиметров. В результате ученые изучили значения температуры появления парафина, явления горячего и холодного потока и другие процессы, которые помогут прогнозировать и впоследствии успешно бороться с отложениями.
«Также мы провели опытно-промышленные работы на 10 нефтяных скважинах. Использование данной методики для прогнозирования образования отложений в нефтескважинах в промышленных условиях показало, что она имеет высокую точность и позволяет оптимизировать существующие методы борьбы с парафинообразованиями, выбрать оптимальные методы и предотвратить аварийные ситуации», – говорит инженер Научно-образовательного центра «Геология и разработка нефтяных и газовых месторождений» ПНИПУ Антон Козлов. Таким образом, разработанная учеными ПНИПУ модель образования парафиновых отложений позволит прогнозировать их появление, а также сократить расходы на удаление.