Отложения солей Виды Причины Методы борьбы n

Отложения солей Виды. Причины. Методы борьбы.

n Отложения солей в основном наблюдаются в обводненных скважинах. водорастворимые (Na. Cl, Ca. Cl 2); n водонерастворимые: Ca. CO 3, Mg. CO 3, Ca. SO 4· 2 H 2 O (гипс), Mg. SO 4, Ba. SO 4, силикаты кальция и магния: Ca. Si. O 3, Mg. Si. O 3 и др. n

n Выпадение любого вещества в осадок происходит в том случае, если его концентрация в растворе превышает равновесную для данных условий. Такое превышение возможно в двух случаях: n возрастание фактической концентрации; n снижение растворимости.

Слабая углекислота ступенчато диссоциирует: В пластовых условиях при постоянных давлении и температуре в водных растворах существует динамическое равновесие между различными формами углекислоты:

n При наличии в пластовых водах одновременно ионов Ca 2+, Mg 2+ и HCO 3 образуются непрочные растворимые бикарбонаты кальция и магния: n равновесное содержание поддерживается за счет свободного углекислого газа.

n n В природных пресных водах бикарбонат кальция находится в динамическом равновесии с карбонатом кальция и диоксидом углерода:

любое воздействие, в результате которого CO 2 удаляется из системы (например, при повышении температуры или изменении давления), приводит к сдвигу химического равновесия реакции вправо и выпадению осадка карбоната кальция Ca. CO 3.

причины выпадения солей n снижение давления; n повышение температуры, n пересыщение раствора; n изменение химического состава воды при смешении вод различных типов

n При смешивании воды, содержащей сульфат — ионы с n n с хлоркальциевой водой (содержащей повышенное количество Ca 2+) Образуется сернокислый кальций (гипс):

Отложение сульфата кальция n n n Растворимость сульфата кальция Ca. SO 4 в дистиллированной воде составляет 207 мг на 100 г раствора при давлении 0, 1 МПа и температуре 24 °С. В определенных условиях каждая молекула сульфата кальция связывает две молекулы воды, в результате чего образуются кристаллы гипса, поэтому такие отложения называют гипсовыми. Если в составе этих отложений содержится более 15 % углеводородных соединений нефти, то их называют гипсоуглеводородными.

Основные причины выпадения гипса ü выщелачивание закачиваемой пресной водой гипса и ангидрита, содержащихся в скелете пласта; ü обогащение попутно добываемой воды ионами сульфатов из погребенных (остаточных) вод; ü окисление имеющихся в пласте сульфидов до сульфатов и серосодержащих компонентов нефти кислородом воздуха, поступающим с закачиваемыми водами; ü поддержание пластового давления путем закачки пресных или сточных вод повышенной сульфатности, которые несовместимы с пластовыми водами; ü приток сульфатных вод из за негерметичности цементного кольца или обсадной колонны; ü изменение термобарических условий газоводонефтяной смеси в колонне НКТ при подъеме жидкости из скважины и в установках подготовки нефти.

Химический состав минеральных отложений, состоящих из гипса или ангидрита Ромашкинское месторождение, горизонт Д Химический состав, % Номер скважины Место отбора SO 3 Ca. O Mg. O Fe 2 O 3 Содержание Ca. SO 4 , % 282 ЭЦН 46, 1 27, 7 0, 5 0, 8 82, 9 8284 ЭЦН 25, 1 14, 7 2, 3 12, 9 61, 5 10170 ЭЦН 42, 4 32, 7 — 0, 3 94, 4 10227 Муфта НКТ 38, 5 30, 1 0, 8 82, 9 1350 НКТ 36, 7 24, 6 0, 1 75, 4 1961 Снаружи НКТ 41, 5 26, 0 318 ЭЦН 46, 4 30, 7 79, 9 1, 4 0, 8 94, 1

Причины увеличения сульфатности попутно добываемых вод n n n Использование для повторной закачки в пласт сточных вод с установок подготовки нефти, в которых они обогащаются сульфатами, содержащимися в некоторых деэмульгаторах. Перепады давления, которые оказывают превалирующее воздействие на сульфатное равновесие вод и уменьшают предельную растворимость сульфата кальция в воде. Изменение температуры влияет на растворимость гипса в воде только на поверхностях теплообмена установок подготовки нефти.

