В статье приводится описание новой технологии борьбы с АСПО в скважинах при добыче нефти с применением ГРП. Для создания модифицированного пористого проппанта применяется технология насыщения его пор твердым сополимером этилена и винилацетата. Этот способ включает в себя пропитывание частиц проппанта раствором сополимера в ксилоле с дальнейшим удалением растворителя путем испарения.

Ключевые слова: асфальтосмолопарафиновые отложения, гидроразрыв пласта, борьба с АСПО, ингибиторы.

Существует множество подходов к контролю и устранению органических отложений, включая механические, термические, физические, химические и биологические методы, а также нестандартные и комбинированные решения. Широкий выбор обусловлен необходимостью учитывать технико-экономические, геологические и производственные параметры при выборе оптимальной стратегии борьбы с АСПО [1].

Правильный выбор метода также определяется составом и характеристиками отложений, которые, в свою очередь, зависят от процесса их образования. В настоящее время основным механизмом формирования отложений считается молекулярная диффузия, однако исследования указывают на важность изучения роли других механизмов и факторов интенсивности [2].

Удаление налета механическим путем и предотвращение его дальнейшего появления с помощью ингибиторов АСПО — самые применяемые методы. При огромном выборе и значительной цене химических веществ, главная сложность заключается не в их доступности, а в оптимизации их применения для достижения максимальной экономической выгоды и результативности [3].

Следовательно, важнейшей целью становится улучшение методов доставки ингибиторов АСПО в скважину или к продуктивному горизонту. Изучение современных способов доставки ингибиторов подтвердило продуктивность и потенциал совершенствования технологии борьбы с отложениями путем добавления в проппант твердых частиц с ингибирующими компонентами.

Результаты проведенных исследований показывают, что введение в состав проппантной смеси твердых пористых элементов, насыщенных твердым ингибитором, выделяющимся в нефтяной поток при контакте, может рассматриваться как действенный метод ингибирования и защиты от отложений АСПО (см. рис.1).

Рис. 1. Принцип предлагаемой системы ингибирования

Для успешного внедрения метода ингибирования требуется проанализировать ряд ключевых аспектов:

1. выбор подходящего твердого носителя для пропитки ингибитором;
2. определение оптимального ингибирующего соединения;
3. разработка методики пропитки пористых частиц ингибирующим составом;
4. анализ влияния гидроразрыва пласта на эффективность ингибирования;
5. измерение скорости выделения ингибитора.

Экспериментальные данные показали, что введение сополимера этилена с винилацетатом (содержание винилацетата в пределах 26–30 мас. %) в количестве 0,01 мас. % приводит к уменьшению температуры начала выпадения парафинов из нефти на 1 °C, снижению температуры потери текучести нефтью на 6 °C, сокращению объема отложений, формирующихся на охлаждаемой поверхности, на 30 %, а также к падению вязкости парафинистой нефти в температурном диапазоне 16–26 °C на 10–72 %.

Предложенный метод пропитки пористого проппанта твердым сополимером этилена и винилацетата, основан на обработке материала раствором полимера в о-ксилоле (концентрация полимера 10 мас. %) с последующим удалением растворителя.

Сконструированое устройство для насыщения пористых частиц [4], имитирующих проппант, твердым сополимером этилена с винилацетатом (с долей винилацетата 26–30 мас. %), позволяющее производить модифицированный проппант, содержащий твердый реагент как внутри пор, так и на поверхности частиц представлено на рисунке 2.

Оно работает следующим образом. В металлическую сетчатую корзину засыпают подготовленный пористый пропант и помещают в резервуар для пропитки. Затем посредством вакуумного насоса в емкости создается вакуум, достигающий минус 99 кПа, что контролируется вакуумметром. Вакуумным насосом поддерживается указанное разряжение на протяжении четверти часа, после чего вакуумная линия перекрывается.

Рис. 2. Оборудование для насыщения частиц пористого проппанта

Далее проверяют стабильность давления внутри резервуара с образцом пористого материала. Если показания вакуумметра изменяются, насосное устройство возобновляет откачку воздуха до тех пор, пока при закрытом вакуумном кране не будет достигнуто постоянное давление.

Приготовленный раствор сэвилена в о-ксилоле заливают в емкость для пропитки так, чтобы уровень этого раствора возвышался над слоем пористого пропанта по крайней мере на два сантиметра. После этого в пространстве над жидкостью кратковременно вакуумным насосом создают пониженное давление, а затем вакуумная линия отключается.

Для подачи раствора открывают краны на магистрали, соединяющей емкость с образцом и емкость с пропитывающей жидкостью. Используя вакуумный насос, возвращают систему к исходному разрежению на короткий период времени.

Затем вакуумный кран переводят в положение сброса в атмосферу, выравнивая, давление в системе. Для более глубокой пропитки пропанта, через воздушную линию создается избыточное давление в 10 МПа, которое поддерживается в течение 480 минут.

