Условия и причины образования парафинистых отложений
Парафин – это воскоподобная смесь алканов, нормального строения и состава от октадекана до пентратриоконтана.
Нефть состоит из ароматических, парафиновых и нафтеновых углеводородов. Парафиновые углеводороды могут находится в нефти в твердом, жидком и газообразном состоянии. В зависимости от содержания твердых парафинов нефть может относится к следующим типам:
- Парафинистые. Содержание парафинов в такой нефти более 6%.
- Слабопарафинистые. Содержание парафинов в такой нефти находится в диапазон от 1,5 % до 6%.
- Беспарафинистые. Содержание парафинов в такой нефти не превышает 1,5%.
Сейчас известно всего две стадии образования парафиновых отложений. На первой стадии происходит образование центров кристаллизации, а также рост кристаллов парафина из-за контакта добываемой нефти с поверхностью. На следующей стадии происходит осаждение крупных кристаллов парафинов на поверхность оборудования и т.п. Существенное воздействия на процесс образования парафинистых отложений оказывают состояние поверхности труб, снижение давления на забое скважины (что становится причиной нарушения гидродинамического равновесия системы газа и жидкости), соотношение объема фаз, интенсивное выделение газов, состав углеводородов, падение температуры в продуктивном пласте и стволе скважины, изменения скорости перемещения смеси газа и жидкости и их составляющих.
Статья: Методы борьбы с парафинами
В случае уменьшения давления на забое скважины ниже, чем давление насыщения газа нефтью, равновесие всей системы нарушается, что становится причиной увеличения объема газовой фазы и в тоже время состояния жидкой фазы становится нестабильным. Весь этот процесс сопровождается выделением парафинов, выпадение парафинов может происходить как в продуктивном пласте, так и стволе скважины. При эксплуатации скважины при помощи насоса, давление на нем также может быть ниже, чем давление насыщения нефти газом. Это становится причиной выпадения парафинов на приемной части насоса и на стенках эксплуатационных колонн. В колонне насосно-компрессорных труб, находящейся выше насоса, можно выделить две зоны. Первая (над насосом) – здесь давление обычно выше, чем давление насыщения, поэтому риск образования парафинистых отложений минимален. Вторая зона представляет собой участок, в котором снижение давления частый случай, поэтому риск образования парафинов тут крайне высок. В фонтанных скважинах выделение парафинов обычно происходит в колонне насосно-компрессорных труб.
Методы борьбы с парафинами
В настоящее время на нефтяных месторождениях Российской Федерации используются следующие методы борьбы с отложениями парафина:
- Механические. Данные методы основаны на использовании различных лебедках, скребков и механических устройств. Недостатками этих методов является высокая степень отказа применяемых средств и оборудования и невозможность из применения для очистки призабойной зоны скважины.
- Тепловые. Данные методы предполагают использование греющих кабелей и обработке скважин горячими водой, нефтью или паром. Они основаны на способности парафинистых отложений плавиться при превышении температуры точки кристаллизации. Для их осуществления необходим источник тепла, который размещается в зоне отложений. Основными из тепловых методов являются подача теплоносителей, подача пара в скважину, размещение источника тепла в скважине, использование паропередвижных установок.
- Химические. Данные методы основаны на использовании специальных растворителей, способных растворять парафины и ингибиторов с целью предотвращения выпадения парафинов на стенках насосно-компрессорных труб. Эти методы основаны на дозировании в добываемую нефть химических соединений, которые уменьшают или предотвращают образование парафинов. Действие ингибиторов основано на адсорбционных процессах, происходящих на границе раздела жидкой фазы и металла трубы. Из высокой стоимости химических реагентов, в настоящее время ведется активная разработка дешевых способов их доставки в скважину.
- Физические. Данные методы основаны на воздействии на скважинную продукцию физическими полями (магнитными, звуковыми и т.п.). К основным методам относятся гидродинамический, акустический, магнитный методы.
Ингибиторы – это вещества, способные подавлять и задерживать протекание физико-химических и физиологических процессов.
Кроме физических, химических и механических методов борьбы с отложениями парафинов, также используют специальные защитные покрытия. Для предотвращения образования парафинистых отложений в лифтовых колоннах используют защитные покрытия из гидрофильных материалов, обладающих диэлектрической проницаемостью в восемь единиц, а также низкой адгезией по отношению к парафину.
