Отложения парафина являются дорогостоящей проблемой при добыче нефти во многих странах мира. Ещё более актуальной она становится в условиях снижения запасов углеводородов и увеличения осложнений при добыче на месторождениях, переходящих на поздние стадии разработки. В результате происходит ухудшение технологических параметров добычи чёрного золота, а именно: повышение обводнённости продукции (большое количество воды), снижение забойного и пластового давления, изменение компонентного состава добываемого сырья и другие. Такая динамика показателей способствует более раннему образованию парафиновых отложений, поэтому ведётся поиск методов борьбы с ними, чтобы сократить затраты на добычу полезного ископаемого. Учёные Пермского Политеха создали эмпирическую модель парафинобразования при прохождении сырой нефти в скважине, которая поможет прогнозировать появление парафина и оптимизировать затраты на обслуживание скважин. Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда № 21-79-10403, а также в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Sustainability».

Нефтяной парафин – это мазеподобная субстанция, состоящая из различных тяжёлых компонентов нефти. Он получается в результате охлаждения чёрного золота под воздействием более холодной окружающей среды в пристенном слое, где возникает температурный градиент. Довольно часто подобное вещество используется в электротехнической, пищевой, парфюмерной и других отраслях. Доля парафина в нефти может достигать 35%, что влечёт за собой осложнения при добыче сырья. Уже существуют модели по прогнозированию их образования, но они недостаточно эффективны, так как не учитывают множество факторов.

– На основе лабораторных исследований нашей группой учёных разработана новая эмпирическая модель образования парафиновых отложений. В её основу положены результаты экспериментов, обводнённость продукции и технологические расчёты распределения условий образования отложений в нефтедобывающих станциях. Технология позволяет моделировать пространственно-временное распределение органических отложений по длине лифтовой колонны для оценки опасных участков и периодов очистки скважины от образовавшихся отложений. Всё это, в комплексе, даёт возможность значительно улучшить качество борьбы с парафиновыми образованиями, – рассказывает доцент кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ, кандидат технических наук Павел Илюшин.

Лабораторные исследования политехники проводили на установке «Wax Flow Loop». Перед началом испытаний они охлаждали испытательную секцию, а исследуемую нефть нагревали чтобы создать температурный градиент и вызвать образование отложений. Всего в эксперименте участвовали несколько видов сырья. Внутренний диаметр тестового участка составляет 5,5 мм, длина - 1,3 м, толщина стенки - 0,89 мм. В результате учёные изучили значения температуры появления парафина, явления горячего и холодного потока и другие процессы, которые помогут прогнозировать и впоследствии успешно бороться с отложениями.

– Также мы провели опытно-промышленные работы на 10 нефтяных скважинах. Использование данной методики для прогнозирования образования отложений в нефтескважинах в промышленных условиях показало, что она имеет высокую точность и позволяет оптимизировать существующие методы борьбы с парафинообразованиями, выбрать оптимальные методы и предотвратить аварийные ситуации, – говорит инженер Научно-образовательного центра «Геология и разработка нефтяных и газовых месторождений» ПНИПУ Антон Козлов.

Таким образом, разработанная учёными ПНИПУ модель образования парафиновых отложений позволит прогнозировать их появление, а также сократить расходы на удаление.

Поддержать редакцию