Эксплуатация нефтяных скважин в России сопровождается рядом сложностей и вызовов, которые требуют постоянного внимания и инновационных решений. Одной из основных проблем является увеличение обводнённости продукции, что приводит к снижению качества добычи и общей эффективности процесса. Увеличение обводнённости продукции влечет за собой снижение пластового давления, что сказывается на объемах добычи нефти. Кроме того, ещё одним серьёзным вызовом является образование твёрдых асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).

Ключевые слова : асфальтосмолопарафиновых отложений, парафин, смолы, методы борьбы, осложнения, выбор, удаление, предотвращение.

Парафиновые образования представляют собой тяжелые компоненты углеводородного сырья, характеризующиеся насыщенным темным цветом и значительной вязкостью. При добыче нефти в составе таких отложений могут преобладать твердые парафины, асфальтены, смолы, а также включаться микрокристаллические парафиновые соединения, неорганические соли, частицы песка и вода. Эти компоненты способны скапливаться как в призабойной зоне, так и в самих эксплуатационных скважинах, на внутренних поверхностях оборудования, используемого при нефтедобыче и транспортировке. Их наличие затрудняет эксплуатационные процессы, хранение углеводородного сырья и его последующую транспортировку [1].

В процессе добычи и дальнейшей транспортировки нефтяных продуктов осуществляется целенаправленное воздействие на процессы, связанные с появлением асфальтосмолопарафиновых отложений. В таких условиях реализуются как меры, направленные на снижение вероятности их образования, так и мероприятия, ориентированные на удаление уже скопившихся отложений, сформировавшихся на внутренней поверхности трубопроводов и другого оборудования, применяемого в нефтедобыче. Классификацию соответствующих методов можно наблюдать на рисунке 1, что позволяет лучше представить подходы к решению данной задачи. Это имеет значение для стабильной работы всей системы, связанной с извлечением и транспортировкой углеводородов.

Выбор определённого способа устранения или профилактики отложений требует анализа условий, в которых осуществляется эксплуатация месторождения, а также свойств сырья, поступающего на поверхность. Именно особенности этих факторов формируют основу для принятия решений о применении наиболее эффективных технических и технологических решений.

Для поддержания работоспособности нефтепромысловых систем необходимо применять меры, направленные на замедление процессов накопления осадков в технологическом оборудовании.

Рис. 1. Классификация методов борьбы АСПО

Эффективность подобных решений зависит от характеристик продуктивного пласта и эксплуатационного режима конкретной скважины. Практика показывает, что систематическое применение мероприятий, снижающих вероятность образования отложений, способствует устойчивой работе оборудования, установленного в стволе скважины [2].

Такой подход оказывает положительное влияние на экономические параметры разработки, позволяя сократить эксплуатационные расходы. Тем самым обеспечивается надёжная и бесперебойная работа технологической инфраструктуры в условиях добычи углеводородов.

Анализ научных данных показал зависимость между структурой поверхности трубопроводных элементов и вероятностью осаждения твёрдых углеводородных компонентов. На стадии проектирования возможно использование специальных покрытий, формирующих более гладкую поверхность. Такая модификация снижает способность отложений удерживаться на внутренних стенках. Сформированная поверхность упрощает смывание частиц потоком смеси, благодаря чему снижается интенсивность накопления веществ, образующих АСПО.

Уменьшение шероховатости и изменение полярных свойств материала приводят к замедлению процессов осаждения. Поверхности, обладающие сниженной способностью к взаимодействию с растворёнными соединениями, затрудняют фиксацию компонентов отложений на стенках труб. Это совокупное воздействие снижает риск накопления и обеспечивает повышение надёжности всей системы транспортировки.

В процессе технической эксплуатации необходимо добиваться того, чтобы сила, действующая со стороны потока, превышала прочность связи между поверхностью и осадками. В ходе экспериментальных работ было установлено, что определённые материалы, такие как полиэтилен, фторопласт-4, эбонит и некоторые полимеры, склонны к интенсивному запарафиниванию по мере времени эксплуатации. С этой целью предпочтение отдаётся поверхностям с высокой гидрофильностью и низким коэффициентом сцепления. Повышенная полярность приводит к снижению адгезии, что предотвращает накопление осадков и улучшает условия эксплуатации трубопроводов.

