Точность 90%: ученые Пермского Политеха разработали способ прогнозирования гидратообразования в нефтяных скважинах

Гидраты – это неустойчивые соединения воды с углеводородами, которые с повышением температуры или при понижении давления разлагаются на газ и воду. Они могут возникать в скважинах при высоком давлении и низкой температуре. В промышленности гидраты являются серьезной проблемой, поскольку они закупоривают насосно-компрессорные трубы и оборудование. Применяя тепловые методы и используя химические добавки в качестве ингибиторов (веществ, подавляющих или задерживающих процессы), можно сохранить рабочие условия в скважине вне зоны гидратообразования. Наиболее распространенные ингибиторы – термодинамические, такие как метанол и гликоли, однако пластовая вода, содержащая электролиты, также оказывает ингибирующее действие.

Для исследования ученые ПНИПУ выбрали месторождение, на котором проблема образования гидратов наиболее актуальна – в ходе анализа было выявлено, что каждая третья скважина подвержена процессам гидратообразования из-за физико-химических и термобарических особенностей процесса разработки. Чтобы спрогнозировать интервал отложения гидратов, политехники определили температуру и давление в разных точках по стволу скважины, а затем выявили зависимость возникновения отложений от этих показателей с учетом состава попутного нефтяного газа и пластовой воды.

По результатам расчета ученые построили кривые зависимости давления от температуры, позволяющие установить термобарические условия начала интервала гидратообразования. С помощью разработанной методологии спрогнозировали глубину отложений на 22 скважинах.

Кривые зависимости давления и температуры

Схема скважины оборудованной ЭЦН

– В ходе анализа мы выявили параметры, влияющие на интенсивность гидратообразования: высокий газовый фактор, давление на приеме электроцентробежных насосов ниже давления насыщения и высокая обводненность нефти. Предложенная методика расчета позволяет спрогнозировать глубину начала отложения с точностью до 90%, – говорит доцент кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ Александр Лекомцев.

Ученые ПНИПУ установили, что наличие в попутном нефтяном газе углеводородов выше CH₄, малая концентрация азота и низкая минерализация пластовых вод приводят к усилению гидратообразования.

Описанный политехниками подход может быть применен для оценки и прогнозирования отложений, негативно влияющих на добычу нефти на разной глубине. Это позволит своевременно принимать меры для оптимизации технологического процесса и эксплуатировать скважины более эффективно.

Исследование опубликовано в журнале «Нефтяное хозяйство» №8 за 2023 год.