ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ОТЛОЖЕНИЯМИ ПАРАФИНА

Химические методы борьбы с отложениями парафина развиваются и создаются по двум основным направлениям:

• удаление смолопарафиновых отложений с помощью органических растворителей и водных растворов различных композиций поверхностно-активных веществ (ПАВ);
• предотвращение отложения парафина применением химпродуктов, ингибирующих процесс формирования смолопарафиновых отложений.

Такая классификация способов борьбы с oтложeниями парафина построена на основе практических приемов удаления или предотвращения образования отложений, поэтому является формальной.

Исходя из основных положений механизма парафинизации промыслового оборудования, все способы борьбы с отложениями парафина целесообразно классифицировать на основе учета решающих физико-механических свойств взаимодействующих фаз (нефть–парафин-поверхность оборудования): 1) растворимости парафина в нефти: 2) особенностей структуры и прочности парафиновых отложений; 3) энергии взаимодействия кристаллов парафина, взвешенных в объеме нефти, друг с другом и поверхностью оборудования, 4) энергии межмолекулярных связей между кристаллами парафина и поверхностью, на  которой они возникают.

В общем случае любая группа способов борьбы с отложениями парафина может оказаться перспективной, если они основаны на использовании таких свойств  взаимодействующих фаз, на которые легко воздействовать в необходимом направлении современными техническими средствами.

Проблему борьбы с отложениями парафина можно решить на наиболее, высоком уровне, применив способы четвертой группы. Это достигается путем использования защитных покрытий, имеющих низкую сцепляемость с нефтяными парафинами, и путем добавления в нефть химических присадок, придающих аналогичные свойства  поверхности нефтепромыслового оборудования. Однако возможности их применения на практике неодинаковы.

Как правило, на практике применяются оба метода, которые дополняют друг друга.

Так, до применения ингибиторов необходимо тщательно подготовить скважину — очистить от смолопарафиновых отложений НКТ, арматуру и выкидные пинии с помощью удалителей. После подготовки скважины применяют ингибиторы для предотвращения отложений смолопарафиновой массы.

Исходя из состава АСПО, который зависит от состава нефти, прежде всего ее высокомолекулярной части, и гидро- и термодинамических условий формирования отложений производится выбор химических реагентов, удаляющих или предупреждающих отложения.

Подбор химреагентов основан на экспериментальных исследованиях.

Сущность химических методов удаления парафиновых отложений заключается в предварительном их разрушении или растворении с последующим удалением. Для этих целей используются: органические растворители с высокой растворяющей способностью не только твердых углеводородов, но и асфальтосмолистых веществ; водные растворы ПАВ, которые при контакте с парафиновыми отложениями проникают в их толщу и, диспергируя смолопарафиновую массу, снижают их прочность вплоть до разрушения.

Одним из наиболее эффективных способов ликвидации отложений парафина является использование растворителей, объем которых определяется количеством и растворимостью парафина в имеющемся растворителе при средней температуре в скважине. Растворимость парафина зависит от температуры его плавления tпл, температуры кипения растворителя tк, температуры растворения tР и описывается соотношением:

                                   (4)

где К – растворимость парафина в растворителе, кг/кг.

Растворители и растворы композиций ПАВ более эффективно действуют при повышенной температуре. На практике нередко химические методы удаления парафиновых отложений применяются в сочетании с тепловыми и механическими методами. При этом достигается наибольший технологический и экономический эффект в результате существенного ускорения процесса и полноты удаления смолопарафиновых отложений. Особых ограничений для применения методов удаления смолопарафиновых отложений нет. Вместе с тем при использовании химических методов в сочетании с тепловыми и механическими методами необходимо соблюдать осторожность. Интенсивное удаление таких отложений из сильно запарафиненных объектов может вызвать образование парафиновых пробок в трубопроводе. Такие объекты целесообразно обрабатывать в два-три этапа: вначале с помощью удалителя при обычной температуре, а затем для более полного удаления смолопарафиновых отложений — при повышенной температуре (60-70 оС). Легкие углеводородные растворители используются, как правило, без подогрева.

Для предотвращения парафиноотложения применяют разнообразные композиции химических веществ, существенно различающихся по механизму воздействия на образование смолопарафиновых отложений на поверхности оборудования.