После завершения процесса пропитки давление внутри системы доводят до атмосферного, и корзина с сеткой извлекается из установки. Для удаления растворителя и формирования модифицированного пропанта, содержащего в порах и на поверхности твердую фазу сополимера этилена и винилацетата, используется ротационный испаритель.

Для определения уровня заполненности пор получена объемная концентрация ингибитора, принимая во внимание плотность сэвилена (ρ _сэв = 950 кг/м ³ ) и действительную плотность пористых частиц (ρ _ист = 2100 кг/м ³ ). Сравнение итоговых данных с величиной открытой пористости частиц, равной 12,96 %, демонстрирует неполное проникновение твердого сэвилена во все пустоты. Данный эффект обусловлен более высокой густотой ингибирующего раствора, в отличие от густоты дистиллированной воды, применявшейся для вычисления открытой пористости частиц [5,6].

Исследования показали, что введение этиленвинилацетатного сополимера (с долей винилацетата от 26 до 30 % по массе) в количестве 0,01 % масс. приводит к уменьшению температуры, при которой нефть насыщается парафином, на 1 градус Цельсия. Также наблюдается снижение температуры застывания нефти на 6 °С, уменьшение количества отложений, сформировавшихся на поверхности охлаждаемого элемента, на 30 %, и снижение вязкости высоковязкой парафинистой нефти в температурном диапазоне от 16 до 26 °С на величину от 10 до 72 % [7].

Предложен метод пропитки пористого проппанта твердым сополимером этилена с винилацетатом, который подразумевает обработку частиц раствором сополимера в ксилоле с последующим испарением растворяющей жидкости. В итоге формируются модифицированные частицы проппанта, включающие в себя твердый сополимер этилена и винилацетата, размещенный внутри пор и в форме внешнего покрытия.

Предложенная методика борьбы с отложениями АСПО в нефтяных скважинах, разрабатываемых с использованием гидроразрыва пласта показала свою эффективность за счет использования специализированного оборудования и проведения дополнительных технологических мероприятий — подача реагента осуществляется при проведении гидравлического разрыва пласта в трещину ГРП в составе модифицированного проппанта [7].

Ускорение фильтрационного потока влечет за собой более интенсивное растворение и извлечение сополимера. Снижение содержания модифицированного расклинивающего агента обуславливает уменьшение количества высвобождаемого реагента, а наличие пластовой воды в смеси нефти и воды сокращает период эффективной работы ингибитора.

Таким образом, актуальная проблема повышения результативности методов предотвращения отложений асфальтосмолопарафинов в нефтяных скважинах, использующих гидроразрыв пласта, решается путем закачки твердого ингибитора в трещину ГРП в составе измененного проппанта.

Литература:

1. Светлицкий, В. М. Особенности процессов отложения асфальтосмолопарафиновых веществ в пористой среде / В. М. Светлицкий, Е. А. Малицкий, О. В. Фещук, В. В. Краснов, М. И. Москалюк // Нефтяное хозяйство. — 1983. — № 11.
2. Устькачкинцев, Е. Н. Определение эффективности методов предупреждения асфальтеносмолопарафиновых отложений / Е. Н. Устькачкинцев, С. В. Мелехин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2016. — Т. 15, № 18. — С. 61–70.
3. Ле, В. З. Совершенствование технологии предотвращения и удаления асфальтосмолопарафиновых отложений при эксплуатации газлифтных скважин (на примере месторождения «Белый тигр»): специальность 25.00.17 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Ле Вьет Зунг. — Уфа, 2015. — 121 с..
4. Патент 2818386 Российская Федерация, МПК: C09K 8/80 (2006.01), G01N 15/08 (2006.01); СПК C09K 8/80 (2024.01), G01N 15/08 (2024.01). Устройство для насыщения пористого проппанта ингибирующим веществом. Заявка № 2023130237: заявл. 21.11.2023; опубл. 02.05.2024 / Г. Ю. Коробов, В. Т. Нгуен, Д. В. Парфенов, Д. Г. Подопригора; заявитель/патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II». — 13 с.
5. Литвинец, И. В. Влияние ингибирующих присадок на процесс образования асфальтосмолопарафиновых отложений нефтяных дисперсных систем: специальность 02.00.13 «Нефтехимия»: диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук / Литвинец Ирина Валерьевна, 2016. — 181 с.
6. Устькачкинцев, Е. Н. Определение эффективности методов предупреждения асфальтеносмолопарафиновых отложений / Е. Н. Устькачкинцев, С. В. Мелехин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2016. — Т. 15, № 18. — С. 61–70.
7. Парфенов Д. В. Обоснование технологии предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений при эксплуатации нефтяных скважин с гидравлическим разрывом пласта: диссертация... кандидата технических наук: 2.8.4. / Парфенов Дмитрий Викторович; [Место защиты: Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II; Диссовет ГУ 2025.2]. — Санкт-Петербург, 2025. — 127 с.