Влияние химического состава раствора на величину предельной растворимости сульфата кальция n n Присут ствие в воде хлорида натрия приводит к увеличению предельной растворимости сульфата кальция, а хлорида кальция — к ее снижению, из за наличия одноименных ионов кальция в Са. Сl 2 и Ca. SO 4. При малых концентрациях хлорида кальция и значительных концентрациях хлорида натрия предельная растворимость сульфата кальция выше, чем в дистиллированной воде.

n Структура минеральных осадков радиобарита, отложение которых обусловлено смешением вод одного горизонта, плотная, кристаллы прочно прикреплены к металлу. n Структура минеральных осадков, отложение которых обусловлено смешением вод разных горизонтов, рыхлая. n Минеральные осадки, содержащие сульфид железа, тонкокристаллические и плотные.

Химический состав минеральных отложений в эксплуатационной колонне (Ромашкинское месторождение) Номер скважины Основной состав, % Fe 2 O 3 Са. СО 3 Fe. S 2 3362 40, 1 29, 6 13, 6 41 36, 2 — 23, 5 636 15, 4 30, 8 19, 7 15327 54, 5 —

отложения карбоната кальция Са. СО 3 (кальцит) Растворимость кальцита в дистиллированной воде при температуре 25°С и контакте с атмосферным воздухом составляет 0, 053 г/л, что примерно в 40 раз меньше растворимости сульфата кальция.

Основные факторы, влияющие на интенсивность отложения карбоната кальция повышение температуры; n снижение содержания диоксида углерода (СО 2) в пластовых или сточных водах; n увеличение р. Н пластовых или сточных вод; n смешение несовместимых вод. n

Отложения карбоната магния Mg. CO 3 (магнезита) n n n Образование происходит аналогично образованию карбоната кальция. Растворимость карбоната магния в дистиллированной воде составляет 0, 223 г/л, т. е. почти в 4 раза превышает растворимость карбоната кальция. Как и для кальцита, растворимость карбоната магния растет с увеличением парциального давления СО 2 и уменьшается при повышении температуры.

Закономерности выпадения n n Как правило, воды, содержащие ионы магния, имеют в своем составе и ионы кальция. Любое нарушение равновесия, направленное на уменьшение растворимости карбоната магния, снижает и растворимость карбоната кальция. Карбонат кальция, как менее растворимый, первым выпадает из воды, что приводит к уменьшению содержания карбонат ионов в растворе. Несмотря на существенное нарушение условий карбонатного равновесия, из пластовых и сточных вод, содержащих ионы кальция и магния, обычно выпадает карбонат кальция.

локализация отложений n в НКТ, особенно в нижней половине скважины, преобладают сульфаты кальция и бария. n в наземных сооружениях отлагаются углекислые соли кальция и магния.

Хлорид натрия Na. Cl (галит) n Растворимость галита в дистиллированной воде при температуре 30 °С составляет 363 г/л и увеличивается с ростом температуры. n Основная причина выпадения хлорида натрия из попутной воды нефтяных месторождений — снижение температуры и давления, приводящее к пересыщению вод солью. n На месторождениях, эксплуатирующихся с применением закачки воды, отложения галита встречаются сравнительно редко.

Химический состав минеральных отложений Номер скважины Место отбора Химический состав, % SO 3 Са. О СО 2 Fe 2 O 3 Содержание Са. СО 3, % Ромашкинское месторождение, горизонт Д, 3823 Скважинное оборудование — 47, 9 43, 2 6, 5 85, 6 1929 То же 1, 5 33, 2 25, 2 1, 6 56, 6 3850 » 1, 5 26, 3 21, 8 5, 9 48, 6 888 » 1, 2 48, 1 37, 7 3, 5 85, 8 1923 а » 0, 6 40, 1 33, 1 7 Д 75, 3 14170 » 0, 7 51, 2 40, 7 8, 2 91, 4 3327 » 1, 4 42, 5 32, 6 11, 1 75, 1 Тихон овское УКПН Теплообменник 1, 7 28, 8 24, 4 12, 3 49, 3

механические методы Проведение очистки скважин путем разбуривания солевых пробок или проработки колонны расширителями (или скребками) с последующим шаблонированием. n Метод эффективен, если интервал перфорации не перекрыт отложениями солей. n если интервал перфорации перекрыт отложениями необходимо производить повторную перфорацию колонны. n удаление солеотложений механическими методами является дорогостоящим мероприятием, в связи с чем в настоящее время наибольшее распространение получили химические методы.

