Асфальтосмолопарафины: какие инновации предлагаются для борьбы с АСПО?
По данным Business Research insights, в 2022 году объём ингибиторов асфальтенов и парафинов составил $732,4 млн и в ближайшие годы продолжит расти в среднем на 3,9% в год, достигнув к концу десятилетия $1,1 млрд. Борьба с отложениями — важный вопрос для нефтяных компаний, ведь из-за них падают дебиты и приходится останавливать скважину для её очистки. Внимания требуют и промысловые трубопроводы. Какие инновационные методы применяют компании для того, чтобы ликвидировать проблему?
Откуда берутся асфальтосмолопарафины?
Падение температуры жидкости — главный фактор образования асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО). Сначала парафины кристаллизуются в жидкости, из-за чего наблюдается её помутнение, потом оседают на стенках труб. Позже в эти образования попадают частички нефти и различные механические примеси, и вот уже диаметр трубы начинает сокращаться.
Оседание АСПО — проблема не только трубопроводов, но и лифтовых и эксплуатационных колонн, а также открытых стволов в скважине. Здесь, помимо температуры добываемой жидкости, имеют значение пластовое давление, наличие газа и поверхности для осаждения АСПО, разъясняет руководитель инженерно-технического центра «ФракДжет-Волга» Олег Воин.
«Механизм образования АСПО в скважинных условиях в первую очередь связан со снижением температуры и текущего пластового давления при подъёме скважинной жидкости с забоя. Когда температура и давление жидкости снижаются, АСПО выпадают на стенках насосно-компрессорных труб. В продуктивном пласте механизм образования немного другой. Упрощённо это можно описать следующим образом.
В составе скважинной продукции присутствует газ, и, когда он выходит из продуктивного пласта в скважину, давление падает, а газ сначала расширяется и потом охлаждается. В момент охлаждения поступающей нефти и происходит образования АСПО в призабойной зоне», — говорит Олег Воин.
Как правило, отложения смол и парафинов — проблема низкодебитных скважин, замечает руководитель направления продаж в ПАО «Татнефть» ООО «ЭЛКАМ» Вячеслав Кирилин.
«Наиболее часто асфальтосмолопарафины образуются в скважинах, имеющих дебиты менее 20 м3 в сутки. Причём среди осложнённых преобладают скважины, имеющие ещё более низкий дебит по жидкости — до 5 м3 в сутки», — рассказывает специалист. Что касается только асфальтенов, то, на самом деле, никто не знает, почему они выпадают, отмечает руководитель Центра компетенций по исследованию осложнений и взаимовлияния технологий в процессах нефтедобычи Альметьевского государственного технологического университета «Высшая школа нефти» Ирина Гуськова.
«Асфальтены — самая тяжёлая и полярная фракция сырой нефти, растворимая в лёгких ароматических соединениях, бензоле и толуоле и нерастворимая в парафиновых растворителях. Изучению причин снижения устойчивости нефти к выпадению асфальтенов посвящено большое количество исследований, однако механизмы этих процессов до конца всё ещё не раскрыты.
В мировой научно-технической и патентной литературе по изучению методов предотвращения агрегации и выпадения асфальтенов приводятся результаты многочисленных и достаточно объёмных исследований, однако отсутствуют единые требования и подходы к ним», — рассказывает о ситуации в науке Ирина Гуськова.
Предотвратить, чтобы не бороться
Несмотря на то, что механизмы образования отложений всё ещё требует детального изучения для понимания глубинных причин, на промыслах активно применяются технологии, направленные на предотвращение образования парафинов.
Специалисты «Оренбургнефти» (входит в ПАО «Роснефть») рассказали об успешном опыте предотвращения отложений на стенках промысловых трубопроводов. В компании используют специальное устройство завихрения жидкости. Траектория движения такова, что твёрдые соединения и механические примеси просто вымываются из добываемой жидкости.
Эта новинка не панацея. Полностью предотвратить осаждение асфальтосмолопарафинов на стенках труб она не может, но значительно увеличивает межремонтный интервал: очищать стенки трубопроводов теперь приходится в полтора раза реже.
То же самое можно сказать о методе индукционного нагрева, который использует «Джалильнефть» (входит в ПАО «Татнефть»). На участке промыслового трубопровода от скважины до цеха добычи нефти и газа стали использовать специальную установку. Благодаря переменному электромагнитному полю высокой частоты, прибор увеличивает температуру нефти и снижает её вязкость.
В итоге асфальтены, смолы и парафины на участке работы инновационного агрегата не приходилось счищать со стенок уже полтора года, хотя ранее обработку выполняли регулярно и методом тепловой обработки, и с помощью растворителя.
Решения по профилактике предлагаются и для насосно-компрессорных труб. Так, специалисты «ЭЛКАМ» разработали полимерный состав, который наносится на стенки насосно-компрессорных труб. Покрытие не позволяет АСПО оставаться на внутренней поверхности НКТ. Пока оно держится (а его специально адаптировали к высоким температурам), отложение асфальтенов, смол и парафинов значительно замедляется.
Один из перспективных методов — это «холодный поток». В Пермском национальном исследовательском политехническом университете продолжают работать над выявлением закономерностей, чтобы технологию можно было применять на промыслах.
Суть метода состоит в том, чтобы охладить нефть до температуры ниже, чем кристаллизация парафина. Тогда он остаётся в нефти, а не оседает на стенках скважин. Однако на практике процесс зависит от множества переменных: состава нефти, её температуры, скорости потока. Важным фактором, например, является концентрация асфальтенов: если её больше, чем смол, то температура насыщения уменьшается, а кристаллизация замедляется.
