книги / Тепловая депарафинизация скважин
..pdfФ. А. Кам ен щ и ко в
ТЕПЛОВАЯ
ДЕПАРАФИНИЗАЦИЯ
СКВАЖИН
R & C Р*т >
Vymmic* Москва • Ижевск
F. A. K A M E N SH C H IK O V
THERMAL DEWAXING OF WELLS
n & C
Vgnemtc* Moscow ♦ Izhevsk
Каменщиков Ф. А.
Тепловая депарафинизация скважин. —М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и ха
отическая динамика», 2005. — 254 с.
В книге рассмотрены особенности эксплуатации глубинно-насосных скважин, ослож ненных парафиновыми образованиями. Освещены технологические методы удаления и преду преждения их образования.
Классифицированы и определены основные физико-химические свойства асфальтосмо лопарафиновых образований с учетом глубины отложения по стволу скважины. Значительное внимание уделено вопросам прогнозирования интенсивности парафинообразования в скважи нах.
Описан механизм удаления парафиновых образований при тепловой депарафинизации скважин. Приведена характеристика промыслового оборудования для ее осуществления. Даны рекомендации по совершенствованию технологии проведения тепловых обработок скважин теплоносителями на нефтяной и водной основах.
Книга предназначена для широкого круга специалистов нефтедобывающих предприятий, занимающихся вопросами борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями в нефтепро мысловом оборудовании. Будет полезна студентам и аспирантам вузов нефтяного профиля и отраслевых институтов.
Kamenshchikov F. А.
Thermal dewaxing of wells.
The book considers the features of deep pumping well operation, complicated by paraffin wax formations. Technological methods of removing these formations and scale prevention are given.
Classification and determination of the basic physico-chemical properties of asphaltic-gum- paraffin deposits depending on its measured depth are reviewed. Considerable attention is given to the problems of prediction of the paraffin blockage intensity in wells.
Description of the paraffin wax removal mechanism via thermal dewaxing of wells is given. The performance of field equipment to carry out this operation is discussed. Recommendations on improvement of the heat treatment technological process by waterand oil-based heat-transfer media are also described.
The book is intended for a wide range of specialists, working in oil producing companies, who deals with the matters of paraffin control in wells and with oilfield equipment. Also, it will be useful to undergraduates and postgraduate students of petroleum universities and other branch institutions.
ISBN 5-93972-411-6
©Ф. А. Каменщиков, 2005
©НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005
ISBN 5-93972-411-6
http://rcd.ru |
|
http://ics.org.ru |
785939'D 2411 1 |
Оглавление
П редисловие................................................................................................. |
8 |
В в е д е н и е ........................................................................................................ |
9 |
Глава 1. Особенности эксплуатации глубинно-насосных скважин, |
|
осложненных парафиновыми образованиями................. |
11 |
1.1.Особенности эксплуатации скважин в условиях интенсив
ного парафинообразования........................................................ |
11 |
1.2.Технологические методы удаления и предупреждения об
|
разования АСПО в скважинах .................................................. |
33 |
|
|
1.2.1. |
Предотвращение образования парафиновых отложе |
|
|
|
ний ..................................................................................... |
33 |
|
1.2.2. |
Удаление парафиновых отложений............................... |
56 |
|
1.2.3. |
Микробиологические методы удаления...................... |
63 |
Глава 2. Физико-химическая характеристика асфальтосмолопара |
|||
|
финовых образован и й ............................................................ |
65 |
|
2.1. |
Состав неф ти.................................................................................. |
65 |
|
2.2. |
Состав асфальтосмолопарафиновых образований ................ |
78 |
|
2.3. |
Физико-химические свойства параф инов............................... |
84 |
|
|
2.3.1. |
Температура плавления парафинов............................... |
84 |
|
2.3.2. |
Механическая прочность парафиновых отложений . |
. 101 |
|
2.3.3. |
Растворимость парафинов в нефти.................................. |
114 |
Глава 3. Прогнозирование интенсивности парафинообразования |
|||
|
в скваж инах..................................................................................... |
117 |
|
3.1.Прогнозирование парафинообразования по физико-химиче
ским свойствам н еф тей ................................................................. |
120 |
3.1.1. |
Прогнозирование глубины отложения АСПО по тем |
|
|
