СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АСФАЛЬТО-СМОЛО-ПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 2022 года по МПК C02F1/48 

Предлагаемое изобретение относится к сфере скважиной добычи нефти и может быть использовано на месторождениях нефти, где в подъемных насосно-компрессорных трубах скважин наблюдается образование и накопление тяжелых компонентов нефти и других сопутствующих веществ, в том числе асфальто-смоло-парафиновых отложений.

Накопление асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) приводит к снижению производительности скважинных установок, уменьшению наработки и эффективности работы насосных установок. Несмотря на применение ингибиторов АСПО колонна насосно-компрессорных труб способна за несколько месяцев эксплуатации практически заполниться отложениями, что приводит обычно к уменьшению рабочего проходного сечения насосно-компрессорных труб и появлению гидравлических потерь.

Анализ исследований показал, что АСПО наиболее интенсивно осаждаются на материалах с положительной магнитной восприимчивостью и меньше - на материалах с отрицательной магнитной восприимчивостью, а также на неровных поверхностях, особенно в местах соединения насосно-компрессорных труб друг с другом. Причина этого заключается в следующем: насосно-компрессорные трубы, используемые в нефтедобыче, представляют собой длинный постоянный магнит, напряженность которого в средней части равна нулю, а на концах достигает максимального значения, т.е. с полюсами на устье скважины и приеме погружного насоса. При добыче и транспортировании продукции скважин по насосно-компрессорным трубам, которая находится в них от 2,5 ч до 1 сут, т.е. под воздействием магнитного поля, влияющего на ориентацию молекул нефти и дальнейшее высаживание более тяжелых фракций - смол, асфальтенов и парафинов на стенках насосно-компрессорных труб, возникает механическое и гидродинамическое воздействие на внутреннюю поверхность насосно-компрессорных труб, что в свою очередь приводит к образованию на их концах критических значений напряженности магнитного поля и, как следствие, к отложению асфальтенов, смол и парафинов, а также корродирующих веществ.

Известен способ предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений, включающий спуск в скважину насоса на насосно-компрессорных трубах с предварительно нанесенным защитным внутренним покрытием (Тронов В.П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними. - М.: Недра, 1970. - 192 с.).

Недостатками данного способа являются:

- материал покрытия внутренних стенок насосно-компрессорных труб обладает способностью накапливать статическое электричество, в результате чего на поверхности покрытия появляется дополнительный источник электростатического поля, который за счет поляризованного взаимопритяжения затормаживает и осаждает на поверхности покрытия АСПО;

- недостаточная эффективность применения в скважинах со штанговыми насосными установками, т.к. покрытия быстро истираются, нарушается их целостность и в дальнейшем разрушаются вследствие механического контакта колонны штанг с трубами, что приводит к образованию пробок в колонне НКТ и заклиниванию насосов;

- высокая стоимость нанесения покрытия;

- необратимые изменения структуры насосно-компрессорных труб при нанесении покрытия;

- покрытия хрупкие, значительной толщины и имеют недостаточное сцепление (адгезию) с металлом.

Известен магнитный способ предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений, включающий спуск в скважину насоса на насосно-компрессорных трубах с устройством для магнитной обработки нефти, который образовывает магнитные поля со значительным градиентом магнитной индукции как поперек, так и вдоль потока нефти (см. патент RU №2235690, C02F 1/48, опубл. 10.09.2004, Бюл. №25). Способ магнитной обработки нефти по технической сущности и достигаемому результату наиболее близок к предлагаемому способу предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений и его можно взять в качестве прототипа.

Недостаток прототипа заключается в следующем. В магнитном поле частицы асфальто-смоло-парафиновых отложений только ориентируются вдоль внешнего магнитного поля и слипаются в результате магнитного взаимодействия, при этом не происходит возбуждение молекул либо на резонансных частотах, либо на нижнем энергетическом уровне и диссоциация (распад) в результате последующей эволюции колебательных состояний молекул АСПО.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности способа за счет создания в колонне насосно-компрессорных труб индукции магнитного поля с минимальными значениями.

Поставленный технический результат решается описываемым способом предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений, включающим спуск в скважину насоса на насосно-компрессорных трубах.

Новым является то, что на насосно-компрессорных трубах в местах нахождения значений индукции магнитного поля более 290 нТл спускают муфты или патрубки из материала, обладающими значением индукции магнитного поля не более 50 нТл.

Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений позволяют решить поставленную задачу.

Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявляемая совокупность отличительных признаков. Следовательно, заявляемые способ и устройство соответствуют критерию изобретения «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений поясняется фигурами, где:

- на фиг. 1 - представлена схема оборудования в скважине для реализации способа;

- на фиг. 2 - модели, использованные для математических расчетов;

- на фиг. 3 - результаты двухмерного моделирования по центральному профилю модели №1;

- на фиг. 4 - результаты двухмерного моделирования по центральному профилю модели №2;

- на фиг. 5 - результаты двухмерного моделирования по центральному профилю модели №3;

- на фиг. 6 - результаты двухмерного моделирования по центральному профилю модели №4.

Для раскрытия сути заявляемого способа приводятся следующие пояснения. В интервале отложений АСПО в скважине 1 (фиг. 1), где наблюдается максимальное значение напряженности магнитного поля в насосно-компрессорных трубах 2 спускают муфты или патрубки 3, выполненные из материала со значениями индукции магнитного поля не более 50 нТл. Предлагаемые муфты или патрубки 3 в добывающих скважинах исключают возникновение критического значения магнитной напряженности насосно-компрессорных труб в местах, подверженных наибольшему механическому и гидродинамическому воздействию при движении продукции скважин по ним за счет магнитного разделения насосно-компрессорных труба на несколько частей. Для добычи скважинной продукции внизу насосно-компрессорных труб 2 установлен насос 4 (штанговый, центробежный или др.).

