Проблема борьбы с отложениями парафина, смол, асфальтенов, солей и коррозией на нефтянном оборудовании при эксплуатации месторождений Западной Сибири продолжает оставаться одной из самых актуальных, от успешного решения которой зависит текущая добыча нефти, а также нефтеотдача в целом. При добыче нефти одной из перечисленных проблем, вызывающих осложнения в работе скважин, нефтепромыслового оборудования, являются асфальто-смоло-парафиновые отложения (АСПО). Этому способствуют и специфические условия разработки и эксплуатации месторождений, а также физико-химические и реологические свойства нефтей [4]. Накопление АСПО на внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ), в проточной части насосного оборудования приводит к сокращению межремонтного периода работы скважин (МРП). На процесс образования АСПО оказывают существенное влияние:
- снижение давления на забое скважины и связанное с этим нарушение гидродинамического равновесия газожидкостной системы;
- интенсивное газовыделение;
- уменьшение температуры в пласте и стволе скважины;
- изменение скорости движения газожидкостной смеси и отдельных ее компонентов;
- состав углеводородов в каждой фазе смеси;
- соотношение объема фаз;
- состояние поверхности труб.
В настоящее время испытываются и внедряются множество различных методов борьбы с АСПО. Общеизвестными и наиболее активно применяемыми методами борьбы являются: химические, физические, тепловые, механические и микробиологические. Одними из перспективных из них являются физические, на основе воздействия магнитных полей на добываемую продукцию с использованием магнитных устройств. Работа магнитных устройств приводит к изменению физико-химических свойств перекачиваемой через магнитное устройство смеси (МУС), вследствие чего количество АСПО и солей на стенках НКТ, нефтепроводах, наземном и другом оборудовании значительно снижается. Сущность метода заключается в том, что водонефтяная эмульсия или вода пускается через рабочий зазор магнитного контура, где приобретает новые физические свойства, не изменяя своего химического состава. Присутствующие в нефтескважинных жидкостях неорганические соли и асфальто-смоло-парафины, отработанные магнитным полем, теряют способность создавать твердые отложения на внутренних поверхностях оборудования, происходит разрушение центров их кристаллизации, они не выпадают в осадок в процессе движения, а выносятся потоком наверх на устье, где отделяются от нефти при дальнейшей технологической подготовке [4, 3].
В целом метод обработки водонефтяной эмульсии и воды магнитными полями имеет следующие достоинства:
1. При обработке нефти магнитными полями снижается интенсивность образования асфальто-смоло-парафиновых отложений до 90% и солеотложений до 45%. Вероятность образования гидратных пробок снижается в 3-5 раз.
2. Омагниченная вода имеет пониженную коррозийную активность. Наблюдается уменьшение скорости коррозии для стали до 50% при первичной обработке водных систем. При непрерывном воздействии магнитного поля в замкнутых системах циркуляции антикоррозийный эффект достигает 95% [2].
3. Омагниченная вода снижает набухаемость глин в призабойной зоне пласта и при закачке ее в пласт, в связи с изменением физических свойств, увеличивается приемистость нагнетательных скважин.
4. Омагниченная вода имеет температуру замерзания на 5-10°С ниже, чем обычная вода, что повышает эксплуатационную надежность системы ППД в зимнее время года.
Одним из предприятий по изготовлению и внедрению магнитных устройств в лифтовых колоннах скважин и нефтепроводах занимается ЗАО «Геопромысловые новации». Используются магнитные камеры МК-200П-40; МК-150П-40; МК-100 П-40; МК-100С-40; и активаторы магнитные АМС-73, АМС-60 различных модификаций. Корпус магнитного активатора выполнен из насосно-компрессорной трубы, длиной 630 мм с резьбами на концах, со встроенной в него магнитной системой из кольцевых постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов с высокими значениями напряженности. По эффективности работы и техническим характеристикам активаторы во многом представляют собой аналоги активаторов американских фирм, однако по цене дешевле более чем в 4 раза. Пример магнитного активатора АМС-73М показан на рисунке 1.
Рис.1. Магнитный активатор АМС-73М
Установки магнитного активатора АМС при эксплуатации скважины насосом типа ЭЦН рекомендуется устанавливать через 1-2 НКТ от насоса, еще через 1 НКТ – обратный клапан, еще через 1 НКТ – сливной клапан, схема установки показана на рисунке 2.
Безреагентный метод воздействия магнитного поля на добываемую жидкость в настоящее время находит широкое применение на нефтепромыслах. В связи с этим магнитные камеры используются не только на подземном оборудовании скважин, но и на устьевой арматуре и во входе в ГЗУ «Спутник», с целью предупреждения солеотложений. Показан пример 85 куста Поточного месторождения на рисунке 3.
Рис.2. Схема установки магнитного активатора в компановке УЭЦН
Рис.3. Магнитные камеры на устье и на входе в ГЗУ «Спутник»
Магнитные устройства ЗАО «Геопромысловые новации» были опробованы в различных нефтегазодобывающих предприятиях, в том числе и на Восточно-Сургутском месторождении НГДУ «Сургутнефть». Магнитный активатор показал высокую эффективность при испытаниях на скважине № 3225, куста № 525 (при рассчетном межочистном периоде скважины в 45 суток НКТ с активатором эксплуатируется без очистки свыше 5 месяцев; при подъеме НКТ через 47 суток от начала испытаний отложений парафинов не имелось).
На Кониторском месторождении внедрено 10 комплектов магнитных активаторов в скважинах с УЭЦН. После внедрения средний период обработки депарафинизацией вырос с 21 до 79 сут (в 4 раза), экономический эффект составил за полугодие 540 тыс. руб.
Промышленные испытания магнитных активаторов АМС в ряде месторождений показали повышение среднего дебита жидкости в скважинах на 10-20%, увеличение межремонтного периода в 3-8 раз.
Активатор магнитный скважинный (АМС) простой при эксплуатации, не нарушает технологический процесс, не оказывает отрицательного действия на обслуживающий персонал и окружающую среду. При повторном спуске АМС в скважину, достаточно очистить ее проходное сечение от ферромагнитных частиц (окалина, продукты коррозии, стружка и т.п.) [3, 1].
Выводы:
Магнитный активатор предназначен для предотвращения отложения АСПО на стенках НКТ, нефтепроводах, наземном и другом оборудовании, а также отложений солей и коррозии на стенках нефтескважинных труб.
1. Магнитные устройства при внедрении не нарушают технологический процесс, не ухудшают выход скважин на режим, позволяют сократить количество ремонтов и увеличит МРП, что существенно снижает себестоимость добычи нефти.
2. Использование магнитных устройств не оказывает отрицательного влияния на обслуживающий персонал и окружающую среду.
Рецензенты:
Грачев С.И., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, Институт геологии и нефтегазодобычи, ФГБОУ ТюмГНГУ, г. Тюмень;
Стрекалов А.В., д.т.н., профессор кафедры разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, Институт геологии и нефтегазодобычи, ФГБОУ ТюмГНГУ, г. Тюмень.