Уже более 100 лет проблема образования асфальтосмолопарафинистых (АСПО) и их отложений внутри скважин и нефтедобывающем оборудовании является актуальной для всей нефтегазовой промышленности. Образование АСПО приводит к снижению объёмов добычи нефти, сокращению межремонтного периода скважин, увеличению трудовых и материальных затрат и увеличению себестоимости добычи.
На данный момент уже существуют много способов предотвращения отложений АСПО и методов очистки поверхностей промыслового оборудования. Для данного месторождения широкое распространение получили механический способ удаления АСПО и метод промывки скважин горячими теплоносителями. Анализ эффективности применения данных технологий и их сравнение в экономическом плане чрезвычайно актуален для месторождения Тенге по причине частых снижений объёмов добычи из-за осаждающихся АСПО на внутренней поверхности НКТ.
Ключевые слова: месторождение Тенге, нефтяные парафины, асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО), насосно-компрессорные трубы (НКТ), установка электроприводного центробежного насоса (УЭЦН), механизм депарафинизации скважин автоматический (МДСА Лебедка Сулейманова).
For more than 100 years the problem of asphaltene-resin-paraffin deposits (ASPO) and their deposits inside wells and oil production equipment has been a pressing issue for the entire oil and gas industry. ARPD formation leads to lower oil production volumes, shorter well workover intervals, higher labor and material costs, and higher production costs.
At the moment, there are many ways to prevent ARPD deposits and methods of cleaning surfaces of the field equipment. The mechanical method of ARPD removal and the method of well flushing with hot heat carriers are widely spread for this field. Analysis of the efficiency of these technologies and their comparison in economic terms is extremely relevant for the Tenge field, because of the frequent reduction in production volumes due to deposition of ARPD on the inner surface of the tubing.
Keywords: Tenge field, oil paraffins, asphaltene-resin-paraffin deposits (ARPD), tubing, installation of an electrically driven centrifugal pump (IEDCP), Automatic Well Dewaxing Mechanism (AWDM).
Целью данной статьи является анализ эффективности применения автоматических механизмов депарафинизации скважин (Лебедка Сулейманова), сравнение данной технологии с методом обработки горячей нефтью (ОГН) и обработки горячей водой (ОГВ), а также выявление наиболее эффективного и рентабельного метода.
Общие сведения о месторождении Тенге
Месторождение Тенге было открыто в ноябре 1964 г., когда в скважине 1 при испытании был получен фонтан газа с конденсатом.
Бурение и опробование скважин на месторождении проводилось Узеньской и Жетыбайской нефтеразведочными экспедициями треста «Мангышлакнефтегазразведка». С 1965 г. по 1968 г. разведочное бурение продолжалось Южно-Мангышлакской нефтеразведочной экспедицией. В результате разведочных работ была вскрыта юрская продуктивная толща, в разрезе которой выделено 13 продуктивных горизонтов (XIII-XXV).
Месторождение Тенге расположено на полуострове Мангышлак, в южной пустынной части, известной под названием Южно-Мангышлакского прогиба, в 10 км к югу от месторождения Узень
Пробуренными скважинами на месторождении Тенге вскрыт разрез мезокайнозойских отложений максимальной толщиной 4300 м. На месторождении Тенге вскрыты отложения от четвертичных до триасовых. Haибoлee древними породами являются отложения триасового возраста, вскрытые в шести скважинах (6, 51, 52, 53, 55 и 58). Триасовая система представлена нижним и средним отделами, верхнетриасовые отложения в разрезе отсутствуют. Общая вскрытая толщина триасовых пород изменяется в широком диапазоне — от 84 м в скважине 6 до 1638 м в скважине 52. С последнего подсчета запасов (по состоянию на 02.01.2019 г.) по нижнему этажу нефтегазоносности (XVIII-XXIII горизонты) на месторождении Тенге пробурено 6 новых скважин: 227, 402, 412, 419, 422 и 463. В данном разделе описываются верхний и нижний этаж нефтегазоносности.