химические методы Обработка скважин реагентами, эффективно растворяющими неорганические соли. n Для удаления карбонатных солей (например, кальцита) проводится обработка скважины соляной кислотой. Два основных способа разрушения сульфатов: n конверсия отложений с последующим растворением ее продуктов соляной кислотой; n растворение кислотами и хелатными соединениями.

растворители, обеспечивающие конверсию отложений карбонаты, бикарбонаты, гидроксиды натрия, гидроксиды калия Например, конверсия отложений гипса под воздействием карбоната натрия протекает согласно реакции Ca. SO 4 • 2 Н 2 О + Na 2 CO 3 = Са. СО 3 + Na 2 SO 4 + 3 H 2 O n Образующийся карбонат кальция удаляют раствором соля ной кислоты Са. СО 3 + 2 НСl = Са. Сl 2 + Н 2 О + СО 2 n

n n используют 10 15 % ные водные растворы карбоната натрия (техническая кальцинированная сода), а для удаления карбоната кальция применяют 10 15 % ный раствор соляной кислоты. Результат воздействия кальцинированной соды зависит от структуры гипсовых отложений. Наиболее эффективны обработки на первоначальной стадии образования отложений и в тех случаях, когда отложения имеют пористую, рыхлую структуру. Этот способ обработки относительно дешевый, однако, в случае удаления плотных отложений, он малоэффективен.

Как растворитель гипса наиболее эффективен гидроксид калия. n Однако продукты растворения способны подавлять саму реакцию на поверхности отложений. Этот недостаток отсутствует в случае применения гидроксида натрия: Ca. SO 4 Н 2 О + 2 Na. OH = Са(ОН)2 + Na 2 SO 4 + 2 H 2 O n Сульфат натрия хорошо растворим в воде, а гидроксид кальция представляет собой рыхлую массу, легко переходящую во взвешенное состояние с образованием тонкодисперсной суспензии, которая уносится потоком жидкости.

n n n При наличии на отложениях углеводородных соединений (смол, парафинов, асфальтенов и др. ) обработка кислотами и щелочами не достигает результата даже при повышенных температурах. Углеводородные соединения, обволакивая кристаллы солей и заполняя пустоты между ними, уменьшают площадь контакта с растворителем. В таких случаях практикуют удаление из отложений углеводородов до проведения химической обработки путем промывки скважины горячей нефтью или углеводородными растворителями. Это существенно усложняет технологию обработки.

Методы повышения эффективности удаления гипсовых отложений Применение стимуляторов растворения гипсоуглеводородных отложений (СРГ) : — реагент Т-66 (производная кубового остатка производства 1, 3 диоксациклоалканов); — реагент "зеленое масло" (ЗМ), (производная кубового остатка производства 4, 4 -диметил-1, 3 -диоксациклоалкана).

n Для удаления плотных мелкозернистых отложений гипса и барита применяют хелатные соединения, действие которых основано на разрушении отложений вследствие образования устойчивых комплексов с ионами, содержащимися в растворе. n Наибольшее применение среди хелатных соединений получили растворы этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и ее солей. n Для увеличения скорости реакции в хелатные растворы добавляют карбонаты щелочных металлов, щелочи, бикарбонат аммония, гликолят натрия, бензол, толуол и т. д. n На ряде отечественных нефтегазодобывающих предприятий проводят обработки скважин с использованием 10 20 % ного раствора трилона Б (двунатриевая соль ЭДТА).

Методы предупреждения солеотложения n n n селективная изоляция обводненных пропластков продуктивного пласта, вызывающая сокращение притока насыщенной солями воды. выбор оптимального забойного давления; спуск хвостовиков до интервала перфорации. Повышение скорости потока способствует выносу воды с забоя скважины, что препятствует отложению гипса в эксплуатационной колонне.

Методы предупреждения солеотложения n Подготовка и использование для закачки в пласт высокоминерализованных вод, которые совместимы с пластовыми водами, а также применение ингибиторов. n Радикальный метод предотвращения выпадения гипса (зарубежный опыт) применение для заводнения естественных или искусственно приготовленных вод высокой солености с содержанием хлорида натрия до 240 кг/м 3. n Аналогичные результаты наблюдали на месторож дениях Самарской и Оренбургской областей n Качественный выбор источника водоснабжения для системы ППД (Опыт эксплуатации нефтяных месторождений Западной Сибири )