пературе кристаллизации параф ина............................... |
120 |
3.1.2. |
Определение глубины отложения АСПО по темпе |
|
|
ратуре насыщения нефти парафином ............................ |
123 |
3.1.3. |
Прогнозирование МОП работы скважины по пока |
|
|
зателю преломления н е ф ти ............................................... |
126 |
3.2.Прогнозирование парафинообразования по технологиче
ским параметрам работы скважины ............................................ |
131 |
|
3.2.1. Прогнозирование образования АСПО по изменению |
|
|
|
дебита.................................................................................... |
131 |
3.2.2. Прогнозирование образования АСПО по изменению |
|
|
|
нагрузок................................................................................. |
135 |
3.2.3. |
Прогнозирование образования АСПО с помощью |
|
|
динамографа постоянного действия (ГДПК) ............... |
145 |
3.2.4. |
Прогнозирование АСПО методом опрессовки . . . . |
148 |
3.3.Методы, основанные на непосредственном замере толщины
отложений АСПО ........................................................................... |
152 |
3.4. Аналитические методы прогнозирования отложений АСПО |
153 |
Глава 4. Механизм депарафинизации скважин при их тепловой
обработке........................................................................................ |
163 |
4.1.Распределение температуры в НКТ и кольцевом простран стве при промывке скважины горячим теплоносителем . . . 164
4.2.Механизм депарафинизации скважин при их тепловой об
|
работке .............................................................................................. |
176 |
Глава 5. |
Оборудование для депарафинизации скважин..................... |
183 |
5.1. |
Паровые передвижные установки П П У ..................................... |
183 |
5.2. |
Агрегаты для депарафинизации скважин А Д П ......................... |
192 |
Глава 6. |
Совершенствование тепловых обработок ............................ |
198 |
6.1.Совершенствование тепловых обработок скважин горячей
н е ф ть ю .............................................................................................. |
199 |
6.1.1.Повышение растворяющей способности парафино
вых отложений в н еф ти ..................................................... |
201 |
6.1.2.Снижение величины адгезии парафиновых отложе
ний с металлической поверхностью............................... |
204 |
6.2.Совершенствование обработок скважин теплоносителями
на водной основе........................................................................... |
208 |
6.2.1. Составы для депарафинизации |
скважин водными |
растворами П А В .................................................................. |
211 |
6.3.Технология очистки нефтепромыслового оборудования . . . 222 6.3.1. Технологические схемы осуществления тепловых
|
обработок |
..............................................................................222 |
Приложение |
I .................................................................................... |
235 |
Приложение |
И ................................................................................... |
236 |
Приложение |
II I ................................................................................... |
239 |
Приложение |
I V ................................................................................... |
240 |
Литература |
.................................................................................................... |
243 |
Предисловие
Вопросы удаления и предотвращения асфальтосмолопарафиновых об разований, в силу своей специфики, постоянно сопровождают промысло вых работников на всех этапах разработки и эксплуатации нефтяных место рождений. Значимость и острота проблемы обусловливается вступлением большинства крупных месторождений РФ в позднюю стадию разработки с крутопадающей добычей и ухудшением структуры запасов нефти, вовле каемых в разработку.
В этой связи перед автором стояла задача обобщения и систематизации обширного материала, наработанного инженерами-практиками и учеными, занимающимися проблемой ликвидации парафиновых отложений.
Автор ни в коей мере не претендовал на полноту освещения затрону тых вопросов, однако предполагал, что они будет полезны широкому кругу читателей. Понимая возможные упущения при разработке поставленной задачи и наличие уже существующей в практике многочисленной норма тивно-технической документации, автор будет признателен всем за любые критические замечания, пожелания и предложения, способствующие улуч шению настоящего пособия.
Монография рассчитана на студентов втузов, преподавателей и науч ных работников, интересующихся данной тематикой, а также инженеровпрактиков различных специальностей.