«Поскольку нефть неминуемо остывает при транспортировке в подземном трубопроводе, намеренное охлаждение потока имеет большие перспективы в борьбе с парафиновыми отложениями. Наши исследования направлены на то, чтобы показать важность корректного проведения испытаний в рамках каждой отдельно взятой нефти перед применением технологии „холодный поток”», — говорит доцент кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ Павел Илюшин.
Механические методы
Очищение физическими методами — эффективный, но затратный метод борьбы с парафинами, ведь для этого приходится останавливать работу скважины или промыслового трубопровода. Поэтому все инновации сосредоточены на вопросе, как проводить работы и при этом не прерывать технологический процесс. В компании «ЭЛКАМ» решение нашли в использовании полых штанг.
«Комплексы промывки и прогрева скважины с применением полых штанг можно использовать для любого вида насосного оборудования: ШГН, ШВН, ЭЦН. Полая штанга позволяет закачать рабочий агент на нужную глубину. Мы используем штанги в термостойком исполнении, для этого в конструкции штанги предусмотрен поликремний-органический компаунд — это позволяет создать эффект термоса», — рассказывает Вячеслав Кирилин.
Использование полых штанг можно дополнить термостойким исполнением штанговых глубинных насосов. Это открывает возможности для закачки рабочего агента температурой 300 °C, что позволит эффективно удалять отложения и препятствовать их появлению, снижая вязкость добываемой нефти.
Химические методы удаления парафинов
Использование различных растворителей, пожалуй, — самый распространённый метод в борьбе с парафинами, смолами и асфальтенами. Рынок предлагает огромное количество составов, которые лучше или хуже справляются с парафинами в зависимости от скважинных условий. Как отмечает Ирина Гуськова из Высшей школы нефти, именно здесь компании видят наибольший потенциал и вкладывают средства в поиск новых эффективных средств для ликвидации отложений.
«Нефтяные компании не очень любят рассказывать о своих проблемах, но косвенным фактором, подтверждающим их рост во всём мире, являются данные о том, что объём мирового рынка ингибиторов асфальтенов и парафинов растёт. Компании инвестируют в передовые методы и технологии разработки формул для поиска более эффективных и адаптированных ингибиторов, которые могут лучше решать конкретные проблемы в различных сценариях добычи нефти и газа», — рассказывает Ирина Гуськова.
«Довольно распространённый метод удаления АСПО — тепловая обработка скважин. Мы во «ФракДжет-Волга» разработали и внедрили методику, которая не только борется с АСПО, но и увеличивает дебит за счёт воздействия солянокислотной обработки (СКО) с разогревом продуктивного пласта до температуры более 200 °C. Удаление АСПО в призабойной зоне происходит за счёт температуры.
Параллельно происходит обработка продуктивного пласта с помощью соляной кислоты с применением ГНКТ. Такой метод мы используем в карбонатных коллекторах, обычно это открытая часть горизонтального ствола, и важно, чтобы он был не обсажен», — рассказывает Олег Воин.
Биологические методы
Интересный метод предложили в Новосибирском государственном университете. Борьбу с асфальтосмолопарафинами решили доверить бактериям. В скважину предлагается заливать специальный состав с микроорганизмами. Жидкость проникает в затрубное пространство и продолжает циркулировать. Бактерии очищают не только стенки насосно-компрессорных труб, но и труднодоступные элементы.
Для того чтобы очищение было более эффективным, технологию ещё и дополняют особым прибором, который создаёт оптимальные условия для распространения бактерий, а также подаёт поток воздуха с определёнными частотами. Колебания жидкости помогают отложениям отходить от стенок.
Микробиологические методы разрабатываются и применятся за рубежом, в России же такие технологии редкость, отмечают в НГУ.
Вячеслав Кирилин, руководитель направления продаж в ПАО «Татнефть» ООО «ЭЛКАМ»
«При добыче скважинной жидкости используют механические, химические и тепловые методы удаления асфальтосмолопарафиновых отложений. Каждый из указанных методов имеет свою нишу. Так, например механический метод удаления АСПО значительно осложняется тем, что для его применения часто необходима остановка работы скважины и предварительная подготовка поверхности труб (для некоторых видов скребков). Кроме того, возможно застревание скребков, обрыв их крепления и некоторые другие осложнения.
Химический метод, то есть применение растворителей для удаления образовавшихся отложений, является одним из наиболее известных и распространенных методов в технологических процессах добычи нефти. Однако здесь есть проблема — это подбор растворителя, подходящего под скважинные условия».
Олег Воин, руководитель инженерно-технического центра «ФракДжет-Волга»
«Для удаления АСПО есть разные методы. Мы в своей работе применяем три основных способа очистки ствола скважины от АСПО: механические, химические и тепловые. Каждый метод применяют для решения определённой задачи. Для очистки призабойной зоны и внутренней поверхности НКТ от АСПО мы очень часто подбираем химический растворитель АСПО для конкретного месторождения.
После того как состав подобран в специальной лаборатории, мы проводим работы по удалению АСПО на скважинах. В зависимости от поставленной задачи работы могут проводиться бесподходным методом с помощью бригады капитального ремонта скважин или с помощью бригады ГНКТ».
Текст: Юлия Григорьева.
Фото: ru.freepik.com.
