Ученые из Пермского политехнического университета усовершенствовали один из методов борьбы с парафиновыми отложениями в нефтяных скважинах, который сводится к обработке их внутренних стенок с помощью горячего теплоносителя (нефти или воды). Результаты исследования опубликованы в сборнике Advances in Automation IV (2023).
Обработка с помощью горячего теплоносителя состоит из нескольких этапов. Сначала жидкость закачивается в полые штанги, расположенные внутри насосно-компрессорной трубы. Через определенный промежуток времени она выходит из фильтрационной муфты и, смешиваясь с потоком нефти, поднимается вдоль трубы. Однако из-за большой площади трубного пространства скорость потока теплоносителя снижается, в результате жидкость постепенно остывает. Поэтому нефтяники, как правило, наносят теплоизоляционный слой на внутреннюю поверхность полых штанг для оптимального прогрева скважины.
«Наличие теплоизоляционного слоя на внутренней поверхности полых штанг существенно влияет на распределение температуры на стенке скважины. При наличии теплоизоляционного слоя температура на уровне муфты (1200 м) достигает 56 °C, увеличившись на 36 °C по сравнению со случаем без теплоизоляции. Это обусловлено тем, что теплоноситель имеет более высокую температуру при выходе из муфты равную 63 °C. В то время как, двигаясь по штангам без дополнительного слоя, теплоноситель успевает охладиться до 20,7 °C на уровне муфты», — цитирует Пермский политех одного из авторов исследования, аспиранта кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» Евгения Гольцова.
Ученые опробовали для промывки скважины два разных теплоносителя (нефть и воду), предварительно оценив их эффективность с помощью математической модели. Эксперимент показал, что при промывке с помощью горячей нефти (с расходом 150 м3/сут. и температурой 120 °C) в течение пяти часов происходит полное удаление отложений. Тогда как промывка горячей водой (с расходом 150 м3/сут. при температуре 90 °C) за аналогичный период времени не принесла должного результата. Причиной стало быстрое остывание воды на стенке трубы (до температуры не более чем 58 °C), из-за которого удаление парафина не происходит во всем столбе скважины.
Результаты исследования можно будет использовать для борьбы с парафиновыми отложениями, что особенно актуально при добыче в регионах с субарктическим климатом.
