Парафиноотложение

Парафиноотложение

При движении нефти с забоя скважины снижаются температура и давление, происходит выделение газа, поток охлаждается, снижается растворяющая способность нефти и при этом выделяются твердый парафин, асфальтены и смолы. Наиболее интенсивно парафин откладывается в НКТ, однако интенсивность его отложения по длине неравномерна. Толщина слоя на внутренней стенке НКТ увеличивается от нуля на глубине 300-900 м до максимума на глубине 50-200 м, а затем уменьшается за счет смыва отложений потоком, движущимся с высокой скоростью. Отложения приводят к снижению деби-

Нефти многих месторождений содержат в своем составе от следов до 30 % и более смолопарафиновых отложений, представляющих собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов: парафинов, смол, асфальтенов и механических примесей.

В группу парафинов входят твердые углеводороды от С17Н36 до С71Н144. Плотность парафина в твердом состоянии колеблется в пределах от 865 до 940 кг/м³. Чистые парафины — белые кристаллические вещества, которые при определенных термодинамических условиях пласта находятся в растворенном состоянии. Однако в процессе фонтанирования скважины, за счет теплопередачи в окружающую среду, падения давления и выделения растворенного газа в подъемных трубах, происходит охлаждение нефти. При снижении температуры нефти ниже определенного критического значения парафин кристаллизуется на стенках подъемных труб. В результате уменьшаются диаметры проходных сечений подъемных труб вплоть до полного закупоривания их парафином.

Интенсивность отложения парафина в подъемных трубах зависит от следующих факторов.

1. Шероховатость стенок труб, способствующая выделению газа из нефти и ее охлаждению. В результате растворимость парафина в нефти ухудшается и скорость отложений увеличивается. Однако увеличение скорости потока газожидкостной смеси может несколько замедлить рост парафиновых отложений.

2. Растворяющая способность нефти по отношению к парафинам. На основе лабораторных исследований и практики установлено, что в высокомолекулярных (тяжелых) нефтях растворимость парафина снижается. Поэтому интенсивность отложения парафина в таких нефтях повышается.

3. Концентрация парафиновых соединений в нефти. Чем выше эта концентрация, тем интенсивнее откладывается на стенках труб парафин.

4. Температура кристаллизации парафинов. Кристаллизация парафинов, т. е. образование твердой фазы, происходит при разных температурах. Первые кристаллы парафина образуются на стенках, так как работа, затрачиваемая на образование твердой фазы на границе двух фаз (жидкость — стенка трубы), наименьшая, и температура стенки трубы ниже температуры потока. Интенсивность образования кристаллов парафина в нефти увеличивается, если в жидкости имеются механические примеси, которые являются центрами кристаллизации.

5. Темп снижения давления в потоке нефти. Чем больше перепад давления, тем интенсивнее происходит выделение газа из нефти, способствующее понижению температуры нефтегазового потока. Кроме того, разгазирование нефти влечет за собой выделение легких фракций, являющихся лучшими растворителями парафиновых соединений.

6. Скорость нефтегазового потока. На основе опыта эксплуатации месторождений с высокопарафинистыми нефтями установлено, что, чем ниже скорость потока, тем больше толщина отложения парафина.

7. Наличие в нефти воды. Поверхности металла лучше смачиваются водой, чем нефтью. Поэтому между основным потоком, содержащим парафины, и поверхностями подъемных труб образуются тонкие гидратные слои, на которых кристаллы парафина не откладываются.

В зависимости от физико-химических свойств нефти и парафинов борьбу с отложениями парафина на промыслах проводят в двух направлениях:

периодически очищают подъемные трубы от парафиновых отложений;

создают такие условия, при которых предотвращаются отложения парафина в трубах.

Способы очистки подъемных труб от отложений парафина подразделяются на тепловые, химические и механические.

