2. Безреагентные методы.

К ним относят:

Методы снижающие силы агдезии (нанесение защитных покрытий и уменьшение шероховатости сте­нок);

Методы, снижающие обводнённость добываемой продукции (водоизоляционные приёмы);

Методы электромагнитного н акустического воздействия на продукцию скважин.

Остановимся более подробно на последних методах Под действием магнитного поля изменяется струк­тура солевых отложений, приобретающих вид аморфного шлама, легко смываемого потоком жидкости. Однако, данные методы эффективны только в том случае, веди обработке подвергается продукция, ещё не содержащая за­родышей солей. В противном случае, эффекта может не быть.

Под действием акустического (ультразвукового) устройства происходит существенное понижение агде-зионных способностей солевых отложений. Однако, данный метод эффективен только в том случае, если обработ­ке подвергается продукция, не содержащая свободной газовой фазы, интенсивно поглощающей ультразвуковые колебания.

б) Методы удаления солевых отложений.

Принято различать физические, химические и механические методы удаления солевых отложений

Под физическим воздействием понимают промывку скважины или наземного оборудования пресной во­дой. Подобным образом можно удалить отложения водорастворимых солей (NaCl, СаС1₂ и т.д.).

Под химическим воздействие понимают обработку солевых отложений определёнными химическими реагентами, способными преобразовать данные отложения в водорастворимые формы за счет конкретных химиче­ских реакций.

В качестве реагентов используют кислоты, щелочи и комплексоны.

В качестве кислот наибольшее распространение получили: соляная кислота и ряд органических кислот,

таких как лимонная, гликолевая, адипиновая, муравьиная, щавелевая, малеиновая, сульфамивовая, р -аминоэтансульфоновая и др., а также их смеси и однозамешенная аммонийная сель лимонной кислоты.

Основнъм реагентом, безусловно, является соляная кислота, ибо она способна взаимодействовать с карбонатами кальция, магния, а также гидроксидом магния и оксидами алюминия и железа.

Если известны состав и масса солевых отложений, то полный расход соляной кислоты можно найти из следующих соотношений:

i=k

G = P- Zai-щ (52) i=l

Р ⁱ⁼ⁿ •> Gi = — - Earni-10^z (53) C_T i=i

где:

G - массовый расход 100 % соляной кислоты, кг:

g! - массовый расход технической соляной кислоты, кг; Р - масса отложений, кг;

П| - доля растворимого в соляной кислоте i -го компонента в составе отложений;

Я j - доля кислоты, необходимая для растворения 1 части 1-го компонента согласно стехиометрии реа­кции взаимодействия;

С_т - концентрация технической кислоты, %.

Массу отложений (Р) можно оценить по результатам осмотра оборудования.

Для трубчатых поверхностей:

L - IN - О (54)

Для плоских поверхностей:

P = 5-F-p (55)

где:

L - длина трубчатого элемента, м;

di и dz - внутренний диаметр чистого элемента и диаметр с учетом отложений соответственно, м;

N - число трубчатых элементов;

О - средняя толщина отложений, м;

F - площадь поверхности оборудования, покрытая отложениями, м²;

Р - плотность отложений, кг/м³ (обычно принимается равной 2000 кг/м³).

На практике используют соляную кислоту с концентрацией от 3 до 15 -18 % мае.

Время реакции соляной кислоты с солевыми отложениями можно найти из уравнения М.И.Максимова:

(56)

V

—

F

где:

у - концентрация кислоты в момент Т , %; Т - время реакции, час;

Ср - исходная концентрация кислоты, %;

v - объём раствора, м³;

ф - коэффициент, зависящий от свойств (плотности) отложений и условий процесса, ч/м.

Видно, что чем больше плотность отложений (выше ф ), тем больше требуется времени для их удаления. При правильном подборе С_р (в диапазоне 3-18%)

конечное значение у=0. Если кислоты взято недостаточно, солевые отложения будут удалены не полностью. Если кислота взята с избытком - увеличивается время процесса (из-за сдвига равновесия влево), резко возрастает корро­зионная активность рабочего раствора, а отработанные растворы будут более тяжелыми и вязкими. В общем слу­чае:

^CP ⁼ 7S ——— ^{(57) F} 10-p_p-v

где:

р - плотность рабочего раствора (до 10 %мас. можно считать, что плотность кислого раствора не от-

личается от плотности воды).

Для более точного расчета можно воспользоваться соотношением:

⁽⁵⁸⁾

т.е. зная G и задаваясь v, определяют параметр Ф, а затем, по табл.36 определяют С_р и соответствующее

ей значение р .

