Способы устранения отложений парафина в фонтанных скважинах

Нефти многих нефтяных месторождений парафинистые. В та­ких нефтях содержание парафинов (углеводородов от С_1вН₃₄ и выше) превышает 2%.

В нормальных условиях парафины являются твердыми кристал­лическими веществами, в пластах же они чаще всего растворены в нефти.

Подъем нефти от забоя скважины до устья и ее дальнейшее дви­жение от скважины до газосепаратора сопровождается непрерывным изменением температуры и давления. В результате этого нару­шается равновесие в системе «нефть—растворенный газ—растворен­ный парафин».

Нефть, постепенно теряющая газ, становится более тяжелой, вязкость ее увеличивается, а ее растворяющая способность по отно­шению к тяжелым углеводородам и различным примесям снижается, так как уменьшается содержание в ней жидких газов, имеющих луч­шую растворяющую способность. Одновременно снижается и тем­пература нефти, что вызывается двумя причинами: 1) передачей:

тепла от нефти в окружающие скважину горные породы и 2) охла­ждением нефти вследствие выделения газа.

Охлаждение нефти вследствие выделения газа при большом газо­вом факторе преобладает по сравнению с охлаждением за счет тепло­отдачи в грунт.

Эти два взаимно связанных процесса (охлаждение и дегазация) вызывают выпадение из нефти мелких частиц твердых углеводородов парафина. Мелкие кристаллики парафина выпадают из нефти в наи­более охлажденных точках потока — непосредственно на стенках труб и около вновь образовавшихся газовых пузырьков.

Процесс выпадения и отложения парафина непосредственно на стенках труб продолжается с различной интенсивностью на всем протяжении подъемных труб — от точки, где он начался, до устья скважины. Та же часть парафина, которая выпадает в потоке, под­нимается по подъемным трубам в виде мелких кристалликов, взве­шенных в нефти, и кристалликов, прилипших к оболочкам газовых пузырьков. По мере увеличения содержания этих кристалликов в нефти они могут прилипать к стенкам труб, увеличивая толщину отложений парафина.

Парафиновые отложения представляют собой темную массу от мазеобразной до твердой консистенции: они содержат, кроме пара­фина, значительное количество смол, масел, воды (в скважинах, даю­щих обводненную нефть) и минеральных частиц.

Отложения парафина в подъемных трубах фонтанных скважин могут привести к резкому уменьшению их поперечного сечения, а следовательно, к увеличению сопротивления газонефтяному по­току. Сначала это приводит к снижению дебита и буферного давле­ния, а затем к закупориванию подъемных труб и прекращению фон­танирования.

Таким образом, нормальная эксплуатация фонтанных скважин, в которых добывается парафинистая нефть, невозможна без удаления отложений парафина со стенок труб или без приня­тия мер, предотвращающих выпадение парафина на стен­ках.

Для очистки подъемных труб от парафина можно применять тепловое воздействие или механическую очистку специальными скреб­ками.

При тепловом воздействии подъемные трубы подогревают паром, горячей нефтью или нефтепродуктами. Трубы пропаривают без оста­новки фонтана при помощи специальной паровой передвижной установки (ППУ), смонтированной на автомашине. Пар от паровой установки подается в затрубное пространство скважины и выходит через подъемные трубы, прогревая их. Расплавленный парафин выносится струей нефти на поверхность, при этом расплавляется парафин и в выкидной линии.

Этот метод очистки подъемных труб от парафина приме­няют в фонтанных скважинах с небольшим затрубным давле-: нием.

Паровые передвижные установки получили широкое применение для депарафинизации наземных трубопроводов, особенно в восточ­ных районах.

Расплавление парафина в подъемных трубах можно производить также прокачкой в скважину горячей нефти или керосина.

Оборудование для закачки жидкости в сква­жину состоит из емкости (мерника), насоса, смонтированного на тележке, транспортируемой автомобилем или трактором.

Для подогрева нефти, закачиваемой в сква­жину, пар из ППУ пропускают через змеевики, установленные в мернике.

Тепловые способы очистки подъемных труб фонтанных скважин от парафина трудоемки и громоздки, так как требуют применения спе­циальных технических средств и дополнитель­ного обслуживающего персонала. Эти способы не предупреждают отложения парафина в трубах. Поэтому они применяются в основном эпизоди­чески, при благоприятных условиях и когда по каким-либо причинам не удается применить дру­гих более эффективных способов.

