Активные металлы в борьбе с отложениями
Владимир Ульянов, технический руководитель проекта, директор компании «Сибирь-Технология-Сервис»: Одна из причин образования отложений в нефтяных скважинах — постепенное остывание нефти по мере подъема с забоя на поверхность и связанная с этим кристаллизация фракций, которые оседают на стенках насосно-компрессорных труб. Эта проблема существенно осложняет эксплуатацию месторождений и напрямую влияет на дебит — объем нефти, добываемый в единицу времени. Большое количество скважин вовсе не используются, поскольку наглухо забиты парафиновыми пробками.
Для удаления такого рода отложений и были разработаны устройства для термохимической обработки скважин. У этого метода есть своя история: основатель и научный руководитель проекта Владимир Беляев ещё в 90-е годы прошлого столетия предложил использовать активные металлы в качестве теплоносителя, который помещается в скважину на уровень залегания отложений и вступает в реакцию с водой из скважинной жидкости. В результате выделяется большое количество тепла и газа, под воздействием которых накопленные на стенках асфальтосмолопарафины расплавляются.
Первое устройство для термохимической обработки представляло собой пруток цельного металла диаметром 16 мм, завернутый в алюминиевую фольгу. Оно показало определенную эффективность и в период до начала 2000-х производилось на Красноярском химико-металлургическом заводе и применялось на различных промыслах: в Пурпе, Нижневартовске, Нефтеюганске, Тюмени, Саратове. Однако позже тема ушла в забвение, и вот сейчас мы снова вернулись к этому методу, но уже вывели его на новый технический и технологический уровень.
Совершенствование технологии
Александр Азеев, кандидат технических наук, доцент Института нефти и газа СФУ: Во-первых, поменялся сам теплоноситель. Изначально в этом качестве использовался металлический натрий, но он был плох тем, что его плотность не позволяла так просто погрузить устройство в скважинную жидкость, приходилось применять разного вида утяжелители. А кроме того, чистый металлический натрий может самопроизвольно возгораться на открытом воздухе. Поэтому было решено перейти на металлический кальций, который абсолютно безопасен и более удобен в применении. Во-вторых, реагентом в реакции с устройствами стала выступать не вода, а подаваемая с устья скважины соляная кислота, в результате чего увеличилось количество выделяемого тепла.
Стоимость одного устройства: 13,5 тыс. руб.
Стоимость одного спуска (4 устройства): 54 тыс. руб.
Может применяться: на глубине до 1000 м
Владимир Ульянов: Изменилось и само устройство — теперь это теплоноситель, заключенный в оболочку, цилиндрической формы диаметром 4 см и длиной 40 см. При этом мы уже не единожды модифицировали конструкцию, получив в общей сложности пять патентов. В частности, изначально для теплоносителя мы предусмотрели алюминиевую оболочку с наличием сквозных пазов, через которые соляная кислота легко попадает в устройство для последующей реакции с активным металлом. Однако проведённые в декабре 2017 года опытно-промышленные испытания на двух скважинах Юрубчено-Тохомского месторождения Восточно-Сибирской нефтегазовой компании показали, что часть теплоносителя в таком случае вступает в реакцию раньше времени, еще на этапе спуска, при попадания внутрь скважинной жидкости.
Поэтому мы доработали устройство и сделали его полностью герметичным, предусмотрев в оболочке несквозные пазы с более тонким слоем алюминия, который легко поддается воздействию соляной кислоты и давления на глубине скважины, но препятствует преждевременной реакции и теплопотерям на этапе погружения.
Безоболочные устройства — выход на новый уровень
Владимир Ульянов: Наше устройство ранее мы также позиционировали как универсальное, подходящее как для очистки насосно-компрессорных труб, по которым нефть либо газ транспортируются на поверхность, так и затрубного пространства, где тоже скапливаются отложения, преимущественно газогидратные. Однако испытания показали, что после реакции внутри трубы могут в незначительном количестве оставаться не прореагировавшие остатки алюминиевой оболочки. Поэтому в рамках гранта, выигранном в Фонде содействия инновациям (фонд Бортника), мы разработали новые безоболочные термохимические устройства для удаления отложений в насосно-компрессионных трубах.
Данная конструкция представляет собой аналогичный теплоноситель, состоящий из головной и хвостовых частей, защищенный от воздействия окружающей среды и воды многослойным полимерным покрытием с уникальным разработанным нами составом. В ближайшем будущем мы намерены получить прототип такого устройства.
В своей работе мы решили еще одну важную задачу — это стыковка отдельных устройств с помощью резьбы. Это стало возможным благодаря опять же использованию в качестве теплоносителя металлического кальция, который хорошо поддается механической обработке. Элементы скручиваются между собой и погружаются на требуемую глубину.
Форум IN HUB: площадка возможностей для изобретателей
Александр Азеев: На сегодняшний день мы готовимся провести опытно-промышленные испытания доработанных устройств на скважинах «Газпромнефти», которая выразила заинтересованность в нашем методе. Совместные испытания со столь крупной компанией — результат презентации устройства на форуме In’Hub, который проходил в прошлом году в Новосибирске. Это новая площадка для изобретателей и инноваторов из разных областей, инициированная компанией «Норникель». Узнал о ней из информационной рассылки, заинтересовался, подал заявку на предварительный конкурс, и вскоре мне позвонили, сказали, что оплатили билеты и проживание — приезжайте.
Форум удивил и прекрасной организацией, и масштабами: большое количество интерактивов, технологий, бегающие собаки-роботы, лекции и выступления от известных в мире науки людей, встречи с инвесторами. Самое главное, In’Hub дал много обратной связи и мощную информационную поддержку.
Интерес к стенду с нашим устройством проявили не только представители нефтегазовой отрасли, которая, к слову, оказалась очень широко представлена на форуме, но и лично губернатор Новосибирской области. Приятным дополнением стала бронзовая медаль In’Hub, врученная за нашу разработку.
Упрощая добычу
E-mail: AleAzeev@gmail.com
Александр Азеев: Форум оказался полезен еще и тем, что там я познакомился и начал сотрудничество со старшим преподавателем оренбургского вуза Олегом Ахмедзяновым, который решает ту же проблему, что и мы в Институте нефти и газа СФУ, но другим методом. Речь о разработке модернизированного обратного клапана для скважин, позволяющего пустить поток жидкости для удаления отложений в обратную сторону. Этот проект напрямую пересекается с методом по термохимической очистке — и то, и другое направлено на избавление от парафинов и гидратов. В случае с клапаном в скважину в качестве промывочных агентов могут последовательно друг за другом подаваться термохимические материалы в виде гранул и кислоты, удаляющие отложения и предупреждающие их образование.
Владимир Ульянов: Безусловно, существуют и другие технологии для очистки скважин. Допустим, применение механических методов либо нагрев горячей нефтью или паром, но как правило, это затратно по времени и ресурсам и менее эффективно. Мы же пытаемся максимально облегчить жизнь тружеников отрасли нефти и газа в их борьбе с отложениями. Предложенный нами метод позволяет не только проводить очистку от отложений, но и решать сложнейшую задачу по ликвидации фонда «глухих» скважин на нефтяных и газовых месторождениях.
Кристина Иванова специально для Newslab
