Способ разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений

Способ разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений

Реферат

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к эксплуатации нефтедобывающих скважин, продуктопроводов и газопроводов различного (промыслового и т.п.) назначения.

Известен "Способ перекачки жидкости" (Авт. св. СССР №1105723, заявлен 04.08.83 г.), включающий нагрев до расчетной температуры и перекачку под действием перепада давления, изменения температуры, давления при входе и выходе из трубопровода, в котором рассчитывают значения минимальной температуры нефти на входе в нефтепровод и распределение температуры нефти по длине нефтепровода и контролируют температуру нефти и изменяют подогрев ее так, чтобы измеренное значение температуры нефти на выходе соответствовало расчетному. Способ предусматривает нагрев перекачиваемой нефти до температуры не менее 80-100°С, которую необходимо поддерживать по всей длине трубопровода, иначе начинается выпадение парафинов и смолистых отложений. Операции по ее поддержанию значительно энергоемки.

Известен способ, обеспечивающий поддержание данных параметров перекачиваемой нефти (Авт. св. СССР №1513298 "Трубопроводный нагреватель"), включающий топочную камеру, горелочное устройство, обогреваемый элемент, входной патрубок которого соединен с патрубком подвода нефти, а выходной - с патрубком ее отвода, средства регулирования подачи газообразной фазы в топочную камеру и термодатчик, а также дополнительный трубчатый обогревательный элемент и приборы, являющиеся регуляторами расхода. Устройство и способ его реализации также обладает значительной трудоемкостью и энергозатратностью подогрева нефти по всей длине трубопровода.

Известен "Способ очистки скважины от отложений в процессе ее эксплуатации" (Авт. св. №1700207, см. Б.И. №47, 23.12.1991 г.), включающий периодическое создание волн отрицательного давления перекрытием выкидной линии в течение 2-3 минут, выдерживание в перекрытом положении в течении 5-10 минут и открытие в течение 0,1-2,0 секунд. Однако способ малоэффективен на продуктопроводах значительной (более 2 км) длины, где волны отрицательного давления гасятся.

Наиболее близким к заявляемому является "Способ повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин" (Пат. РФ №2168008, МКИ Е 21 В 43/25, 43/24, 43/27, 36/00, 37/06, заявл. 26.05.1999, опубл. 27.05.2001 г.).

Способ включает закачку активного вещества, в качестве которого используют раствор кислородосодержащих веществ и их нагревание, обеспечивая температуру самовоспламенения смеси.

Недостатком способа являются повышенные энергетические затраты на самовоспламенения смеси.

Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения трудо- и энергозатрат на очистку труб от парафиногидратных и парафиносмолистых отложений, по которым происходит транспортировка нефти и увеличения срока безремонтной эксплуатации труб.

Для решения этой задачи предложен способ разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений, в котором проводят закачку кислородосодержащих веществ и их нагревание. Активизируют смесь углеводородов в трубах и кислородосодержащих веществ, для чего периодически включают локальные нагреватели, которые помещают в скважину и внутри или снаружи труб, по которым транспортируют нефть. На первом локальном нагревателе углеводороды и кислородосодержащие вещества активизируют и волнами отрицательного давления. При этом закачку кислородосодержащих веществ осуществляют периодически и таким образом, чтобы при прохождении смеси углеводородов и кислородосодержащих веществ через локальный нагреватель температура локально нагретых зон была не ниже температуры самовоспламенения смеси. Кроме того, в качестве кислородосодержащего вещества используют перекись водорода в сочетании с поверхностно-активными веществами. Причем перекись водорода циклически прокачивают с растворами или суспензиями перманганата калия, или с окислами свинца, или с окислами железа, или с закисью железа, или с селитрой. В качестве локальных нагревателей используют нагреватели на термитном топливе, при этом обеспечивают температуру самовоспламенения смеси в трубе 400-600°С.

Для достижения названного технического результата предлагается устройство для разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений.

На чертеже приведены основные элементы устройства. Нефтесодержащий горизонт 1 вскрывается скважиной 2. По трубам 3 поступает нефть и затем транспортируется далее. Парафиногидратные и парафиносмолистые отложения 4 могут развиваться в трубах 3 в скважине, так и в трубах 3 на поверхности. Для их ликвидации в трубах 3 применяются нагреватели - внутренние локальные нагреватели 5 и внешние локальные нагреватели 6, которые инициируются источником энергии 7. Для добавления жидкостей установлена заглушка 8, которая имеет врез в трубу 3. Агрегатом 9 закачивают активное вещество. Нефть вместе с парафиногидратами и парафиносмолистыми веществами собирается в емкость для сбора флюида 10.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности. Для ликвидации отложений в скважину 2 на трубы 3 помещают локальные нагреватели 5 и 6, обеспечивающие температуру в трубах 3 не ниже температуры самовоспламенения смеси. Локальные нагреватели 5 и 6 инициируются источником энергии 7. Из агрегата КС 9 в трубы 3 нагнетают активное вещество. Активизируют смесь углеводородов в трубах 3 и кислородосодержащих веществ, для чего периодически включают локальные нагреватели 5 и 6, которые помещают в скважину и внутри и снаружи труб 3, по которым транспортируется нефть. На первом локальном нагревателе углеводороды и кислородосодержащие вещества активизируют и волнами отрицательного давления. При воздействии волнами отрицательного давления периодически за 2-3 минуты перекрывают заглушку на емкости 10, выдерживают период 5-15 минут и вновь открывают. Закачку кислородосодержащих веществ осуществляют периодически таким образом, чтобы при прохождении смеси углеводородов и кислородосодержащих веществ через локальный нагреватель температура локально нагретых зон была не ниже температуры самовоспламенения смеси. Кроме того, в качестве кислородосодержащего вещества используют перекись водорода в сочетании с поверхностно-активными веществами. Причем перекись водорода циклически прокачивают с растворами или суспензиями перманганата калия, или с окислами свинца, или с окислами железа, или с закисью железа, или с селитрой. В качестве локальных нагревателей используют нагреватели на термитном топливе, при этом обеспечивают температуру самовоспламенения смеси в трубе 400-600°С.