Обоснование актуальности проблемы образования АСПО на месторождении Тенге
Асфальто-смоло-парафиноотложения (АСПО) Дегазированная нефть месторождения Тенге по средним параметрам является малосернистой, смолистой, высокопарафинистой, застывающей и с не высоким выходом светлых фракций. По плотности данная нефть классифицируется, как легкая и средняя.
При добыче высокопарафинистых нефтей серьезной проблемой, вызывающей осложнения в работе скважин, нефтепромыслового оборудования и трубопроводных коммуникаций, является образование АСПО, формирование которых приводит к снижению дебитов скважин и производительности системы, а также эффективности работы добывающих скважин.
Для предотвращения этого необходимо проведение различного рода мероприятий по предупреждению и устранению последствий образования отложений. Предупреждение образования парафинов достигается нанесением защитных покрытий на поверхности труб и другого оборудования из гидрофильных материалов, а также введением различных ингибиторов.
Удаление АСПО достигается путем чистки поверхности труб и оборудование механическими скребками, тепловой и химической обработкой продукции скважин.
Выбор оптимальных способов борьбы с АСПО и эффективность различных методов зависит от многих факторов, в частности, от способа добычи нефти, термобарического режима течения, состава и свойств добываемой продукции. Многообразие условий разработки месторождений и различие характеристик добываемой продукции требует индивидуального подхода.
За период 2019–01.06.2020 гг. на месторождении Тенге была проведена 17 обработки горячей нефтью (ОГН), 10 обработок горячей водой в целях очистки призабойной зоны.
Эффективная эксплуатация нефтепромыслового оборудования характеризуется величиной межочистного периода работы скважин (МОП), т. е. отрезком времени между очистками. Для определения эффективности проводимых профилактических мероприятий проанализированы данные по количеству обработок на скважинах и на основании анализа рассчитан межочистной период работы скважин: Межочистной период работы скважин рассчитывается по формуле:
МОП = T/N
где: Т — сумма времени, отработанного скважинами;
N — суммарное количество обработок за расчётный период времени.
Для предотвращения и устранения осложнений, вызванных АСПО, рекомендуется регулярное проведение обработок скважин горячей нефтью и парафиноочистки.
Механизмы депарафинизации, применяемые на месторождении Тенге, и их эффективность
Рис. 1. Схема МДСА в готовом к монтажу
Рис. 2. Монтажная схема на устье скважины
Первый пробный запуск в работу после выполнения всех мероприятий по монтажу и наладке оборудования произвели 10 июля 2019 года с положительным результатом спуска скребкового инструмента на заданную глубину очистки — 800 метров.
28 июня 2019 года ввели оборудование в эксплуатацию на скважинах № № 463,24, о чем свидетельствует «акт ввода в эксплуатацию от 11.07.2019г» с основными уставками автоматического режима:
— Периодичность чистки один раз в сутки;
— Глубина спуска 800м;
— Скорость спуска 5м/мин;
— Чистка устья 0м;
— Периодичность чистки устья 24 часа.
Лебедка МДС-10 предназначена для полностью автоматической работы по механической очистке внутренних поверхностей насосно-компрессорных труб (НКТ) с помощью скребка от асфальто-парафиновых отложений (АСПО). На скважинах, эксплуатирующихся электроцентробежными насосами (ЭЦН), а также фонтанным и газлифтным способами. Основная задача — предотвращение образования парафиновых пробокСкважина № 463:
На всем протяжении опытно — промысловых испытании, сотрудники завода изготовителя ООО «Дебит-Е», отслеживали работу МДСА, при помощи собственной Ethernet-телеметрии, передающей информацию по средствам сотовой связи. Таким образом, специалисты ООО «Дебит-Е» имели возможность оперативно реагировать на внештатные ситуации, возникшие в ходе проведения ОПИ.