Табл.36

Зависимость величины С, от параметра Ф

Плотность рабочего раствора, г/мл	Массовая концентрация		Параметр Ф
	г/л	%
1,003	10,03	1	1,003
1,008	20,16	2	2,016
1,018	40,72	4	4,072
1,028	61,67	6	6,168
1,038	83,07	8	8,304
1,047	104,70	10	10,470
1,057	126,90	12	12,684
1,068	149,50	14	14,952
1,078	172,40	16+	17,249
1,088	195,80	18	19,584
1,098	219,60	20	21,960

После чего остаётся определить только объём товарной кислоты (V_T), необходимый для приготовления данного объёма рабочего раствора (V):

*7 ^РР~*

У = ^у--¹¹—Г <⁵⁹>

где:

Р_т - плотность товарной кислоты (кг/м³).

При этом, всегда надо помнить, что в диапазоне температур от 20 до 100°С любое повышение темпера­туры на 10° (начиная с 20°) увеличивает скорость реакций примерно в 2 раза (уравнение 181 составлено для 20°С); а понижение температуры от 20° до -20°С (начиная с 20°) замедляет скорость реакций в 5-6 раз на каждые 10°.

Поэтому, оптимальной температурой удаления солевых отложений соляной кислотой является темпера­тура равная или превышающая 32°С, ибо в Этих условиях подавляющее количество образующегося углекислого газа будет находиться в газообразном состоянии при любом давлении и не сможет оказать существенного влияния на сдвиг равновесия влево.

Аналогично, солянокислотная обработка, должна проводиться при минимальном давлении (вплоть до циркуляции рабочего раствора через сепаратор, для отделения СО₂).

Т. к. в состав соляных отложений входят нефтяные компоненты, затрудняющие доступ кислоты к по­верхности, то в состав рабочего раствора, как правило, вводят ПАВ, удаляющие данные компоненты. Обычно это ОП-7, ОП-10, оксиэтнлированвые угольные фенолы, блок-сополимеры окисей алкиленов и др. Их концен­трация находится в пределах от 0,1 до 0,3 %.

Соляная кислота сильно коррелирует металлическое оборудование. Причём, помимо коррозионного из­носа, её применение ведёт к снижению усталостной прочности металла Поэтому, введение в состав рабочего рас­твора ингибитора коррозии становится неизбежным. Обычно это уникод, ПБ— 5, каташшы, катамин-А, карбо-зидин-О, мавелан-К(О), И-1-А, уротропин, В-2 и др. Они работоспособны в диапазоне от обычных температур до температур порядка 87°С и применяются в концентрациях от 0,05 до 1 %. В последнее время появились отече­ственные азотосодержащие ингибиторы, например, КС-8 и П7-1, работоспособность которых не превышает 60°С, а также дналкидпропилендиамин и его гидрохлорид, способный даже при 80°С и концентрации 0,3 - 1,5 % обес­печить защитный эффект на уровне 70-85 %. А вот 1-О-толил*окси-Э-диэтиленаминоаропанол и 1,2,5-днмегил ieipai ндронаф|нл-2-днэтмламнно-этанол в тех же условиях способны обеспечить защитный эффект на уровне 91,5 - 99,5 %. При температуре выше 100°С рекомендуется использовать смесь уксусного альдегида с БА-6. Снижение наводороживания и коррозионного охрупчивания достигается добавкой реагентов: КИ-1, ХОД-1, ХОСП-10 и ПЭФ-1. Описание методов защиты от кислотной коррозии дано в РД 39-3-455-80.

Если соляные отложения содержат много окисных соединений железа, то растворяясь в соляной кислоте, они, в дальнейшем, способны вследствии гидролиза вновь выпадать в осадок в виде соответствующих гидратов окиси железа. Особенно этот процесс ускоряется при постепенной нейтрализации соляной кислоты. В результате, 1 л отработанного солянокислого раствора может содержать до 4000мг/л осадка гидрата окиси железа. Чтобы этого не происходило, в рабочий раствор добавляют так называемьй стабилизатор (4-5 %), который образует с по­добными соединениями водорастворимые комплексные соединения. Чаще всего, это уксусная кислота, но может быть также лимонная и винная кислоты.

Применение соляной кислоты для удаления гипсовых (CaSO,*) отложений намного менее эффективно. Наибольшее применение получили следующие два состава:

1). 70°С - пая смесь 27 % раствора соляной кислоты и 15 % раствора хлористого натрия в объёмном со­отношении 15:12.