Физические методы воздействия на процессы формирования отложений основаны на понимании их структурных особенностей и механизмов появления. В качестве средств воздействия применяются температурные воздействия, а также технологии, использующие поля различной природы — электрические, магнитные и акустические. Конкретный выбор зависит от технологической обстановки и особенностей оборудования.

Один из реализуемых подходов предполагает использование источников тепла. Распространённым вариантом является установка, обеспечивающая прогрев в зоне наиболее интенсивного осаждения парафиновых соединений. Конструкция включает изолированный кабель, обладающий нагревательными свойствами, который размещается внутри насосно-компрессорных труб. Длина активного участка соответствует интервалу, где отмечается наибольшая вероятность образования твёрдых углеводородных отложений.

Воздействие с использованием акустических колебаний базируется на принципе создания волн ультразвукового или низкочастотного диапазона в зонах, где наблюдается образование парафиновых соединений. Такое воздействие приводит к механическим колебаниям парафиновых кристаллов, что затрудняет их фиксацию на стенках оборудования и способствует их удалению потоком углеводородной среды. Возникновение микродвижений нарушает прочность структуры парафина, благодаря чему удаётся замедлить накопление отложений [3].

Метод магнитной обработки нефтесодержащих эмульсий основывается на изменении их физико-химических характеристик путём воздействия магнитного поля. Поток жидкости пропускается через зону, находящуюся в пределах магнитного поля, что приводит к распаду микрокристаллических ферромагнитных агрегатов и стимулирует формирование новых центров кристаллизации парафиновых соединений.

Для предотвращения образования отложений парафинового и смолистого характера применяется метод введения химических реагентов. Такой подход позволяет контролировать процессы выпадения твёрдых фракций за счёт изменения условий перехода компонентов из жидкого состояния в твёрдое. Среди веществ, которые используются в рамках этого метода, выделяются реагенты с определённой поверхностной активностью и молекулярной структурой. Их действие направлено на снижение адгезии отложений к поверхностям оборудования.

Применение ингибиторов, взаимодействующих с поверхностью оборудования, позволяет ограничить закрепление кристаллов парафина. Воздействие некоторых из них заключается в образовании слоя полярных высокомолекулярных веществ, способных гидрофилизировать металлическую поверхность. Такая структура препятствует фиксации гидрофобных отложений, и поток нефти способствует их удалению. Основу состава подобных ингибиторов могут составлять полиакриламид, соединения силикатной природы и активные поверхностные вещества.

Существуют составы, способные решать сразу несколько задач. Помимо предотвращения осаждения АСПО, они снижают коррозионную активность среды, уменьшают склонность к образованию водонефтяных эмульсий и замедляют процессы солеобразования. Один из известных примеров подобного универсального реагента — марка «СНПХ». Доставка химических реагентов в скважину осуществляется разными способами. Их могут вводить через затрубное пространство или подавать с помощью дозаторов, размещённых на устье. Существует непрерывная и периодическая схема обработки. Практика показывает, что постоянное дозирование обеспечивает более устойчивый результат, поскольку обеспечивает равномерное поступление реагента в зону возможного образования отложений. Один из эффективных методов подачи предусматривает использование капиллярной трубки, через которую реагент подводится непосредственно в зону всасывания насосного оборудования.

Литература:

1. Тронов В. П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними / В. П. Тронов. — М.: Недра, 1969. — 192 с.
2. Коробов Г. Ю. Исследование влияния асфальто-смолистых компонентов в нефти на процесс образования асфальтеносмолопарафиновых отложений / Г. Ю. Коробов, М. К. Рогачев // Нефтегазовое дело. — 2015. — 173 с.
3. Рыбальченко А. А. Современные методы борьбы с асфальтеносмолистыми отложениями в промысловых трубопроводах / А. А. Рыбальченко, Р. А. Мацюк // Научное сообщество студентов. — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2015. — 50 с.