Факторы, влияющие на образование асфальтосмолопарафиновых веществ
Асфальтены – это высокомолекулярные твердые составляющие нефти, размягчающиеся в инертной атмосфере при температуре 200-300 градусов по Цельсию с переходом в пластичное состояние.
На скорость и интенсивность выпадения из нефти асфальтосмолопарафиновых веществ оказывают влияние такие факторы, как:
- Соотношение объемов нефтяных и водных фаз.
- Углеводородный состав каждой фазы.
- Объемы выделения газа.
- Снижение температуры в стволе скважины и пласте.
- Изменение скорости перемещения смеси газа и жидкости, а также ее отдельных компонентов.
- Уменьшение давления в области забоя скважины.
- Нарушение гидродинамического равновесия в газожидкостной системе.
В призабойной зоне скважины, вышеперечисленные факторы непрерывно подвержены изменению к центральной зоне скважины от ее периферии, а в самой скважине к устью от забоя, что способствует непостоянству характера и количеству выпадения из нефти асфальтосмолопарафиновых веществ. Места их выпадения может находиться на любой глубине и зависит от заданного режима работы скважины. Среди условий, которые способствуют образованию отложений, можно назвать разгазирование нефти, а также изменение температуры и давления. Растворяющая способность нефти по отношению к парафинам значительно снижается с уменьшением температуры и дегазацией нефти.
Среди этих двух факторов заметно преобладает температурный. Степень теплоотдачи находится в зависимости от температуры окружающих горных пород и пластовой воды, а также уровня теплопроводности кольцевого пространства, сложившегося между эксплуатационной колонной и подъемными трубами.
Основными участками, на которых накапливаются асфальтосмолопарафиновые вещества являются резервуары сборных пунктов, выкидные линии скважин, подъемные колонны, скважинные насосы. Самое интенсивное накопление происходит на поверхности подъемных труб скважины. На выкидных линиях скважины образование этих веществ увеличивается в зимний период, когда температура потока смеси газа и нефти заметно выше, чем температура воздуха.
С увеличением скорости перемещения добываемой нефти интенсивность выпадения асфальтосмолопарафиновых веществ и образования отложений сначала увеличивается из-за роста турбулизации потока и увеличения частоты образования и отрыва пузырьков от поверхности труб, которые флотируют частицы асфальтосмолопарафиновых веществ. Также двигающийся поток может срывать часть отложений со стенок труб, что способствует резкому уменьшению объема отложений в интервале полуметра от устья скважины. Имея высокие скорости течения, он в меньшей степени подвержен по отношению к негативному воздействию охлаждения, что становится причиной снижения скорости и интенсивности образования отложений асфальтосмолопарафиновых веществ, а также их выпадения из нефти.
Механизм образования асфальтосмолопарафиновых веществ
Механизм образования асфальтосмолопарафиновых веществ - совокупность физико-химических процессов, результатом которых становится накопление твердой органической фазы на поверхности оборудования.
Образование отложений осуществляется за счет сцепления с поверхностью, уже образовавшейся твердой фазы, а также за счет возникновения и роста кристаллов на поверхности объектов. Вероятность закрепления твердой фазы на поверхности оборудования в действующей скважине очень мала, она может там закрепиться только при условии, что сначала застрянет в ней механически. Во время процесса транспортировки нефти по трубопроводу протекают следующие процессы. Нефть поступает в трубопровод, в котором контактирует с его холодной поверхностью. Возникает температурный градиент, который направлен перпендикулярно по отношению к охлажденной поверхности центру потока. Из-за турбулизации потока температура нефти уменьшается. При этом параллельно протекают такие процессы, как:
- Кристаллизация налканов в нефти.
- Выделение кристаллов налканов на холодной поверхности.
Важным моментом является не выделение асфальтосмолопарафиновых веществ, а их отложение на поверхностях оборудования по направлению передачи тепла. Подобные отложения могут формироваться при соблюдений нескольких условий, к которым относятся: наличие подложки с низкой температурой, где формируются кристаллы углеводородов, а степень их сцепления настолько прочна, что вероятность их срыва потоком в условиях заданного технологического режима невозможна; наличия в нефти высокомолекулярных углеводородов, особенно метанового ряда; уменьшение температуры потока до такого уровня, при котором происходит выпадение твердой фазы.