Рис. 77. Скребок переменного сече­ния с раздвиж­ными ножами. 1 — ушко для при­соединения троса; 2 — неподвижная планка; а — наклон­ные направляющие прорези; 4 — непод­вижный нож; 5 —нож подвижной планки; б — подвижная план­ка; 7 — скоба.

До последнего времени преобладал механи­ческий способ удаления отложений парафина со стенок подъемных труб, осуществляемый при по­мощи скребков различной конструкции, рабо­тающих от механического привода автоматически или полуавтоматически. Очистка подъемных труб от парафина скребками выполняется в процессе работы скважины без ее остановки.

Скребки спускают в трубы на проволоке. Движение их вниз осуществляется под действием силы тяжести самих скребков и подвешива­емых к ним специальных грузов (до 10 кг), а вверх скребки поднимают лебедкой.

При применении скребков на устьевой арма­туре скважины монтируют лубрикатор с сальни­ком. Такой лубрикатор показан на рис. 68. Длина лубрикатора должна быть такой, чтобы скребок и груз полностью помещались в нем.

Скребки для очистки парафина имеют самое различное устрой­ство, но наиболее часто применяются скребки переменного сечения с раздвижными ножами (рис. 77). Ножи скребка во время подъема раздвигаются под действием своей силы тяжести и трения о стенки труб, в результате чего диаметр их окружности становится примерно-равным внутреннему диаметру труб. При спуске скребка подвижные ножи, смещаясь по наклонным прорезям, сближаются и их наруж­ный диаметр становится на 10—20 мм меньше, чем во время подъема. 170

При работе скребка парафин счищается со всей поверхности трубы, так как две пары ножей скребка повернуты относительно друг друга на 90°. Лезвия нижней пары ножей во время подъема скребка перекрывают зазор между ножами верхней пары.

Для спуска скребков в скважину и их подъема используются автоматизированные депарафинизационные установки — АДУ. Уста­новка АДУ состоит из лебедки с электродвигателем и станции управ­ления, которые размещаются около скважины в специальной скреб­ковой будке.

»; Установки последних конструкций (АДУ-3) работают автомати-- чески, без вмешательства человека — спуск скребков на нужную глубину и их подъем происходят по заранее заданной программе. ' ' К недостаткам механической очистки подъемных труб от парафина следует отнести то, что у каждой скважины приходится иметь до­полнительное оборудование, которое необходимо обслуживать и которое является источником дополнительных неполадок при экс­плуатации скважин (обрыв проволоки, выход из строя отдельных узлов и т. п.).

Наиболее эффективным способом борьбы с отложениями пара­фина в трубах является покрытие их внутренних поверхностей специальными лаками, эмалями или стеклом. Практика показала, что парафин выпадает на остеклованной или покрытой лаком по-/,; верхности в ограниченном количестве, слабо удерживается на ней и легко смывается потоком. Это явление объясняется несколькими причинами: небольшими силами сцепления между частицами пара­фина и гладкой поверхностью покрытия, плохой смачиваемостью поверхности покрытия нефтью и диэлектрическими свойствами покрытий, благодаря которым частицы парафина, обладающие элек­трическим зарядом, не могут взаимодействовать с металлом труб. Стеклянные, эмалевые и лаковые покрытия обладают стойкостью против кислот, щелочей, пластовых вод, поэтому они играют также роль защиты металла труб от коррозии.

Технология остеклования внутренней поверхности труб, так же
I как и технология их покрытия лаками, отличается простотой и осу-.
I? ществляется во многих нефтедобывающих районах. В настоящее
I время тысячи фонтанных скважин, дающих парафинистую нефть,
I. оборудованы трубами, футерованными стеклом. В большинстве
случаев такие скважины работают длительное время без остановок.
'•-.;. При современном развитии автоматизации и телемеханизации

'• на нефтедобывающих предприятиях, когда оборудование и механизмы у^: для добычи нефти должны быть высоконадежны и процессы обеспе-5 чены средствами местной автоматики, применение остеклованных •'I; труб или труб, футерованных другими покрытиями, наиболее удачно '•»' решает проблему устранения отложений парафина в подъемных тру-) бах и поверхностных трубопроводах.

Глава X