Ученые ПНИПУ помогут уменьшить влияние песка на добычу нефти
Исследование воздействия различных фракций песка в нефти на количество выпадающих отложений, которое позволит усовершенствовать существующие технологии моделирования образования парафина и продлить срок службы нефтедобывающего оборудования, провели ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 7 июня сообщает пресс-служба вуза.
Результаты исследования ученые ПНИПУ представили в статье «Влияние состава механических примесей на образование органических отложений», опубликованной в сборнике «Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов» том 335, № 2 за 2024 год.
На внутренних стенках скважин, по которым поступает нефть при добыче, образуются асфальтосмолопарафиновые отложения, снижающие эффективность работы установки. При этом оборудование подвергается сильным нагрузкам, способным со временем вызвать аварию.
Существующие модели, с помощью которых рассчитывают процесс образования отложений, не учитывают влияние на него твердых частиц, в том числе песчаных, поступающих вместе с нефтью, при том что твердые частицы попадают в нефть в более 50% нефтедобывающих скважинах, а в 60% случаев эти частицы являются песком. Частицы песка, попадая в парафиновые отложения, увеличивают их прочность и массу, что снижает скорость подачи нефти.
Нефть в месторождении является сложной смесью углеводородов разных классов и других химических соединений с механическими примесями, состоящими из частиц горных пород, песка и других.
Тяжелые компоненты нефти — парафины, асфальтены и смолы, растворенные в нефтесодержащей жидкости пластов, во время добычи и транспортировки охлаждаются, кристаллизируются и оседают на стенках и поверхностях оборудования.
При этом они сужают поперечное сечение труб и создают тем самым добавочное сопротивление движению нефтеносной жидкости, увеличивая нагрузку на двигатели качающих нефть агрегатов и снижая эффективность добычи.
Исследование того, как именно разные фракции песка влияют на количество отложений, ученые Пермского Политеха проводили на специальной установке, моделирующей процесс образования парафинов во время движения нефти в скважине и трубопроводе.
Лаборант-исследователь кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ Антон Козлов рассказал о первом этапе работы:
«После исследования мы растворили полученные из песка и нефти отложения в толуоле (применяют для органического синтеза) и проанализировали нерастворенные частицы под микроскопом. В результате составили зависимость интенсивности образования парафинов от концентрации песчаной смеси с равной пропорцией фракций в нефти. По графику сделали вывод, что масса самих отложений незначительно увеличивается при повышении концентрации смеси песка. Этот процесс может быть вызван включением в отложения частиц песчаной смеси, поскольку они заполняют структуру».
Рассказ Козлова дополнил доцент кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ кандидат технических наук Павел Илюшин:
«Чтобы оценить диаметр песчинок, которые оказывают наибольшее влияние на процесс парафиноотложения, мы провели вторую серию опытов. По ее результатам составили зависимость образования парафинов от концентрации определенной фракции песка в нефти. Оказалось, что малые фракции почти не влияют на количество образующихся отложений. При этом добавление частиц диаметрами 0,25–0,05 и 0,5–0,25 с концентрацией более 5% значительно увеличивает интенсивность формирования парафинов».
Полученные учеными ПНИПУ зависимости влияния песка будут использованы для доработки существующей модели парафинообразования, которая увеличит точность прогнозирования и вычисления образования парафинов. Это, в свою очередь, позволит повысить качество добычи нефти, а также своевременность обслуживания оборудования для повышения продолжительности срока его использования.
