МЕТОДИКА СИСТЕМНОГО ВЫБОРА РАСТВОРИТЕЛЯ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ АСФАЛЬТЕНО-СМОЛО-ПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ (АСПО) С УЧЁТОМ ОЦЕНКИ ЕГО ВЛИЯНИЯ НА КИНЕТИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ НЕФТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Российский патент 2015 года по МПК E21B37/06 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для системного выбора эффективного растворителя, учитывающего влияние данного растворителя на устойчивость нефтяной дисперсной системы.

Как правило, при выборе и оценке эффективности растворителей для удаления АСПО проводится только оценка их растворяющей способности с использованием одной из методик: (Нагимов Н.М., Шарифуллин А.В., Козин В.Г. «Коллоидно-химические свойства углеводородных растворителей асфальтено-смоло-парафиновых отложений», журнал «Нефтяное хозяйство», №11, 2002 г. - стр. 79-81), (Турукалов М.Б. «Критерии выбора эффективных углеводородных растворителей для удаления асфальто-смоло-парафиновых отложений», Дис. канд. хим. наук. - Краснодар. Кубанский государственный технологический университет, 2007 г. - стр. 156), (СТП 03-153-2001 «Методика лабораторная по определению растворяющей и удаляющей способности растворителей АСПО» Стандарт предприятия АНК Башнефть. - 2001 г.).

При этом не учитывается, что растворители оказывают существенное влияние на кинетическую устойчивость нефти. Это свойство растворителей широко используется в процессах переработки нефти. Изменение кинетической устойчивости нефти может оказать негативное влияние на процессы выработки запасов и эксплуатации скважин. Происходит расслоение, разрушение нефтяной дисперсной системы в результате выделения коагулятов, представляющих собой в зависимости от плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды осадки или всплывающие образования. Расслоение нефтяной дисперсной системы приводит к образованию нефтешламов, снижению фильтрационно-емкостных свойств пластовой системы и призабойной зоны пласта. Таким образом, кинетическая устойчивость отражает способность системы сохранять в течение определенного времени одинаковое в каждой точке распределение частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде.

Цель изобретения - выбор эффективного растворителя для удаления асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО) с учетом оценки его влияния на кинетическую устойчивость нефти с использованием спектрофотометрических исследований.

Изобретение может быть использовано для проведения параллельных исследований по оценке растворяющих способностей растворителя и определения влияния данного растворителя на устойчивость нефтяной дисперсной системы.

Поставленная цель достигается применением методики системного выбора растворителя для удаления асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО) с учетом оценки его влияния на кинетическую устойчивость нефти с использованием спектрофотометрических исследований.

При осуществлении технологий для удаления органических отложений с применением растворителя проводится выбор эффективного растворителя, не оказывающего негативного влияния на нефтяную дисперсную систему. Это достигается посредством окончательного выбора растворителя с наибольшей величиной фактора устойчивости и наиболее высокой растворяющей способностью.

Методика системного выбора растворителя включает в себя отбор проб АСПО с параллельным отбором проб продукции скважин, сравнительную оценку растворяющей способности анализируемых растворителей по предлагаемой методике, определение изменения оптических свойств нефти после контакта с анализируемым растворителем, сравнение оптических свойств нефти после контакта с анализируемым растворителем с контрольной пробой, оценку влияния растворителя на кинетическую устойчивость нефти на основе фактора устойчивости, представляющего собой отношение установившейся оптической плотности нефти в верхнем слое нефти, после перемешивания с растворителем, к оптической плотности верхнего слоя контрольной пробы нефти без контакта с растворителем, определение коэффициента эффективности, определяемого как произведение фактора устойчивости на эффективность растворения, и выбор растворителя, не оказывающего негативного влияния на кинетическую устойчивость и обладающего наиболее высокой растворяющей способностью. Такой подход обеспечит системный выбор растворителя и исключит формирование нефтешламов и снижение фильтрационно-емкостных свойств пласта, которые являются результатом последействия применения растворителей.

