georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2025.4.18geores-621Research ArticleСТАТЬИRESEARCH ARTICLESЭкспериментальные исследования для прогнозирования рисков осаждения асфальтенов в процессе добычи трудноизвлекаемых запасов нефтиExperimental Studies to Predict the Risks of Asphaltene Precipitation During the Extraction of Hard-To-Recover Oil ReservesГуськоваИ. А.GuskovaI. A.

Ирина Алексеевна Гуськова – профессор, доктор тех. наук, профессор кафедры риЭНГМ, руководитель Центра компетенций по исследованию осложнений и взаимовлияния технологий в процессах нефтедобычи

423462, Альметьевск, ул. советская, д. 186А 

Irina A. Guskova – Dr. Sci. (Engineering), Professor, Head of the Competence Center for the Study of Complications and Interaction of Technologies in Oil Production Processes

186A Sovetskaya St., Almetyevsk, 423462

guskovaagni1@rambler.ruГайфуллинТ. Л.GaifullinT. L.

Тимур Ленарович Гайфуллин – аспирант кафедры РиЭНГМ, заместитель руководителя Центра компетенций по исследованию осложнений и взаимовлияния технологий в процессах нефтедобычи

423462, Альметьевск, ул. советская, д. 186А 

Timur L. Gaifullin – Postgraduate student, Deputy Head of the Competence Center for the Study of Complications and Interaction of Technologies in Oil Production Processes

186A Sovetskaya St., Almetyevsk, 423462

gayfullin@agni-rt.ruАхметшинаД. Т.AkhmetshinaD. T.

Диана Тимеряновна Ахметшина – аспирант кафедры РиЭНГМ

423462, Альметьевск, ул. советская, д. 186А 

Diana T. Akhmetshina – Postgraduate Student, Almetyevsk State Technological University – Higher School of Petroleum 186A Sovetskaya St.

186A Sovetskaya St., Almetyevsk, 423462

dianka.ismagilova.2015@mail.ruХрамушинаИ. М.KhramushinaI. M.

Ирина Михайловна Храмушина – заведующий экспертно-аналитической лабораторией Центра компетенций по исследованию осложнений и взаимовлияния технологий в процессах нефтедобычи

423462, Альметьевск, ул. советская, д. 186А 

Irina M. Khramushina – Head of the Expert-Analytical Laboratory of the Competence Center for the Study of Complications and Interaction of Technologies in Oil Production Processes

186A Sovetskaya St., Almetyevsk, 423462

hramushina@agni-rt.ruАльметьевский государственный технологический университет «Высшая школа нефти»РоссияAlmetyevsk State Technological University – Higher School of PetroleumRussian Federation202530122025274286294Copyright © Гуськова И.А., Гайфуллин Т.Л., Ахметшина Д.Т., Храмушина И.М., 20252025Гуськова И.А., Гайфуллин Т.Л., Ахметшина Д.Т., Храмушина И.М.Guskova I.A., Gaifullin T.L., Akhmetshina D.T., Khramushina I.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geors.ru/jour/article/view/621

Флокуляция и осаждение асфальтенов являются причиной снижения фильтрационно-емкостных характеристик нефтяного пласта и призабойной зоны скважины, образования высоковязких эмульсий, формирования высокомолекулярных органических и комплексных отложений, недостижения запланированной технологической эффективности при применении физико-химических методов добычи. В работе представлены результаты экспериментальных лабораторных исследований параметров, которые характеризуют устойчивость коллоидной структуры образцов нефти из скважин различных залежей. Несмотря на достаточно высокую однородность структурно-группового состава исследованных образцов, выявлены отличия спектральных характеристик нефти отдельных залежей. Для показателей ароматичности и парафинистости установлено наличие прямолинейной связи с высоким коэффициентом корреляции. Выявлен высокий коэффициент корреляции оптических характеристик нефти и ее структурно-группового состава. Методологические подходы, изложенные в работе, могут быть использованы при выборе объектов и минимизации технологических рисков, связанных с осаждением асфальтенов.