При тепловом методе очистки подъемных труб от парафина в межтрубное пространство без остановки скважины закачивают пар или горячие углеводороды. Пар закачивают с применением специальной паровой передвижной установки (ППУ), смонтированной на шасси автомашины. Эту установку используют также для нагрева нефти и конденсата. Закачку горячей нефти или конденсата проводят передвижными насосными агрегатами. Расплавленный парафин выносится потоком нефти на поверхность. При этом происходит расплавление парафина и в выкидных линиях.

Сущность химического способа борьбы с отложениями парафина сводится к тому, что с помощью насосов-дозаторов в межтрубное пространство при работе скважины подают легкую углеводородную жидкость (конденсат, нестабильный бензин), или ПАВ. При подаче легких углеводородов происходит растворение парафинов, в результате чего температура кристаллизации их снижается. Введенные в потокнефти ПАВ, адсорбируясь па твердых частицах парафина, затормаживают или полностью прекращают рост его кристаллов, в результате чего затрудняется осаждение парафина из потока нефти и образование твердых отложений.

За рубежом широкое применение находят различного рода химические реагенты, которые носят название смачивающих реагентов или диспергаторов. Смачивающие реагенты способны покрывать поверхность труб тонкой пленкой, препятствующей отложению парафина, выпавшего из раствора. Диспергаторы препятствуют слипанию молекул парафина на всем пути от забоя скважины до установок подготовки нефти и далее до завода.

На многих месторождениях нашей страны для удаления парафина со стенок труб применяются автоматические депарафинизационные установки (АДУ) с механическими скребками различной конструкции, которые работают без остановки фонтанной скважины. Установка последней конструкции АДУ-3 состоит из лебедки с намотанной на ее барабан скребковой проволокой, электродвигателя и станции управления, размещенных в специальной будке около скважины. Для спуска скребка в скважину на верхней стволовой задвижке вместо буфера устанавливают лубрикатор с роликом и сальниковым уплотнением.

Автоматический спуск скребка осуществляется под действием собственного веса и веса специального груза (100 Н), подвешенного к нижней части скребка, по команде блока местной автоматики (БМА) станции управления, осуществляемой по заранее заданной программе в зависимости от интенсивности отложения парафина в подъемных трубах. Периодичность спуска колеблется от 2 до 24 ч и более. После достижения скребком заданной глубины спуск прекращается, автоматически включается в работу электромотор и скребок поднимается лебедкой до устья скважины. Подъем прекращается также автоматически после прохождения скребком индукционного датчика, установленного после рабочей струны фонтанной арматуры. До начала нового спуска скребок находится в подвешенном состоянии в лубрикаторе.

На рис. 10 показан скребок переменного сечения с неподвижным 4 и подвижным 5 ножами, который спускается в подъемные трубы на скребковой проволоке. Нож 4 раздвигается во время подъема под действием своего веса и трения о стенки труб, в результате чего диаметр окружности подвижного и неподвижного ножей становится примерно равным внутреннему диаметру труб. При спуске скребка подвижный нож, смещаясь по наклонным прорезям, поднимается вверх и диаметр скребка становится меньше на 10—20 мм диаметра насосно-компрессорных труб. Обычно в скважину спускают два скребка, соединенных между собой последовательно с помощью скобы. Поскольку подвижные и неподвижные ножи обоих скребков повернуты относительно друг друга на 180°, при подъеме скребков парафин срезается со всей поверхности трубы.

К недостаткам механической очистки подъемных труб от парафина следует отнести то, что у каждой скважины приходится иметь дополнительное оборудование, которое необходимо обслуживать и которое является источником дополнительных неполадок при эксплуатации скважин (обрыв проволоки, выход из строя отдельных узлов и др.).

Наиболее эффективный способ борьбы с отложениями парафина в подъемных трубах — нанесение на их поверхности защитных покрытий (специальные лаки, эмаль и стекло). В результате получаются гладкие поверхности, на которых парафин не откладывается, что объясняется небольшими силами сцепления между частицами парафина и гладкой поверхностью покрытия, плохой смачиваемостью поверхностей покрытия нефтью и лучшей их смачиваемостью водой, а также диэлектрическими свойствами покрытий. Кроме того, частицы парафина легко смываются с поверхностей гладких покрытий потоком жидкости.

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