Так, композиции, состоящие в основном из ПАВ являются смачивателями поверхности оборудования и диспергаторами смолопарафиновых составляющих отложений. При постоянной дозировке такого химпродукта в скважину на поверхности оборудования создается гидрофильная пленка, препятствующая формированию на ней отложений. Одновременно такой реагент оказывает диспергирующее действие на твердую фазу смолопарафиновых веществ, что способствует беспрепятственному выносу их потоком жидкости. Для предупреждения отложений парафина применяются химреагенты— депрессаторы, предотвращающие рост кристаллов и образование структур с плотной упаковкой молекул твердых углеводородов.

Отложениям парафина препятствуют также химреагенты— модификаторы, изменяющие кристаллическую структуру парафинов в процессе их фазового перехода. Основное требование успешного применения экспериментально подобранных химреагентов - подача реагента в поток продукции скважины до места начала кристаллизации парафина.

Целесообразность использования того или иного химреагента для предупреждения отложений парафина в условиях конкретного месторождения устанавливается по результатам экспериментальных исследований эффективности его действия при испытаниях с применением нефти и попутно добываемой воды определенного месторождения и предварительного расчета экономической эффективности. Затраты сравниваются с затратами при ранее применяемых на месторождениях методах борьбы с отложениями парафина.

Содержание в нефти парафина, смол, асфальтенов и изменение температуры нефти по стволу скважины необходимо учитывать при выборе метода борьбы с АСПО и разработке технологии его применения (способа и места подачи реагента,  его ударной дозы, рабочего удельного расхода, периодичности обработок и др.).

На выбор ингибиторов парафиноотложения влияет содержание в нефти асфальтосмолистых веществ. Так, химические реагенты депрессорного типа могут оказаться эффективными при использовании на месторождениях с низким содержанием асфальтосмолистых веществ в нефтях.

Интенсивность образования осадков в нефтепромысловом оборудовании, расположенном на поверхности, во многом зависит от состава АСПО. Например, достаточно высокое содержание ароматических и нафтеновых углеводородов в твердой фазе существенно снижает адгезию и когезию парафиновой массы.

Выбор метода удаления АСПО тесно связан с составом АСПО и температурой их плавления. При наличии в составе осадков значительного количества парафиновых углеводородов с высокой температурой плавления (церезинов) применение тепловых методов удаления осадков нецелесообразно. Лучшие результаты обеспечивает использование углеводородных растворителей и их композиций.

Существенная роль при формировании парафиноотложений и выборе метода борьбы с АСПО и технологии его применения принадлежит дебиту скважин по нефти и степени ее обводненности.

В связи с этим дня низкодебитных скважин наиболее эффективны химические методы борьбы с АСПО, для среднедебитных — механические и тепловые способы, высокодебитных — защитные покрытия. При высокой обводненности добываемой нефти в ряде случаев целесообразно применение химреагентов комплексного действия, обладающих свойствами ингибиторов парафиноотложения и деэмульгаторов, с помощью которых можно осуществить процесс внутрискважинной деэмульсации нефти.Способы, направленные на борьбу с имеющимися отложениями, а не на их предупреждение, характеризуются высокими энергозатратами. В перспективе преимущественно должны развиваться энергосберегающие технологии, основанные на детальном учете особенностей механизма формирования и накопления парафиновых отложений.

Практика показывает, что для предотвращения отложения парафина при добыче, хранении и транспорте нефти применяются:

• теплоизоляция трубопроводов;
• подогрев нефти;
• поддержание  пластового давления выше давления начала разгазирования;
• добыча нефти в устойчивом турбулентном режиме;
• повышение растворяющей способности нефти за счет использования нефтяных        растворителей;
• эффективные покрытия;
• электромагнитное поле или ультразвук;
• ингибиторы парафиноотложений.

Каждый способ предотвращения отложений парафина в процессе добычи нефти имеет свою область эффективного применения.

По мнению Оленева, ингибиторная защита отличается технологической эффективностью,   во  многом   не зависящей от  геолого-физических (табл.), гидродинамических и термодинамических условий добычи нефти (при подаче ингибитора до начала кристаллизации парафина).