Asphaltene flocculation and precipitation are the cause of a number of complications in oil production, including a decrease in the filtration-capacitive properties of the reservoir and bottomhole zone, the formation of highly viscous emulsions, and the formation of high-molecular organic and complex deposits. When designing physicochemical technologies for oil production, it is necessary to take into account the phase behavior of the oil dispersed system, including predicting the effect of process parameters and reagents on the stability of asphaltenes in oil. In the process of long-term development of a deposit, the heterogeneity of the reservoir system increases and, accordingly, obtaining experimental data on the stability of asphaltenes in oil is an urgent task for preventing technological risks at the stage of designing technologies for long-term developed deposits. Experimental studies on the analysis of asphaltene stability were carried out using oil samples taken from 23 wells of 3 fields. All fields have been developed for a long time and are characterized by heterogeneity of deposits in area and section. The obtained data are summarized in the form of graphs and diagrams reflecting the heterogeneity of the response of the oil dispersed system to external influences. Interpretation of the obtained results revealed the dependence of the colloidal stability of oil on its structural-group composition. The research results can be used in the design of physical and chemical technologies, minimization of technological risks associated with asphaltene precipitation and selection of wells objects for implementation.

коллоидная устойчивостьинфракрасная спектроскопияспектральные коэффициентыкоэффициент ароматичностиспектрофотометрияструктурно-групповой состав нефтитехнологические рискиasphaltene precipitationaromaticity coefficientinfrared spectrometric studiesspectrophotometric studiesstructural-group composition of oilinhibitor efficiencyhigh-molecular hydrocarbon depositsReferencesБарская Е.Е., Ганеева Ю.М., Юсупова Т.Н., Даянова Д.И. (2012). Прогнозирование проблем при добыче нефтей на основе анализа их химического состава и физико-химических свойств. Вестник Казанского технологического университета, с. 166–170.Ahmadi Y. et al. (2015). Comprehensive Water–Alternating-Gas (WAG) injection study to evaluate the most effective method based on heavy oil recovery and asphaltene precipitation tests, Journal of Petroleum Science and Engineering, 133, pp. 123–129. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2015.05.003Ибатуллин Р.Р., Ибрагимов Н.Г., Тахаутдинов Ш.Ф., Хисамов Р.С. (2004). Увеличение нефтеотдачи на поздней стадии разработки месторождений. Теория. Методы. Практика. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 292 с.Ahmed T. (2007). Equations of state and PVT analysis. Houston: Gulf Publishing Company, с. 562. Azizian S., Khosravi M. (2019). Advanced oil spill decontamination techniques. Advanced Low-Cost Separation Techniques in Interface Science. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814178-6.00012-1Иванова Л.В., Сафиева Р.З., Кошелев В.Н. (2008). Ик-спектрометрия в анализе нефти и нефтепродуктов. Вестник Башкирского университета, 13(4), с. 869–874.Barskaya E.E., Ganeeva Yu.M., Yusupova T.N., Dayanova D.I. (2012). Forecasting Oil Production Problems Based on Analysis of Their Chemical Composition and Physicochemical Properties. Bulletin of the Kazan Technological University, pp. 166–170. (In Russ.)Каюкова Г.П., Петров С.М., Успенский Б.В. (2015). Свойства тяжелых нефтей и битумов пермских отложений Татарстана в природных и техногенных процессах. М.: ГЕОС, 343 с.Corneliss P.M.V. (2002). Method for solubilizing asphaltenes in a hydrocarbon mixture and a mixture for implementing the method. Description of the invention to the patent. https://patentimages.storage.googleapis.com/cb/2d/1a/ef2cf8006e15da/RU2280672C2.pdfКаюкова Г.П., Романов Г.В., Лукьянова Р.