При выборе растворителя для удаления асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО), имеющего максимальную эффективность и не оказывающего негативного влияния на кинетическую устойчивость нефти, проводятся поэтапные лабораторные исследования.

Первый этап. Определяется эффективность растворения (Э_р) следующим образом. Проводится измерение массы подготовленных образцов поверхности (металлическая или иная пластинка размером 50×30×2 мм, с покрытием и без покрытия, с различной степенью шероховатости). Затем образец поверхности нагревается до 80°C, на него приплавляется образец пробы органических отложений, отобранный с максимальной осторожностью для сохранения структуры. До проведения исследований образец отложений, отобранный с максимальной осторожностью, хранится в герметичном контейнере. При нанесении образца отложений на нагретую до температуры плавления металлическую пластинку происходит сцепление отложений с поверхностью за счет разницы температур отложения и металла. Таким образом, обеспечивается прочность сцепления образцов с поверхностью и исключается погрешность определения, связанная с уплотнением структуры органических отложений в процессе формирования образца.

В случае необходимости обеспечения динамического режима растворения используется перемешивающее устройство. Определяется масса пластинки с органическими отложениями. Затем пластинка с наплавленными отложениями подвешивается на нижний крюк весов, опускается в термостатируемый сосуд с растворителем объемом 100 см, установленным на платформе перемешивающего устройства (при необходимости), и располагается в растворе вертикально. Температура растворителя поддерживается с точностью ±0,1°C, градиент температуры по объему сосуда составляет не более ±0,1°C.

Второй этап. Определяется влияние растворителя на кинетическую устойчивость нефти (Ф_у). Для этого пробы нефти со скважинного пробоотборника отбираются в сосуд объемом 1500 мл, затем проводится обезвоживание проб с использованием центрифуги ОПн-Зм в течение 5 минут при частоте 2500 об/мин, далее проводился отбор пробы нефти объемом 10 мл. Центрифуга ОПн-Зм изготовлена в климатическом исполнении УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69. Устройство обеспечивает задание частоты вращения пробиркодержателя от 500 до 2700 об/мин с дискретностью 100 об/мин, допустимое приведенное отклонение частоты вращения от максимальной рабочей частоты вращения в диапазоне от 2000 до 2700 об/мин - не более 5%, максимальная величина фактора разделения 1670, максимальный объем центрифуги 150 мл, центрифуга обеспечивает задание времени центрифугирования в интервале от 0 до 99 мин с дискретностью 1 мин.

10 мл нефти смешивается с 10 мл растворителя и термостатируется в трубках Либиха в течение 8 часов при температуре 30°C. Эксперименты проводятся на 2 трубках. В первой трубке находится контрольная проба нефти, во второй - нефть с исследуемым растворителем. По истечении 8 часов с верхней части трубки отбираются пробы нефти в объеме по 0,08 мл для измерения оптической плотности по предлагаемой методике. Оптическая плотность измеряется на фотометре КФК-3. Спектральный диапазон работы фотометра КФК-3 от 315 до 990 нм. Пределы измерения: коэффициента пропускания 0,1-100%, оптической плотности 0-3. Предел допускаемого значения основной абсолютной погрешности фотометра при измерении коэффициента пропускания 0,5% абс. Предел допускаемой основной абсолютной погрешности установки длины волны 3 нм. Предел допускаемого среднеквадратического отклонения случайной составляющей основной абсолютной погрешности 0,15% абс. В опытах используется кварцевая кювета с длиной оптического пути 1,060 мм.

Выбор растворителя проводится на основе комплексного показателя К_э - коэффициента эффективности растворителя, характеризующего эффективность растворения с учетом влияния растворителя на нефтяную дисперсную систему.

Коэффициент эффективности растворителя К_э определяется по формуле:

где Эр - эффективность растворения, определяется по предлагаемой методике;

Ф_у - фактор устойчивости, определяется как отношение установившейся оптической плотности нефти в верхнем слое нефти после перемешивания с растворителем к оптической плотности верхнего слоя контрольной пробы нефти без контакта с растворителем.

где D₁ - оптическая плотность верхнего слоя нефти после контакта с растворителем;

D₂ - оптическая плотность верхнего слоя контрольной пробы нефти.