ингибиторы солеотложения n n n n ИСБ 1; ОЭДФ; ДПФ 1; ПАФ 13 Инкредол 1 — многокомпонентный ингибитор на основе НТФ; СНПХ 5301 — многокомпонентный ингибитор на основе ОЭДФ; ХПС 001; 002; 007; SP 181; 203 — многокомпонентные ингибиторы, основой которых являются органические фосфаты; Корексит 7647 — многокомпонентная композиция, основой которой являются полимеры. В нефтедобыче применяют также следующие ингибиторы солеотложения: СНПХ 5301, 5301 М, 5311, 5312, 5313, 5314; АК 7003 Р; SP 181, 203; Корексит SXT 1075; CY Cuard 382, 294, 269; Dodiscale V 2870, V 3962; Servo Uca 314, 367. На месторождениях ОАО "Татнефть" основным способом предупреждения солеотложений на скважинном оборудовании является применение ингибиторов солеотложения типа ИСБ 1, СНПХ 5301 М

n n Скорость роста отложений солей в присутствии сульфида железа существенно выше, чем при их отсутствии. Частицы сульфидов железа являются, по видимому, своеобразными центрами, на которых происходит зарождение и дальнейший рост кристаллов солей. Пороговые содержания ионов Fe+++ , ниже которых начинается интенсивное образование в объеме воды Fe. S для районов Урало Поволжья, находятся в интервале 3, 5 8, 5 мг/л.

n Попадание в зазоры трущихся пар УЭЦН сульфидсодержащих осадков с примесью песка приводит к ускоренному износу вала и втулок насосов, вибрации установок и, в конечном итоге, падению УЭЦН на забой. n В тонких слоях осадков, извлеченных из пар трения УЭЦН, вместе с кварцевым песком присутствовали цементирующие элементы АСПО, Са. СО 3, сульфиды железа в общей сложности в пределах 15 40%. n Около 70% падений УЭЦН на забой скважин по НГДУ "Краснохолмскнефть" в период с 1995 по 2001 гг. было связано с абразивным износом трущихся узлов из за образования и отложения сульфидсодержащих осадков с примесью песка.

n n n Промысловыми исследованиями установлена тесная корреляционная связь между осадкообразованием и коррозией металла оборудования. В трубопроводах, в которых произошли порывы, под слоем осадка, содержащего Fe. S, как правило, обнаруживалась коррозионная язва. По мере роста объема и площади осадков сульфида железа в местах его соприкосновения с металлом трубопровода возникает макрогальваническая пара, в которой сульфид железа является катодом, а металл анодом. В макрогальванической паре металл Fe. S разность потенциалов достигает 0, 4 v, а скорость коррозии 2 5 мм в год.

n n n Основным критерием выбора способа является при этом интенсивность отложения солей в подземном оборудовании. При низкой интенсивности осадкообразования основным способом борьбы с осложнениями является периодическое удаление солей. При высокой интенсивности осадкообразования предупреждение отложений солей обеспечивается дозированием реагента в добываемую жидкость.

расход ингибиторов ИСБ 1, Инкредол 1 и ДПФ 1 при 100 % ном предупреждении отложения солей и 100 % ном связывании ионов железа растут пропорционально содержанию последнего в воде. n Это существенно удорожает работы по предупреждению осадкообразо вания. n

Исследованиями многих авторов показана перспективность применения ряда ингибиторов коррозии, проявляющих одновременно и бактерицидные свойства. С этих позиций представляет большой интерес реагент СНПХ 1004

Эффективность и технологичность применяемых бактерицидов Марка Эффективность Технологичность Бактерицид СНПХ 1002 Подавляет планктонные формы СВБ 105 кл/мл при дозировках 400 500 мг/л Технологичен темп. замерзания 30°С Ингибитор бактерицид СНПХ 1004 Подавляет планктонные формы СВБ 105 кл/мл при дозировках 150 300 мг/л Технологичен темп. замерзания 40°С с другими реагентами не пе ремешивается Бактерицид ЛПЭ 11 Подавляет планктонные формы СВБ 105 кл/мл при дозировках 500 700 мг/л Технологичен темп. замерзания 6°С Используется только в лет нее время Бактерицид СОНЦИД 8101 Подавляет планктонные формы СВБ 105 кл/мл при дозировках 250 350 мг/л Технологичен темп. замерзания 40°С Нейтрализатор сероводорода биоцид КАЛАН Подавляет планктонные формы СВБ 105 кл/мл при дозировках 200 мг/л Технологичен темп. замерзания 20°С

n Благодарю за внимание!