2). Горячая смесь 15 % соляной кислоты и 4 % хлористого аммония.

Считается, что под действием этих реагентов гипс переводится в растворимый хлористый кальций.

Эффективность этих растворов (особенно при наличии нефтяных компонентов в гипсе) можно повысить добавив 0,1-0,25 % так называемого стимулятора, в качестве которого используют, например, реагенты Т-66 и ЗМ.

Таким образом, в обобщенном виде рецептуру концентрированного солянокислотного удалителя можно представить следующим образом (в % мае.):

Соляная кислота (26-29%) ................ 3-18

Ингибитор коррозии .........................0,05 - 1,5

Стабилизатор.......................... ...... ...4-5

Стимулятор..................................... 0,1 -0,25

Вода............................................ остальное.

Органические кислоты для удаления солевых отложений обычно применяют только в том случае, если использование соляной кислоты нежелательно или не даёт должного эффекта.

Конечно, эти кислоты растворяют отложения на много медленнее, но и скорость коррозии у них су­щественно ниже.

Как правило, очистка идёт при циркуляции 1 -10 % растворов в течении 3-4 часов со скоростью 0, 5 - 1, 8 м/с при температуре 95 - 100°С с добавками 0,1 % каташша и 0,02 % каптакса, либо 0,1 % ОП-10 и 0,01 % кап-такса. Затем раствор заменяют на свежий и очистку повторяют. И так многократно.

Имеются и другие рекомендации, например, для удаления накипи:

сульфамнновая кислота -95,8 %, ингибитор коррозии 3,8 % и алифатический полиэфир - 0,4 %.

ЩЕЛОЧНЫЕ РЕАГЕНТЫ используются, в основном, для удаления гипсовых отложений. Это или ед­кий натрий (-20 % рф) или сода (-10 % р-р). Под действием этих веществ гипсовые отложения превращаются

(обычно при 60- 70°С) в соответствующий гидрооксид или карбонат кальция, которые затем легко удаляются со­ляной кислотой. Причём, содовые растворы эффективны только для рыхлых, слоистых форм отложившегося гип-

са.

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСОНОВ основано на способности ряда веществ образовывать с катионами солевых отложений водорастворимые комплексные соединения.

В отличии от кислот и щелочей комплексоны безопасны и не вызывают коррозии. Их применение нача­лось с 1952 г с этилендиамингеграуксусной кислоты (ЭДТА) и её натриевых солей. Затем, были использованы: оксютилепдифосфоповая кислота (ОЭДФ), нитрилотриметилен фосфоповая кислота (НТФ), амшгополи-карбоновые кислоты, например, ДПУ, Трилон-Б и т.д. Наибольшее распространение получил Трилон-Б -динатрневая соль этнлендиаминтетрауксусной кислоты.

няется лишь в довольно узком интервале рН, который плавно меняется при растворении отложений.

Поэтому в промывочные композиции приходится вводить вещества, обладающие буферным эффектом, а сами композиции делить на кислые и щелочные. В качестве добавок соответственно используют: HCI, H₂SO₄, ок-сикислоты, NaOH, амины и полиамины.

Для растворения железоокисных отложений в раствор комплексона вводят лимонную кислоту, моно-цитратаммопия, либо фталевую кислоту, а также соединения, содержащие оксигрутшу (например, оксютип- и окснфенилимндодиуксусную кислоты), а также восстановители и ингибиторы коррозии.

Восстановители переводят трёхвалентное железо в двухвалентное, а оно легче и быстрее образует во­дорастворимые комплексные соединения. В качестве восстановителей используют: ронгалит, намформ, гидро-ксил амин и др.

Для подавления коррозии используют этаноламин, трнэтаноламин, КИ-1 с тиомочевиной в соотно­шении 1:1 с концентрациями порядка 0,2 %, а также каптакс (0,017 %), тиурам (0,05 %).

При наличии нефтяных компонентов добавляется ПАВ-ОП-7 или ОП-10 -0,1 %.

Если отложения карбонатные - лимонная кислота не применяется, ибо она даёт с кальцием нераствори­мые соли.

Если используется NaOH - ингибитор коррозии уже не нужен.

Очистка комплексонами обычно проводится при циркуляции 60 - 100°С раствора со скоростью 0,5 -1,0 м/с, при продолжительности процесса от 3 до 24 часов с повтором обработки при необходимости.

Под механическими методами понимают удаление солевых отложений с помощью различных скребков. Данные подходы не получили распространения (за исключением разбуривания) в следствии их малой эффективно­сти, ибо отложения, как правило, обладают значительной механической прочностью.