Ф. А. Каменщиков
Введение
Внастоящее время в России в общем балансе добычи нефти значитель ное место занимают высоковязкие и парафинистые нефти, доля которых неуклонно возрастает.
Добычу этих нефтей характеризует ряд существенных особенностей.
Вреальных условиях при неизотермическом режиме извлечения нефти на внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) наблюдается образование асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), уменьшаю щих живое сечение лифтовой колоны и приводящих к снижению ее про пускной способности. Вследствие этого уменьшается текущий дебит сква жин, снижается коэффициент продуктивности и, в конечном счете, коэффи циент нефтеотдачи.
Вусловиях интенсивного отложения АСПО невозможна нормальная эксплуатация скважин без проведения систематических работ по депара финизации, в результате чего увеличиваются эксплуатационные затраты на обслуживание одной скважины.
Отсюда понятно то внимание, которое промысловые работники уде ляют существующей технике и технологическим приемам борьбы с отло жениями парафина при его интенсивном отложении на поверхности нефте промыслового оборудования. Сотрудники научно-исследовательских инсти тутов, конструкторы и машиностроители разрабатывают новые различные методы и практические приемы борьбы с отложениями парафина в пла сте, в подъемных трубах, в системе сбора. Некоторые из этих методов не находят достаточно широкого применения из-за трудностей практического осуществления и больших эксплуатационных расходов; другие же, хотя и
получают повсеместное признание, не вполне совершенны. Как ни парадок сально, но в настоящее время не существует универсальных методов удале ния и предотвращения образования АСПО и достаточно широкой области их применения. Наиболее эффективными могут быть технологии с исполь зованием химических реагентов и методы, обеспечивающие многократный рост центров кристаллизации и увеличение дисперсности парафина.
Наверное, самым распространенным методом, нашедшим применение на всех промыслах РФ, является тепловой метод депарафинизации сква жин с помощью горячей нефти. Однако данный метод тоже далеко не со вершенен, а имеющаяся о нем информация носит разрозненный и иногда противоречивый характер и требует осмысливания и обобщения.
В промысловой практике в настоящее время широко практикуются ме тоды форсированного отбора продукции, при котором эксплуатация сква жин осуществляется при забойном давлении гораздо ниже давления насы щения. Хотя это и приводит к увеличению текущего дебита скважин, но в то же время способствует более интенсивному образованию парафина, при котором нижний интервал парафинообразования смещается к забою скважины.
Все это и послужило предпосылками к обобщению и систематизации разрозненных данных, имеющихся в опубликованных печатных работах, рукописных отчетах и материалах промысловых исследований.
Автор работы выражает огромную признательность и благодарность всем ученым и исследователям, чьи публикации в той или иной мере ис пользованы при изучении и описании процесса тепловой депарафинизации скважин, и, прежде всего, сотрудникам бывшего института УдмуртНИПИнефть и работникам объединения Удмуртнефть.
Автор благодарен всем за оказанную помощь и содействие и выражает надежду, что книга окажется полезной.
Гл а ва 1
Особенности эксплуатации
глубинно-насосных скважин,
осложненных парафиновыми
образованиями
1.1.Особенности эксплуатации скважин в условиях интенсивного парафинообразования
Эксплуатация скважин, оборудованных штанговыми глубинно-насос ными установками, сопровождается постепенным снижением текущего де бита, ростом максимальных и снижением минимальных нагрузок на го ловку балансира станка-качалки из-за образования АСПО на внутренней поверхности НКТ и внешней поверхности штанговой колонны. В связи с этим нарушается нормальная работа скважины, растут силы гидродинами ческого трения в колонне НКТ и возникает необходимость ее очистки от отложений АСПО.
Расчет сил гидродинамического трения в НКТ в условиях отложения
парафина
Отложение парафина на внутренней поверхности колонны НКТ начи нается на глубине, соответствующей температуре начала кристаллизации парафина. По мере продвижения добываемой продукции от забоя скважи ны к устью толщина парафиновых отложений увеличивается и достигает