Как видно на графике, взятом из интернет-телеметрии по МДСА, установленной на скважине № 463:
Рис. 3. МДСА, установленной на скважине № 463
В период с 10 июля 2019 года по 15 июля 2019 года, скребок беспрепятственно, согласно заданным уставкам, спускался на глубину очистки 800 метров, каждый день. 13.07.2019г. на сервере проводились профилактические работы, в связи с этим на графике можно увидеть один вариант возможной погрешности при проведении профилактических работ.
Более детально можно рассмотреть график одной спуско-подъемной операции за один день:
Рис. 4. График спуско-подъемной операции
Движение вниз, либо вверх обрисовывается наклонной линией, если скребок стоит на месте, не движется, по какой-либо причине, линия рисуется горизонтальная.
На данном графике видно, что скребок стоял на отметке 0 метров (в лубрикаторе), затем в 08:00 согласно заданной уставке, МДСА в автоматическом режиме начала спуск скребка на глубину очистки 800 метров. В процессе спуска скребка, остановка на 580м., т. к. остановился ЭЦН (либо просадка по электричеству), соответственно лебедка остановила движение скребка, до того момента, пока ЭЦН(либо появилось электричество) снова запустится в работу.
Горизонтальная линия показывает, сколько времени ЭЦН (либо не было электричества) стоял, и только через час, после запуска ЭЦН (либо подачи электричества) в работу, лебедка самостоятельно в автоматическом режиме продолжает цикл очистки и спускает скребок до заданной глубины.
Все последующие циклы очистки были выполнены без проблем и остановок связанных с АСПО.
Механизм депарафинизации автоматический типа МДС-10 производства ООО «Дебит-Е», имеет много преимуществ:
Таблица 1
Основные преимущества МДС-10
|
Основные преимущества |
|
Поддержание постоянной линейной скорости спуска скребка. Значение скорости задается уставкой. Наличие плавного пуска двигателя |
|
Станция управления показывает глубину скребка в метрах |
|
Информация выводится на ЖК дисплей |
|
Точность позиционирования скребка составляет ± 1 % от глубины спуска |
|
Заказчик может самостоятельно задать алгоритм работы лебедки для различных ситуаций с учетом своих индивидуальных требований |
|
Адаптивное поведение при взаимодействии с ЭЦН для минимизации риска подбросов скребка. |
|
Использование надежных взрывозащищенных морозостойких герконовых датчиков |
|
В состав комплекта включен лубрикатор, обогреваемый саморегулирующимся взрывозащищенным кабелем. |
|
Возможность работать со скребками любых конструкций. Катушка СПС-КА не требует наличия магнита на скребке |
|
Надежность срабатывания катушки СПС-КА выше, чем у любых других систем |
|
Увеличенный барабан емкостью до 2100 метров |
|
Для питания станции управления используется напряжение 220 вольт |
|
Разработаны новые материалы уплотнений, увеличивающие их срок службы до 3-х месяцев |
|
В Сальниковом устройстве используются специальная центрирующая головка, также увеличивающие срок службы сальников и улучшающие укладку проволоки |
|
При движении скребка вниз отсутствует сопротивление роликов и изгиб проволоки, т. е. весь вес скребка работает на очистку НКТ |
|
Широкий набор скребков различных конструкций, в т. ч. для труб с покрытием |
|
Тяговое усилие при движении скребка вверх передается через редуктор напрямую на двигатель, следовательно, станция управления точно определяет его значение и может доводить до верхней допустимой границы |
|
Вся конструкция закрыта кожухами, которые защищают от осадков и замерзания в весенне- осенний период |
Лебедки МДС-10 с 10.07.2019г. отработали на скважинах № № 463,24, 60 дней с межочистным периодом в 24 часа. В целом стоит отметить, что данный механизм показал следующие положительные параметры:
— Отсутствие пропусков через сальниковое устройство за весь период ОПИ.
— Отсутствие обрывов, подбросов скребков
— Отсутствие аварий «непроход скребка» по причине АСПО в НКТ за период работы
— Отсутствие отказов по механической, электрической части при различных погодных условиях.
