- •Лекция №35 Методы борьбы с отложениями солей.
- •3. Прогнозирование образования солевых отложений
- •4. Методы борьбы с отложениями солей.
- •2. Устойчивость При чдрмгиу дядгаетпиге тпшгиу и шлгучягу трмпиратуряу'
- •6. Должны быть дртттрвшчи и дгутуттдтлии-
- •1. Органические эфнры фосфорной кислоты (органофосфаты);
- •2. Безреагентные методы.
- •5. Особенности возникновения отложений сульфидов и карбонатов-железа и методы борьбы с данным явлением
Лекция №35 Методы борьбы с отложениями солей.
1. Общие сведения
В большинстве нефте- и- газодобывающих районах России разработка месторождений сопровождается отложением минеральных солей как в призабойной зоне пласта, так н в подземном и наземном нефтепромысловом оборудовании.
В результате, ухудшаются условия разработке пласта, понижается дебит скважин и увеличивается число ремонтов подземного и наземного оборудования, обусловленных ростом гидравлического сопротивления, ухудшением теплообмена, усилением язвенной коррозии.
Отложения солей в нефтепромысловом оборудовании наблюдаются либо в виде мягкой накипи либо в виде слоистой монолитной структуры. Первый вид отложений встречается редко и представляет собой рыхлую массу, легко удаляемую потоком жидкости. Второй вид отложений встречается гораздо чаше н имеет плотную структуру, обладающую хорошим сцеплением с поверхностью металла, крайне трудно удаляемую механическим путем.
По химическому составу отложения представляют собой смеси неорганических солей, продуктов коррозии, механических примесей и нефтяных компонентов (в основном AСПO).
Неорганические соли, в основном, представлены хлоридом натрия, карбонатами кальция и магния, а также сульфатами кальция. В гораздо меньших количествах встречаются соли железа, алюминия, бария, стронция, различные силикаты и т.д.
Как правило, в отложениях преобладает один тип неорганических солей (в основном, карбонатный или сульфатный).
Практически всегда, основная массовая доля в отложениях принадлежит неорганическим солям.
Структура выпадающих монолитных солевых отложений также различна - от крупных, чётко выраженных кристаллов до плотных камиеобразных осадков.
2. Причины образования солевых отложений, а) Смешение химически несовместимых вод.
Различают исходно несовместимые воды и воды, становящиеся несовместимыми при движении но пласту (скрытая несовместимость).
Примерами исходно несовместимых вод могут служить воды девона и карбона. Первые, как правило, обогащены ионами железа, вторые - сульфидными ионами. При их смешении в системе ППД, пласта или эксплуа-тационной скважине в результате химической реакции происходит образование осадка сульфида железа:
Fe+2 + S'2 =FeS2
Вторым примером исходно несовместимых вод могут служить пресные и сточные (или пластовые) воды.
Если первые содержат существенное количество сульфатных ионов, а вторые относятся к хлоркалыцие-вому типу, то при их смешении в системе ППД, пласте или эксплуатационной скважине вполне возможно образование перенасыщенного раствора с выпадением осадка гипса, по уравнению:
Ga+2 + SO42 = CaS04i
Если же первые содержат существенное количество карбонатных ионов, а вторые относятся к сильно минерализованным водам хлоркальциевого типа то при их смешении вполне возможно образование осадка карбоната кальция, по уравнению:
Ca^+COs^CaCCbJ
Скрытая несовместимость обусловлена изменением химического состава вод при их движении по пласту от нагнетательной к эксплуатационной скважине.
Известно, что начальное обводнение скважины происходит но одному из высоко проницаемых прослоев неоднородного пласта. Вследствии того, что порода ещё обладает остаточной гидрофобностыо, вода её не смачивает и выщелачивание ионов из породы, пласта не происходит; поэтому, первой прорывается в скважину вода закачиваемого состава. Но рано или поздно наступает момент прорыва воды в скважину по новому обводнившемуся прослою. К этому времени первый прослой уже лишился гндрофобности и состав, воды начал меняться вследствии её контакта с породой. В результате, при закачке одной и той же воды в эксплуатационной скважине могут смешиваться уже разные воды, которые уже вполне могут оказаться несовместимыми.
Количество выщелачиваемого минерала зависит не только от его общего содержания, но и от пористости, проницаемости, расположения его кристаллов относительной ёмкости, коллектора и ионного состава закачиваемой воды.
Способность к выщелачиванию каждого минерала коллектор» характеризуется коэффициентом выщелачивания — 1СВЫщ.
Квыщ^^-Н»-/.^) Р0
где: Р Выщ - количество выщелачиваемого из образна минерала, %;
P q - общее содержание минерала в образце, %.
После достижения максимального значения К^щ не меняется сколько бы данной воды не прокачали через коллектор.
Длительность процесса выщелачивания можно оценить по следующей методике:
сначала определяют сколько максимально можно нояучнпгводы, насыщенной данным выщелачиваемым
минералом -V0 >по формуле:
УВ = У*~РН'ГКВЫЩ 09)
Ю4-С
где:
Vj - объбм залежи, м3;
Р - объёмная плотность пород, т/м3;
Р - среднее содержание выщелачиваемого минерала в пласте, %;
С - количество минерала, содержащегося в 1 м3 насыщенного раствора, т.
Если V0^ Vj> "то вьнчелачиваниедашкн« минерала будет нроиеходить в течении всего нериода разработки.
Аналогичные расчёты могут быть произведены и для других минералов.
Для того, чтобы определить, приведет ли подобное выщелачивание к образованию солевых отложений при смешении различных вод необходимо осуществить следующие расчеты, приведённые нами в качестве примера, для гипса:
Прежде всего, определяют химический состав образовавшейся смеси вод, путём расчета содержания каждого иона -C'i > по уравнению:
C'i = ECi-Di (40) i=l
где:
Ci -содержание данного иона в данном типе воды; D| -доля воды данного тина в смеси.
Для оценки насыщенности гипсом смеси вод рассчитывают так называемое произведение концентрации:
nK=CCjl+2 csq^ (41)
где:
Сг;а+2 и CcQ-2 мольные концентрации соответствующих ионов.
Затем, определяют ионную силу раствора - Ц. :
1 i=n И = ~- l€'rZi (42)
2 1=1
где:
Z,i - заряд данного иона.
После этого необходимо воспользоваться соответствующим графиком изсправочной литературы (рис.130).
График характеризует границу между насыщенными (гипсом в данном случае) и ненасыщенными водами.
Если расчетная точка лежит выше кривой то воды насыщены гипсом и образование отложений становится неизбежным.