В качестве кислородосодержащие вещества, например, используют перекись водорода с процентным содержанием 38-55%. Включение локальных нагревателей осуществляют в момент прохождения кислородосодержащих веществ области максимального температурного воздействия. Растворенные (переведенные в подвижное состояние) парафиногидратные или парафиносмолистые вещества вместе с нефтью сбрасываются в емкость для сбора флюида 10. Для понижения температуры разложения кислородосодержащих веществ и полноты реагирующего объема, прежде всего перекиси водорода, через заглушку 8 в смесь добавляются поверхностно-активные вещества, например, сульфанол.

Реализация способа поясняется на примере эксплуатации Родниковского месторождения. Глубина добычи нефти 1200 метров. Режим эксплуатации фонтанный. Нефть содержит парафины, что приводит к отложению парафинов 4 в трубах 3 (в данном случае НКТ) и заглубленных в грунт трубопроводов от скважин к нефтесборнику протяженностью 2 км. В трубах 3 имеются вентили через 200 м. Очистку НКТ производят скребками, трубопроводы очищают циклическим (раз в 2 месяца) прокачиванием разогретого метанола. Для устранения запарафинирования НКТ и прискважинной зоны в скважину продавили агрегатом АН 2 м³ с концентрацией 38% перекиси водорода и затем засыпали 4 кг перманганата калия (KMnO₄). Затем по НКТ был опущен на геофизическом кабеле локальный нагреватель 5 на термитном топливе. Включением локального нагревателя 5 инициировали реакцию выделения кислорода из перекиси водорода и перманганата калия и реакцию окисления. Объем нефти в скважине (≈12 м³) с начальной температурой 25°С, в течении 5 часов разогрели до 100°С и направили в трубопровод (коллектор) с периодическим закрытием-открытием заглушки для инициирования волн отрицательного давления. Через 200 м зафиксировано снижение температуры до 80°С. Поскольку имелась необходимость устранения парафиновых отложений 4 по трубопроводу 3, через вентили закачали по 200 кг перекиси водорода, а выделение из нее кислорода и окислительную реакцию с прокачиваемой нефтью инициировали внешними локальными нагревателями, в качестве которых использованы накладные термические заряды. Мероприятия проведены в течение 0,5 суток. Дебит скважины и пропускная способность трубопровода 3 восстановлены.

В данном способе происходит окисление части прокачиваемой добываемой массы дозированной порцией кислорода, образующегося за счет разложения вводимых извне в эту массу кислородосодержащих веществ-окислителей. Разложение окислителей происходит при пересечении зон, локально нагретых до определенной температуры (например, для перекиси водорода это 200-300°С в зависимости от ее концентрации). При попадании в эти зоны в смеси "углеводородная масса - окислитель", вследствие повышенной температуры, протекают реакции разложения окислителей и экзотермические реакции беспламенного химического воздействия продуктов разложения окислителен с углеводородной топливной массой (технологическое горение с выделением избыточного тепла Q_х.р), которые затухают при дальнейшем движении топливной смеси по трубе в холодные (необогреваемые) зоны.

Длины и температуры прогреваемых зон выбираются так, что количество тепла, выделяющегося в реакциях медленного горения-разложения в этих зонах, достаточно для повышения температуры в местах отложения парафиногидратных и парафиносмолистных веществ до температуры 60-200°С для их перевода в подвижное состояние. Вместе с тем, минимальная температура этих зон не должна быть ниже температуры начала интенсивного взаимодействия кислородосодержащего вещества с углеводородным топливом, т.к. при меньшей температуре процесс окисления углеводородов идет несопоставимо медленно по сравнению со скоростью прокачки топливной массы (Бейлес Дж. X. Новая методика тепловой обработки призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода. // World Oil. - 1998. Vol.219, №5, 6. // Нефтегазовые технологии. - 1998. - №5, 6. - С.52-54).

Применение предлагаемого способа позволяет существенно снизить трудо- и энергозатраты на очистку труб от парафиногидратных и парафиносмолистых отложений в самых различных и технологически неблагоприятных (отсутствие подвода электроэнергии) условиях.

1. Способ разрушения парафиногидратных и парафиносмолистых отложений, включающий закачку кислородосодержащих веществ и их нагревание, отличающийся тем, что активизируют смесь углеводородов в трубах и кислородосодержащих веществ, для чего периодически включают локальные нагреватели, которые помещают в скважину и внутри или снаружи труб, по которым транспортируют нефть, а на первом локальном нагревателе углеводороды и кислородосодержащие вещества активизируют и волнами отрицательного давления, при этом закачку кислородосодержащих веществ осуществляют периодически и таким образом, чтобы при прохождении смеси углеводородов и кислородосодержащих веществ через локальный нагреватель температура локально нагретых зон была не ниже температуры самовоспламенения смеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислородосодержащего вещества используют перекись водорода в сочетании с поверхностно-активными веществами.

3. Способ по п.3, отличающийся тем, что перекись водорода циклически прокачивают с растворами или суспензиями перманганата калия, или с окислами свинца, или с окислами железа, или с закисью железа, или с селитрой.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве локальных трубных нагревателей используют нагреватели на термитном топливе, при этом обеспечивают температуру самовоспламенения смеси в трубе 400-600°С.