Г. и др. (2009). Органическая геохимия осадочной тощи и фундамента территории Татарстана. М.: ГЕОС, 487 с.de Boer, R. B., Leerlooyer, Klaas, Eigner, M. R. P., and A. R. D. van Bergen (1995). Screening of Crude Oils for Asphalt Precipitation: Theory, Practice, and the Selection of Inhibitors. SPE Prod & Fac, 10, pp. 55–61. https://doi.org/10.2118/24987-PAКрюков В.А., Токарев А.Н. (2022). Формирование условий для освоения трудноизвлекаемых запасов нефти: необходимость учета региональных аспектов. Экономика региона, 18(3), с. 755–769. https://doi.org/10.17059/ekon.reg.2022-3-10Deo M., Parra M. (2012). Characterization of Carbon-Dioxide-Induced AsphalteneМилордов Д.В. (2016). Состав и свойства порфиринов тяжелых нефтей и нефтяных остатков с повышенным содержанием ванадия и никеля. Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КНЦ РАН, Казань.Hammami A., Raines M.A. (1999). Paraffin deposition from crude oils: comparison of laboratory results with field data. SPE Journ, Vol. 4, N 1, р. 9–18.Михайлова А.Н., Габдрахманов Д.Т., Каюкова Г.П., Бабаев В.М., Вандюкова И.И. (2017). Сравнительное исследование структурно - группового состава асфальтенов из продуктов гидротермальных превращений органического вещества пород доманиковых и пермских отложений с применением метода ИК-спектроскопии. Вестник Казанского технологического университета, с. 45–50.Elturki M., Imqam A. (2023). Experimental Investigation of Asphaltene Deposition and Its Impact on Oil Recovery in Eagle Ford Shale during Miscible and Immiscible CO2 Huff-n-Puff Gas Injection. Energy & Fuels, 37(4), pp. 2993–3010. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c0335Муслимов Р.Х. (2007). Нефтегазоносность Республики Татарстан. Геология и разработка нефтяных месторождений, 2, с. 524.Eveloy V., Elsheikh H. (2022). Unconventional oil prospects and challenges in the Covid-19 era. Frontiers in Energy Research, 10. https://doi.org/10.3389/fenrg.2022.829398Николин И.В., Сафонов С.С., Скирда В.Д., Шкаликов Н.В. (2006). Способ определения молекулярно-массового распределения парафинов в смеси углеводородов с помощью метода ядерного магнитного резонанса. Описание изобретения к патенту. https://patents.google.com/patent/RU2423686C1/ruHammami Ahmed, Raines M. A. (1999). Paraffin Deposition From Crude Oils: Comparison of Laboratory Results With Field Data. SPE J., 4, pp. 9–18. https://doi.org/10.2118/54021-PAНоздреев В.А. (1935). Способ осаждения асфальтенов из смолы. Описание изобретения к патенту. https://findpatent.ru/patent/4/44290.html.Hussein A. (2022). Essentials of Flow Assurance Solids in Oil and Gas Operations. Elsevier Science. https://doi.org/10.1016/C2021-0-00361-8Корнелисс П.М.В. (2002). Способ солюбилизации асфальтенов в углеводородной смеси и смесь для осуществления способа. Описание изобретения к патенту. https://patentimages.storage.googleapis.com/cb/2d/1a/ef2cf8006e15da/RU2280672C2.pdfIbatullin R.R., Ibragimov N.G., Takhautdinov Sh.F., Khisamov R.S. (2004). Increased oil recovery at a late stage of field development. Theory. Methods. Practice. Moscow: OOO Nedra-Business Center, 292 p. (In Russ.)Романов А.Г. (2007). Основные типы нефтей остаточных запасов и успешность методов увеличения нефтеотдачи пластов: на примере Абдрахмановской площади Ромашкинского месторождения. Диссертация кандидата технических наук. Казанский государственный технологический университет, Казань.Ivanova L.V., Safieva R.Z., Koshelev V.N. (2008). IR Spectrometry in Oil and Oil Product Analysis. Bulletin of the Bashkir University, 13(4), pp. 869–874. (In Russ.)Романов Г.В., Юсупова Т.Н., Ганеева Ю.М., Барская Е.Е. (2015). Физико-химические процессы в продуктивных нефтяных пластах. М.: Наука, с. 412.Jamaluddin A. K. M., Nighswander J., Joshi N. (2001). A Systematic Approach in Deepwater Flow Assurance Fluid Characterization. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, September. https://doi.org/10.2118/71546-MSСоромотин А.В., Лекомцев А.В., Илюшин П.