Рассмотрим проведенные исследования для обоснования предложенного изобретения. Двухмерное моделирование проводилось вдоль центрального профиля. Всего было рассмотрено четыре случая (модели), с разным расположением намагниченных штоков (фиг. 2). В модели №1 (фиг. 3) насосно-компрессорные трубы расположены встык друг к другу, без зазора. В следующих моделях (№№2, 3 и 4) насосно-компрессорные трубы расположены на расстояниях 1 (фиг. 4), 2 (фиг. 5) и 5 метров (фиг. 6) друг от друга соответственно. Даже небольшие зазоры между насосно-компрессорными трубами надежно фиксируются современными магнетометрами (фиг. 3-6). На расстояниях равных и больших половины длины насосно-компрессорных труб взаимовлияние разнополярных источников практически равно нулю. При практических исследованиях необходимо обращать особое внимание на уровень помех и их искажающее влияние (особенно при небольших зазорах). Как видно на фиг. 3, максимальное значение индукции магнитного поля для модели №1 составляет 320 нТл. С увеличением зазора магнитная индукция возрастает с 120 нТл для модели №2 (фиг. 4) до 205 нТл для модели №3 (фиг. 5) и до 290 нТл для модели №4 с зазором 5 метров (фиг. 6). Опытным путем установлено, что для снижения предотвращения АСПО на внутренних стенках насосно-компрессорных труб необходимо устанавливать муфты или патрубки 3 со значением индукции магнитного поля не более 50 нТл.

Способ предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений работает следующим образом. Перед спуском насоса 4 (фиг. 1) в скважину 1 определяется значение напряженности магнитного поля в насосно-компрессорных трубах 2, затем спускают насос 4 в скважину 1 на насосно-компрессорных трубах 2. В местах нахождения значений индукции магнитного поля более 290 нТл спускают муфты или патрубки 3 из материала, обладающим значение индукции магнитного поля не более 50 нТл. При эксплуатации скважины 1 продукция скважины поднимается к устью (на фиг. не показана) при помощи насоса 4. АСПО, поднимаясь вместе с продукцией скважины, проходя муфты или патрубки 3, отталкивается от периферии к центру, далее двигаясь вдоль насосно-компрессорных труб 2 АСПО приближается к внутренним стенкам насосно-компрессорных труб 2, т.к. данные трубы, согласно исследованиям (фиг. 3-6), обладают положительной магнитной восприимчивостью, но благодаря чередующейся установке муфт или патрубков 3 (фиг. 1) в составе колонны насосно-компрессорных труб 2 АСПО не успевает осаждаться на стенках насосно-компрессорных труб 2.

Благодаря данному изобретению АСПО не осаждается на стенках насосно-компрессорных труб и поднимается к устью скважины вместе с добываемой продукцией скважины. Способ является недорогим, конструктивно простым и надежным в эксплуатации. Преимуществом предложенного способа является снижение дополнительных затрат (электроэнергии, хим. реагентов, промывок и т.д.), в т.ч. на обслуживание рабочим персоналом нефтепромысла по пропарке устьевого оборудования и манифольда. Данный способ был внедрен на 4 скважинах (10037, 338, 10042, 10044) Уратьминского месторождения АО "Геология":

- на скв. 10037 через 7,4 года при проведении профилактического ремонта при подъеме глубинно-насосного оборудования отложения АСПО не были обнаружены. До внедрения предлагаемого способа на скважине 10037 практически раз в полгода проводился профилактический подземный ремонт. В первые два года внедрения способа характеризуются снижением максимальных нагрузок до 3 тн с последующим повышением нагрузок до 4,7 тн. Экономия затрат на скв. 10037 составила 3082200 руб.с НДС;

- на скв. 10044 после внедрения предлагаемого способа при проведении двух ремонтов скважины АСПО отсутствовало на оборудовании, в одном случае отложения были незначительными - 0,5-1 мм. Эффект составил 635000 руб. с НДС;

- на скв. 10042 при извлечении муфт отложений АСПО на оборудовании не были обнаружены, нагрузки на головку балансира снизились на 17%;

- на скв. 338 увеличение наработки составило 31%. отложения АСПО были незначительными, экономический эффект - 190 500 руб. с НДС;

- получение дополнительной нефти составило 40,3 тн за счет снижения ремонтов скважин для ликвидации парафиноотложений в подземном оборудовании.

Изобретение относится к сфере скважиной добычи нефти и может быть использовано на месторождениях нефти, где в подъемных насосно-компрессорных трубах скважин наблюдается образование и накопление тяжелых компонентов нефти и других сопутствующих веществ, в том числе асфальто-смоло-парафиновых отложений. Способ предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений включает спуск в скважину насоса на насосно-компрессорных трубах. На насосно-компрессорных трубах в местах нахождения значений индукции магнитного поля более 290 нТл спускают муфты или патрубки из материала, обладающие значением индукции магнитного поля не более 50 нТл. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа за счет создания в колонне насосно-компрессорных труб индукции магнитного поля с минимальными значениями. 6 ил.

Способ предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений, включающий спуск в скважину насоса на насосно-компрессорных трубах, отличающийся тем, что на насосно-компрессорных трубах в местах нахождения значений индукции магнитного поля более 290 нТл спускают муфты или патрубки из материала, обладающего значением индукции магнитного поля не более 50 нТл.