Также необходимо отметить достоинства лебедки МДС-10:
— Усовершенствованное сальниковое уплотнение, исключающее выброс нефти
— Расширены возможности регулировки режимов работы лебедки (регулировка скорости скребка в зависимости от характеристик скважин)
— Наличие обогреваемого лубрикатора, исключающего залипание (примерзание) скребкового устройства и т. д. Из всего, вышесказанного можно сделать следующий вывод: Механизмы депарафинизации скважин автоматические типа МДС-10 производства ООО «Дебит-Е», показали отличные результаты работы в условиях месторождения ТОО «TENGE OIL & Gas».
Грамотная работа с оборудованием позволяет стабильно и безаварийно производить очистку лифта НКТ в соответствии с потребностями ТОО «TENGE OIL & Gas». Оборудование изготовлено с применением качественных материалов и деталей. Широкие возможности телеметрии позволяют максимально оперативно реагировать на всевозможные отклонения в работе механизмов.
Сравнение механизированного метода удаления АСПО с тепловыми методами
Для подбора наиболее эффективного метода предотвращения и удаления АСПО необходимо учитывать состав, структуру и свойства отложений для каждого месторождения в отдельности. На месторождении Тенге применяются в основном механические и тепловые методы борьбы с отложениями.
Компания ТОО Тенге в качестве способа борьбы с АСПО применяет промывку скважин горячей нефтью через затрубное пространство при помощи передвижного АДПУ. Собственная технология осуществляется с привлечением техники подрядных организаций. Метод растворения парафинов горячей нефтью достаточно эффективен и применяется для скважин, оборудованных ЭЦН. Технология является комплексной при промывке скважин от парафина и механических примесей. Недостатками являются возможность расплавления кабеля при высоких температурах, а также трудоёмкость и дороговизна технологии.
Промывка скважин горячей нефтью применяется компанией ТОО «Тенге» и проводится на протяжении всего существования добычи нефти. Способ является дорогостоящим, так как сырая нефть проходит через аппарат термообработки и диэмульгатор для удаления воды и твёрдых веществ. Промывка осуществляется с добавлением диспергатора парафинов (сульфонат), который способствует растворению парафинов в горячей нефти. Совершенствование метода может заключаться в снижении опасности возникновения избыточных температур при добыче нефти с низкой температурой вспышки. Для этого в смесь воды добавляется ПАВ на основе алкиларалкилполиоксиалкиленэфира фосфорной кислоты, смесь растворителя со спиртом, состоящего из алифатических спиртов, гликолей, полигликолей и 66 гликолевых эфиров. Температура нагревающего реагента поднимается на 15-20 o C выше температуры плавления парафина.
Также компания ТОО «Тенге» применяет механическую очистку отложений скребками с МДСА. Технология поставляется организацией ТОО «Дебит-Е» (г. Лангепас) и является наиболее распространённой и отработанной. Скребкование скважин осуществляется быстро и обладает низкой стоимостью, а также трудоёмкостью. Однако возникает необходимость привлечения дополнительного персонала. Недостатками также являются высокая вероятность подбросов и обрывов скребков, вывод скважины в ремонт и вероятность отложения парафина в коллекторах.
Литература:
1. Оценка эффективности борьбы с АСПО на Восточно-сургутском месторождении. Питуганова А. Е., Минханов И. Ф., Аль-Мунтасер А.А
2. Асфальтосмолопарафиновые отложения и их ингибирование химическими реагентами. Гребнев, Александр Николаевич.
3. Анализ методов борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями на месторождениях Западной Сибири. Буймов Кирилл Сергеевич.
4. Персиянцев М. Н. Добыча нефти в осложненных условиях. — ООО «НедраБизнесцентр».
5. Петрова Л. М., Форс Т. Р., Юсупова Т. Н., Мухаметшин Р. З., Романов Г. В. Влияние отложения в пласте твердых парафинов на фазовое состояние нефтей в процессе разработки месторождений // Нефтехимия.
6. Тронов В. П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними/ В. П. Тронов — М.: Недра