Ю. (2022). Анализ особенностей применения технологии CO2 huff-n-puff . Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, с. 178–190.Kayukova G.P., Petrov S.M., Uspensky B.V. (2015). Properties of heavy oils and bitumens of the Permian deposits of Tatarstan in natural and technogenic processes. Moscow: GEOS, 343 p. (In Russ.)Струк Д.А. (2022). Гравиметрическое определение содержания асфальтенов в нефти, нефтепродуктах и асфальтосмолопарафиновых отложениях. Вестник ДВО РАН, 6, с. 135–143.Kayukova G.P., Romanov G.V., Lukyanova R.G. et al. (2009). Organic geochemistry of sedimentary thickness and basement of the territory of Tatarstan. Moscow: GEOS, 487 p. (In Russ.)Хисамов Р.С. (2012). Проблемы выработки трудноизвлекаемых запасов нефти на поздней стадии разработки и инновационные технологии их решения. Георесурсы, 3(45), с. 8–13. https://old.geors.ru/archive/article/99/Khisamov R.S. (2012). Production of oil reserves difficult to recover issues on the late stage of development and innovative technologies of their solution. Georesursy = Georesources, 3(45), pp. 8–13. (In Russ.) https://old.geors.ru/archive/article/99/Якубов М. Р., Миникаева С. Н., Борисов Д. Н., Грязнов П.И., Романов Г. В. (2010). Состав и свойства продуктов взаимодействия асфальтенов тяжелых нефтей с серной кислотой. Вестник Казанского технологического университета, с. 227–234.Kryukov V.A., Tokarev A.N. (2022). Formation of conditions for the development of hard-to-recover oil reserves: the need to take into account regional aspects. Economy of the region, 18(3), pp. 755–769. (In Russ.) https://doi.org/10.17059/ekon.reg.2022-3-10Якубов М.Р. (2019). Состав и свойства асфальтенов тяжелых нефтей с повышенным содержанием ванадия. Диссертации доктора химических наук. Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа.Mikhailova A.N., Gabdrakhmanov D.T., Kayukova G.P., Babaev V.M., Vandyukova I.I. (2017). Comparative study of the structural and group composition of asphaltenes from the products of hydrothermal transformations of organic matter of Domanik and Permian rocks using the IR spectroscopy method. Bulletin of the Kazan Technological University, pp. 45–50. (In Russ.)Якубов М.Р., Якубова С.Г., Борисов Д.Н., Усманова Г.Ш. Грязнов П.И. (2013). Изменение состава и свойств асфальтенов при физическом моделировании процесса вытеснения тяжелых нефтей растворителями на основе н-алканов. Вестник Казанского технологического университета, с. 277–281.Milordov D.V. (2016). Composition and properties of porphyrins of heavy oils and oil residues with increased content of vanadium and nickel. A.E. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry, Kazan Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Kazan. (In Russ.)Ahmadi Y. et al. (2015). Comprehensive Water–Alternating-Gas (WAG) injection study to evaluate the most effective method based on heavy oil recovery and asphaltene precipitation tests, Journal of Petroleum Science and Engineering, 133, pp. 123–129. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2015.05.003Muslimov R.Kh. (2007). Oil and gas potential of the Republic of Tatarstan. Geology and development of oil fields, 2, 524 p. (In Russ.)Ahmed T. (2007). Equations of state and PVT analysis. Houston: Gulf Publishing Company, с. 562.Nikolin I.V., Safonov S.S., Skirda V.D., Shkalikov N.V. (2006). Method for determining the molecular weight distribution of paraffins in a hydrocarbon mixture using the nuclear magnetic resonance method. Description of the invention to the patent. (In Russ.) https://patents.google.com/patent/RU2423686C1/ruAzizian S., Khosravi M. (2019). Advanced oil spill decontamination techniques. Advanced Low-Cost Separation Techniques in Interface Science. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814178-6.00012-1Novosad Z., Costain T.G. (1990). Experimental and Modeling Studies of Asphaltene Equilibria for a Reservoir Under CO2 Injection. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, September. https://doi.org/10.2118/20530-MSde Boer, R. B., Leerlooyer, Klaas, Eigner, M. R. P., and A. R. D. van Bergen (1995). Screening of Crude Oils for Asphalt Precipitation: Theory, Practice, and the Selection of Inhibitors. SPE Prod & Fac, 10, pp. 55–61. https://doi.org/10.2118/24987-PANozdreev V.A. (1935). Method for precipitation of asphaltenes from resin. Description of the invention to the patent. (In Russ.) https://findpatent.ru/patent/4/44290.htmlDeo M., Parra M. (2012). Characterization of Carbon-Dioxide-Induced Asphaltene Precipitation. Energy & Fuels, 26(5), pp. 2672–2679. https://doi.org/10.1021/ef201402vRodrigues D.L.G. (2008). Modeling of Asphaltene Precipitation and Deposition Tendency using the PC-SAFT Equation of State. Doctor of Philosophy, Chemical and Biomolecular Engineering, Rice University, HOUSTON, TEXAS, USA, 3309879.Elturki M., Imqam A. (2023). Experimental Investigation of Asphaltene Deposition and Its Impact on Oil Recovery in Eagle Ford Shale during Miscible and Immiscible CO2 Huff-n-Puff Gas Injection. Energy & Fuels, 37(4), pp. 2993–3010. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c0335Romanov A.G. (2007). The main types of residual oils and the success of enhanced oil recovery methods: on the example of the Abdrakhmanovskaya area of the Romashkinskoye field. Cand. tech. sci. diss. Kazan State Technological University, Kazan. (In Russ.)Eveloy V., Elsheikh H. (2022). Unconventional oil prospects and challenges in the Covid-19 era. Frontiers in Energy Research, 10. https://doi.org/10.3389/fenrg.2022.829398Romanov G.V., Yusupova T.N., Ganeeva Yu.M., Barskaya E.E. (2015). Physicochemical processes in productive oil reservoirs. Moscow: Nauka, 412 p. (In Russ.)Hammami Ahmed, Raines M. A. (1999). Paraffin Deposition From Crude Oils: Comparison of Laboratory Results With Field Data. SPE J., 4, pp. 9–18. https://doi.org/10.2118/54021-PASoromotin A.V., Lekomtsev A.V., Ilyushin P.Yu. (2022). Analysis of the features of the application of CO2 huff-n-puff technology. Bulletin of Tomsk Polytechnic University. Engineering of Georesources, pp. 178–190. (In Russ.)Hussein A. (2022). Essentials of Flow Assurance Solids in Oil and Gas Operations. Elsevier Science. https://doi.org/10.1016/C2021-0-00361-8Struk D. A. (2022). Gravimetric determination of asphaltene content in oil, oil products and asphaltene-resin-paraffin deposits. Bulletin of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, 6, pp. 135–143. (In Russ.)Jamaluddin A. K. M., Nighswander J., Joshi N. (2001). A Systematic Approach in Deepwater Flow Assurance Fluid Characterization. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, September. https://doi.org/10.2118/71546-MSYakubov M.R. (2019). Composition and properties of asphaltenes of heavy oils with increased vanadium content. Dr. chem. sci. diss. Ufa State Petroleum Technological University, Ufa. (In Russ.)Novosad Z., Costain T.G. (1990). Experimental and Modeling Studies of Asphaltene Equilibria for a Reservoir Under CO2 Injection. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, September. https://doi.org/10.2118/20530-MSYakubov M.R., Minikaeva S.N., Borisov D.N., Gryaznov P.I., Romanov G.V. (2010). Composition and properties of the products of interaction of asphaltenes of heavy oils with sulfuric acid. Bulletin of the Kazan Technological University, pp. 227–234. (In Russ.)Rodrigues D.L.G. (2008). Modeling of Asphaltene Precipitation and Deposition Tendency using the PC-SAFT Equation of State. Doctor of Philosophy, Chemical and Biomolecular Engineering, Rice University, HOUSTON, TEXAS, USA, 3309879.Yakubov M.R., Yakubova S.G., Borisov D.N., Usmanova G.Sh. Gryaznov P.I. (2013). Changes in the composition and properties of asphaltenes in physical modeling of the process of displacement of heavy oils by solvents based on n-alkanes. Bulletin of the Kazan Technological University, pp. 277–281. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.