Выбирается растворитель, имеющий максимальный коэффициент эффективности.

Результаты экспериментов для различных типов растворителей представлены в таблице 1.

Таким образом, из таблицы 1 видно, что минимальное влияние на кинетическую устойчивость нефти оказывает нефть + МИА-Пром. Следовательно, при прочих равных условиях и примерно равной эффективности растворения наибольший коэффициент эффективности у растворителя МИА-Пром.

Данная методика позволяет исключить осложнения в процессах добычи и подготовки нефти после применения растворителей, выбранных без учета их влияния на кинетическую устойчивость.

Применение методики системного выбора растворителя для удаления асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО) с учетом оценки его влияния на кинетическую устойчивость нефти с использованием спектрофотометрических исследований на основе определения коэффициента эффективности растворителя обеспечит не только эффективное растворение АСПО, но и предопределит появление осложнений, связанных с формированием устойчивых эмульсий в системе нефтесбора, связанных с последующим быстрым снижением фильтрационно-емкостных свойств призабойной зоны пласта после проведения обработок призабойной зоны (ОПЗ) растворителем вследствие адсорбции насыщенных асфальтенами тяжелых фракций нефти на поверхности пор породы коллектора.

Учитывая высокую стоимость деэмульгаторов, а так же то, что стоимость одного подземного ремонта скважин по ликвидации осложнений составляет около 4 тыс. рублей, и незначительные затраты на проведение исследований по определению фактора кинетической устойчивости, данный метод является более экономически эффективным, так как позволяет учитывать возможные риски появления осложнений.

Такой подход обеспечит системный выбор растворителя и исключит формирование нефтешламов и снижение фильтрационно-емкостных свойств пласта, которые являются результатом последействия применения растворителей.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для удаления асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО) при добыче. Методика включает отбор проб АСПО с параллельным отбором проб продукции скважин, сравнительную оценку растворяющей способности растворителей. Проводится определение изменения оптических свойств нефти после контакта с анализируемым растворителем, сравнение оптических свойств нефти после контакта с анализируемым растворителем, сравнение оптических свойств нефти после контакта с анализируемым растворителем с контрольной пробой, оценка влияния растворителя на кинетическую устойчивость нефти на основе фактора устойчивости. Определяют коэффициент эффективности как произведение фактора устойчивости на эффективность растворения. Фактор устойчивости представляет собой отношение установившейся плотности нефти в верхнем слое нефти после перемешивания с растворителем к оптической плотности верхнего слоя контрольной пробы нефти без контакта с растворителем. Повышается эффективность растворения отложений, исключаются осложнения в процессах добычи и подготовки нефти. 1 табл.

Методика системного выбора растворителя включает в себя отбор проб АСПО с параллельным отбором проб продукции скважин, сравнительную оценку растворяющей способности анализируемых растворителей, отличающаяся тем, что проводится определение изменения оптических свойств нефти после контакта с анализируемым растворителем, сравнение оптических свойств нефти после контакта с анализируемым растворителем с контрольной пробой, оценка влияния растворителя на кинетическую устойчивость нефти на основе фактора устойчивости, представляющего собой отношение установившейся оптической плотности нефти в верхнем слое нефти, после перемешивания с растворителем, к оптической плотности верхнего слоя контрольной пробы нефти без контакта с растворителем, определение коэффициента эффективности, определяемого как произведение фактора устойчивости на эффективность растворения, и выбор растворителя, не оказывающего негативного влияния на кинетическую устойчивость и обладающего наиболее высокой растворяющей способностью, где коэффициент эффективности растворителя К_э определяется по формуле:

где Эр - эффективность растворения;
Ф_у - фактор устойчивости, определяется как отношение установившейся оптической плотности нефти в верхнем слое нефти после перемешивания с растворителем к оптической плотности верхнего слоя контрольной пробы нефти без контакта с растворителем:

где D₁ - оптическая плотность верхнего слоя нефти после контакта с растворителем;
D₂ - оптическая плотность верхнего слоя контрольной пробы нефти.