Эффективность применения стеклопластиковых штанг и защитных покрытий для насосно-компрессорных труб в условиях осложненного фонда скважин

Современная нефтяная промышленность сталкивается с множеством вызовов, связанных с эксплуатацией скважин на поздних стадиях разработки месторождений. Высокая обводненность продукции, снижение пластовых давлений и температуры, а также интенсивное образование асфальто-смолопарафиновых отложений (АСПО) значительно осложняют эксплуатацию насосно-компрессорного оборудования. В условиях НГДУ «Азнакаевскнефть» разработка эффективных решений, направленных на преодоление этих проблем и продление срока службы оборудования, представляет собой приоритетное направление.

Особое внимание уделяется применению инновационных материалов и технологий, включая стеклопластиковые штанги и защитные покрытия для насосно-компрессорных труб (НКТ). Эти технологии зарекомендовали себя как перспективные инструменты для повышения надежности оборудования и снижения эксплуатационных затрат.

Процесс образования АСПО обусловлен выпадением (кристаллизацией) высокомолекулярных углеводородов при снижении температуры потока нефти. Состав и интенсивность АСПО зависят от термодинамических условий, обводненности продукции и содержания асфальтенов, смол и твердых углеводородов в нефти. Исследования, проведенные ТатНИПИнефть, показывают, что на поздних стадиях разработки месторождений значительная часть отложений содержит механические примеси и воду, что дополнительно ухудшает условия эксплуатации насосного оборудования.

В результате запарафинивания колонны НКТ увеличивается гидравлическое сопротивление, что приводит к снижению дебита скважин, увеличению энергозатрат и износу оборудования. Таким образом, борьба с АСПО требует комплексного подхода, включающего применение различных методов и инновационных материалов.

С 1995 года в НГДУ «Азнакаевскнефть» началось внедрение стеклопластиковых штанг, которые изготавливаются из сплетенных стеклонитей, пропитанных эпоксидной смолой. Этот материал обеспечивает высокую прочность, устойчивость к коррозии и низкую массу, что делает стеклопластиковые штанги идеальным выбором для скважин с высоким содержанием сероводорода и обводненной продукции.

Основные преимущества стеклопластиковых штанг включают:

• Снижение нагрузки на оборудование. Исследования показали, что применение стеклопластиковых штанг уменьшает нагрузку на головку балансира на 25%, что снижает износ и продлевает срок службы оборудования.
• Устойчивость к коррозии. Стеклопластиковые штанги не подвержены воздействию агрессивных сред, включая сероводород и высокообводненную продукцию, что делает их особенно актуальными для условий НГДУ «Азнакаевскнефть».
• Легкость монтажа и эксплуатации. Благодаря низкой массе стеклопластиковые штанги удобны в транспортировке и монтаже, что ускоряет процесс ремонта и обслуживания скважин.

Однако практика эксплуатации выявила ряд ограничений. Основной проблемой является слабое соединение стеклопластикового стержня с металлическими головками, что приводит к снижению надежности штанг в условиях высоких нагрузок. Кроме того, стеклопластиковые штанги оказались менее эффективными в скважинах с интенсивным запарафиниванием, где дополнительные нагрузки приводят к обрывам.

Одной из первых технологий, применявшихся в НГДУ «Азнакаевскнефть» для защиты НКТ, стало остеклование их внутренней поверхности. Процесс остеклования осуществляется при температуре 850 °C, что обеспечивает высокую адгезию стекла к металлу и устойчивость к термическим нагрузкам. Однако практика показала, что стеклянное покрытие не всегда эффективно в условиях интенсивного износа и может разрушаться, что приводит к необходимости частых подземных ремонтов.

В 1998-1999 годах на некоторых скважинах начали использовать НКТ с полимерным покрытием DPS БМЗ, которое продемонстрировало более высокую устойчивость к истиранию и коррозии. Полимерные покрытия обеспечивают низкую адгезию парафинов к внутренней поверхности труб, что снижает интенсивность формирования АСПО и увеличивает межочистной период.

Наиболее перспективным направлением является комбинированное применение стеклопластиковых штанг и НКТ с защитными покрытиями. Такой подход позволяет сочетать преимущества обоих решений, минимизируя недостатки каждого из них. Например, на ряде скважин НГДУ «Азнакаевскнефть» стеклопластиковые штанги использовались совместно с депарафинизаторами и НКТ с полимерными покрытиями, что позволило снизить интенсивность образования АСПО и увеличить межремонтный период.

Дополнительно на скважинах с интенсивным запарафиниванием проводились разовые дистиллятные промывки, которые способствовали очистке оборудования от уже образовавшихся отложений. Такой комплексный подход продемонстрировал высокую эффективность и стал основой для разработки новых технологий.

Для повышения эффективности применения стеклопластиковых штанг и защитных покрытий требуется дальнейшая модернизация и совершенствование технологий. Основными направлениями развития могут стать:

• Разработка новых материалов для соединения стеклопластикового стержня и металлических головок, что позволит повысить надежность штанг.
• Создание полимерных покрытий с улучшенными адгезионными и антифрикционными характеристиками.
• Использование цифрового моделирования для прогнозирования условий формирования АСПО и оптимизации методов борьбы с осложнениями.

В условиях НГДУ «Азнакаевскнефть» использование стеклопластиковых штанг и защитных покрытий для НКТ доказало свою эффективность в борьбе с осложнениями, вызванными АСПО. Эти технологии позволяют продлить срок службы оборудования, снизить эксплуатационные затраты и повысить надежность добычи нефти. Однако для максимальной реализации их потенциала необходимо продолжать исследования и разработки, направленные на устранение существующих ограничений и адаптацию технологий к сложным условиям эксплуатации.