Развитие методологии предупреждения отложений солей, асфальтеносмолопарафиновых веществ и разрушения водонефтяных эмульсий с применением электромагнитного поля при эксплуатации нефтяных месторождений

В рамках диссертации решена важная проблема внештатных ситуаций, связанных с риском нанесения ущерба окружающей среде и эксплуатируемому оборудованию, в сложных технических системах добычи и транспортировки нефти. Предложенное решение увеличивает сроки эксплуатации скважинного и трубопроводного оборудования за счет технологии электромагнитного воздействия на добываемые флюиды, препятствующей образованию отложений неорганических солей, асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и образованию высоковязких водонефтяных эмульсий (ВНЭ). Цель - научное обоснование влияния электромагнитного поля (ЭМП) на кристаллизацию неорганических солей при добыче нефти, на процессы формирования АСПО и на эффективность разделения ВНЭ, разработка устройств, генерирующих ЭМП, разработка общей концепции эксплуатации месторождений с применением предложенных устройств. Объект исследования – процесс добычи, сбора и подготовки углеводородного сырья, осложненный процессами отложения солей и АСПО на скважинном оборудовании. Экспериментально установлено влияние переменного ЭМП с частотой 50-250 кГц на морфологию и размеры образующихся кристаллов солей, наиболее часто встречающихся в отложениях. Обнаружено влияние поля на образования полиморф карбоната кальция в зависимости от частоты переменного ЭМП. Установлены закономерности совместного влияния ингибиторов отложения солей на основе полисахаридов и ЭМП. Экспериментально доказана эффективность совместного применения ЭМП и деэмульгаторов для разделения ВНЭ при снижении концентрации добавляемых деэмульгаторов в 2-3 раза. Показано, что в присутствии реагентов-модификаторов парафинов эффект влияния ЭМП на парафинистую нефть усиливается. Разработана методика для исследования кристаллообразования солей под действием ЭМП в условиях, существующих в скважинах, по температуре, составу пластовой воды. Предложен комплексный способ одновременного воздействия ЭМП на структуру сырья во всей технологической цепочке добычи и транспортировки нефти. Применялись методы сканирующей электронной микроскопии (микроскоп Hitachi SU8000), рентгено-структурного анализа (дифрактометр Rigaku Ultima IV), дифракционного анализа рефлексов (дифракционный анализатор размера частиц Analisette 22 NanoTecplus). Результаты опытно-промышленных испытаний (ОПИ) электромагнитной технологии на углеводородное сырье показали, что технология может обеспечивать защиту скважины от осложнений. В промышленной эксплуатации применение технологии увеличило среднюю наработку на отказ более чем в 2 раза. Расчетный экономический эффект в год от ее использования превышает эффект от базовой технологии ингибирования в 2,08 раза. Была разработана система прогнозирования эффективности применения электромагнитной технологии на отложения солей в процессе добычи на основе анализа полученных результатов исследований, с применением моделей машинного обучения. Внедрение электромагнитной технологии снижает экологическую нагрузку на окружающую среду.