Пошкодження пластів від парафінів та асфальтенів - PetroWiki

Можливо, найпоширенішою проблемою пошкодження пластів, про яку повідомляють у зрілих нафтовидобувних регіонах світу, є органічні відкладення, що утворюються як у стовбурі свердловини, так і навколо нього. Ці органічні родовища поділяються на дві великі категорії:

Парафіни
Асфальтени

Ці відкладення можуть виникати в трубопроводах або в порах породи пласта. Обидва ефективно задушують потік вуглеводнів. У цій статті розглядається джерело, осадження, видалення та запобігання цим відкладенням.

Зміст

1 Парафін та асфальтени в сирій нафті
2 Осадження парафіну
3 Видалення відкладень парафіну
4 Методи запобігання осадження парафіну
5 Опади асфальтену
6 Видалення відкладень асфальтену
7 Список використаної літератури
8 Примітні статті в OnePetro
9 Зовнішні посилання
10 Див. Також

Парафін та асфальтени в сирій нафті

Сира олія містить три основні групи сполук:

Насичені вуглеводні або парафіни
Ароматичні вуглеводні
Смоли та асфальтени

Таблиця 1 наведено валовий склад сирої нафти, смол та бітумів, отриманих з різних джерел. Очевидно, що сира нафта містить значну частку насичених та ароматичних вуглеводнів із відносно невеликим відсотком смол та асфальтенів. Більш деградована нафта, включаючи смоли та бітуми, містить значно більшу частку смол та асфальтенів.

Осадження парафіну

Парафіни - це високомолекулярні алкани (C 20+), які можуть накопичуватися у вигляді відкладень у стовбурі свердловини, у живильних трубах тощо. Ці органічні відкладення можуть діяти як дроселі в стовбурі свердловини, що призводить до поступового зменшення видобутку з часом відкладення збільшуються в товщі. Це може спричинити проблеми, якщо лише систематично та періодично не вживати певних заходів щодо усунення несправностей. Консистенція родовищ різниться від м’яких накопичень до твердих крихких відкладень. Зазвичай відкладення стають твердішими та твердішими, оскільки молекулярна маса парафінових відкладень зростає. Іноді парафіни та асфальтени зустрічаються разом в органічних відкладах.

Основною причиною осадження воску або парафіну є просто втрата розчинності в сирій олії. [1] [2] Ця втрата розчинності зазвичай є результатом змін температури, тиску або складу сирої нафти в результаті втрати розчинених газів. парафіни, які мають найвищу температуру плавлення та молекулярну масу, зазвичай першими відокремлюються від розчину, при цьому парафіни нижчої молекулярної маси відокремлюються при подальшому зниженні температури. Наприклад, алкан C 60 з температурою плавлення близько 215 ° F осідає при значно вищій температурі, ніж алкан C 20 з температурою плавлення 98 ° F.

Здатність сирої нафти утримувати парафін у розчині, як правило, визначається двома показниками:

Точка заливки
Хмарна точка

Порядок вимірювання температури витікання та точки помутніння можна знайти в посібниках ASTM (D2500-66 для хмарних точок та D97-66 для витікання). Точка хмарності визначається як температура, при якій парафіни починають виходити з розчину, а прозорий розчин вуглеводнів стає каламутним. Очевидно, важко виміряти температуру хмарності для темної сирої нафти, оскільки хмарності не видно. У таких випадках, наявність кристалів парафіну, можливо, доведеться виявити за допомогою мікроскопа з поляризуючим світлом. Температура застигання визначається як температура, при якій сира нафта більше не витікає з контейнера. Коли температура знижується, кристали воску утворюють взаємозв’язану мережу, яка підтримує вуглеводневу рідину всередині неї. Ця мережа кристалів парафіну досить чутлива до зсуву і пухка при першому формуванні, але може затвердіти і стати надзвичайно жорсткою, оскільки рідина втрачає з неї. Точки заливки порівняно легко виміряти в польових умовах і добре вказують на умови, за яких велика кількість парафіну випаде з розчину в сирій олії.

Найбільш поширеною причиною втрати розчинності парафіну в сирій нафті є зниження температури, яке може відбуватися з різних причин [3]:

Охолодження, що виробляється сирою нафтою та супутнім газом, що розширюється через перфорації
Розширення газу при підйомі рідини на поверхню
Випромінювання тепла від трубки до навколишнього пласта, спричинене проникненням води в або навколо стовбура свердловини
Втрата легших складових у сирої нафті через випаровування

Можна передбачити кілька інших можливих причин зниження температури. Наприклад, у офшорних установках проблеми з парафіном, як правило, пов’язані зі швидкою зміною температури, оскільки сира нафта із стовбура свердловини надходить у підводні трубопроводи, занурені в морську воду при 4 ° C. Великі обсяги парафінів можуть осідати на поверхнях трубопроводів, що вимагає періодичного прокачування. Див. Забезпечення потоку для морських та підводних споруд.

Сам тиск майже не впливає на розчинність парафіну в сирій нафті або зовсім не впливає на нього. Однак це має значний вплив на склад сирої нафти. Зниження тиску зазвичай призводить до втрати летких речовин із сирої нафти і може спричинити осадження парафінів. Це основна причина, чому проблеми з парафіном частіше зустрічаються у більш зрілих регіонах світу. Оскільки тиск у пласті виснажується, і легші компоненти сирої нафти отримують перевагу більш важким фракціям, то ймовірність опадів парафіну значно збільшується.

Щоб осадження парафіну було значною проблемою, парафін повинен осідати на стінках пор або поверхні труб. Якщо парафін залишається захопленим у сирій нафті, це, як правило, створює незначні проблеми з виробництвом. На здатність парафіну осідати на стінках труби впливає кілька факторів:

Наявність води, що змочує поверхні труби, має тенденцію стримувати відкладення парафіну. Крім того, вода має більш високу питому теплоємність, ніж нафта, що підвищує температуру течії.
Якість труб відіграє важливу роль. Іржаві труби з великою поверхнею та численними майданчиками для утворення кристалів парафіну пропонують ідеальне місце для осадження парафіну. Парафін краще тримається на шорстких поверхнях, ніж на гладких поверхнях.
Температурний профіль в приствольній ділянці або в трубі відіграє важливу роль у визначенні того, чи буде парафін осідати на стінах, чи буде він і надалі захоплюватися рідиною.

Впорскування рідин, таких як стимулюючі рідини або закачування води в стовбур свердловини, часто може викликати проблеми з відкладенням парафіну. Це особливо вірно, якщо температура поверхні значно нижча за температуру пласта. Польові випадки, в яких зафіксовано випадання парафіну під час стимуляції руйнування, наведені в McClaflin [1] .

Видалення відкладень парафіну

Накопичення парафіну видаляють методами, які можна широко розділити на три категорії: